油气层渗流力学教学大纲

介绍渗流力学主要内容即专衔本基本要去

《油气层渗流力学》教学大纲

一课程基本信息

1、课程英文名称：The oil and Gas Flow through Porous Media

2、课程类别：专业课程基础

3、课程学时：总学时40，实验学时0。

4、学分：3

5、先修课程：大学数学、油气田开发地质、油层物理

6、适用专业：石油工程(独立本科段)

7、大纲执笔：油气储运工程系（何俊波）

8、制定（修订）时间：2013.4

二课程的性质目的和任务

本课程是流体力学的一个分支，是研究流体在多孔介质中流动规律的一门学科。本课程讲述的内容主要是渗流力学中的地下渗流部分。专门研究地下油气水及其混合物在地层中的流动规律。本课程是油气田开发与开采的理论基础，是石油工程专业的专业基础课，同时也是资源勘查工程和技术专业的选修课。

学习本课程的目的是：通过各个教学环节使学生掌握油气水在地下的流动规律，熟悉研究流体渗流规律的基本方法。明确这些理论是油气田开发，提高油田采收率等的理论基础，为学好石油工程专业课和解决有关地下油气水的渗流问题打下坚实的基础。

本课程的任务是使学生掌握渗流力学基础概念、基本理论及解决渗流问题的基本技能。具体说主要有

1. 使学生掌握油气水渗流的基本规律及建立方程的基本方法；

2. 培养学生应用所学的渗流力学理论分析和解决渗流问题的能力；

3. 通过实验课培养学生严谨作风，提高学生的动手能力。

二、课程的基本要求

1. 正确理解渗流的基本概念；

2. 掌握流体渗流的基本规律；

3. 能够建立单相流体稳定渗流、不稳定渗流、油气两相渗流、油水两相渗流的基本微分方程；

4. 能够应用基本微分方程的解来确定油层参数；

5. 能够正确运用叠加原理进行特殊边界附近的井或井排压力和产量计算；

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6. 通过课内外习题加深对基本概念的理解，熟练地运用公式进行渗流力学相关的推导、计算和分析。

三、课程内容

绪论(2学时)

渗流力学的发展史和本课程的研究方向。

第一章渗流的基本知识和基本定律(8学时)

(一) 学习目标

1. 掌握油气储集层的内部空间、外部形状及几个特点；

2. 掌握渗流力学的一些基本概念：多孔介质、双重介质、油水分界面、油水边界、供给边界、储容性、渗流速度、真实渗流面积、原始地层压力、流动压力、压力梯度曲线、折算压力、重力水压驱动方式、弹性驱动、溶解气驱动、线性渗流和非线性渗流；

3. 理解并掌握油藏渗流所涉及的力学分析及相应的驱动方式；

4. 重点理解并掌握线性渗流规律－达西定律。包括其表达式、物理意义及适用条件；

5. 了解高速和低速非线性渗流的一般规律。

(二) 课程内容

第一节油气储集层(渗流力学的研究对象)(2学时)

1. 储集层的内部空间：主要有三种介质七种结构。

2. 储集层的外部几何形状

3. 油气储集层的四个特点：(1) 储容性；(2) 渗透性；(3) 比表面性(比表面)；

(4) 结构复杂。

第二节渗流的基本概念(2学时)

1. 渗流的三种基本形式：平面单向流(一维)、平面径向流(二维)和球形径向流(三维)；

2. 渗流速度与真实渗流速度；

3. 几种压力：原始地层压力、压力梯度曲线、目前地层压力、井底压力和折算压力。重点掌握折算压力的理解和计算。

第三节渗流的力学分析及油藏驱动方式(2学时)

1. 油藏中油、气、水受到的5种力：重力、惯性力、粘滞力、岩石和流体的弹性力及毛细管压力。

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2. 油藏的5种驱动方式：重力水压驱动、弹性驱动、溶解气驱动、气压驱动和重力驱动。

第四节线性渗流定律-达西定律(**学时)

1. 达西定律的表达式

2. 以渗流速度形式表达的达西定律

3. 达西定律的物理意义

4. 达西定律的适用条件

第五节非线性渗流(2学时)

1. 高速非线性渗流：(1) 指数式与(2) 二项式

2. 低速非线性渗流-附加阻力和粘滞力是渗流阻力。

第二章单相液体的稳定渗流(12学时)

(一) 学习目标

1. 掌握渗流数学模型的建立方法和思路；

2. 理解并掌握渗流的几个重要数学模型：连续性方程、运动方程、状态方程、特征方程及基本微分方程；

3. 理解并掌握单相液体稳定渗流的数学模型及其推导；

4. 掌握平面单向流和径向流条件下单相液体稳定渗流的数学模型的解，包括压力、流量及流场图；

5. 掌握油井的三种不完善性，不完善性的两种评价方法(引入折算半径或表皮因子)；

6. 理解渗流力学中试井和稳定试井的概念；

7. 能够应用指示曲线做稳定试井分析：由指示曲线确定油井的合理工作制度、

Kh 生产能力、增产措施的效果及推算地层的有关参数，如采油指数J、流动系数

μ和平均渗透率K。

(二) 课程内容

第一节渗流数学模型的建立(4学时)

1. 渗流数学模型包括基本微分方程式和定解条件。

2. 基本微分方程由物质守恒的连续性方程、流体的运动方程、流体和岩石的状态方程和特殊物理化学现象的特征方程导出，而定解条件由具体的渗流物理模型确定。

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3. 单相液体稳定渗流的数学模型

第二节 单相液体稳定渗流的数学模型的解(4学时)

1. 平面单向流：(1)压力分布；(2)流量；(3)流场图：等压线、流线与流场图

2. 平面径向流(地层渗流的理想情况)：(1)压力分布；(2)平均压力；(3)流量；(4)流场图

第三节 井的不完善性(2学时)

1. 井的不完善性

2. 井不完善的实质

3. 评价井不完善程度主要是引入折算半径(又称有效半径)或表皮因子(又称为附加阻力项)。学习的重点是理解二者的定义及其物理意义。

第四节 稳定试井(2学时)

要掌握试井、稳定试井及不稳定试井(第四章内容)的概念及其应用。

1. 试井

2. 稳定试井

3. 应用指示曲线做稳定试井分析：

(1) 采油指数J ；(2) 流动系数μ

Kh ；(3) 平均渗透率K 。 这里的“稳定”是指只考察生产稳定后，流量与压力之间的关系-指示曲线，不考察压力随时间的变化情况。这是与不稳定试井不同的。

第三章 多井干扰理论(12学时)

(一) 学习目标

1. 掌握重点掌握势的概念及其叠加原则；

2. 熟练地应用镜像反映法及边界效应和等值渗流阻力法的“水电相似原理”进行多井干扰分析；

3. 应用势的原理和镜像反映法求解等产量一源一汇、两汇、直线断层、直线边界及其它边界条件下油井的产量和压力公式；

4. 掌握等值渗流阻力法的原理及其在多排井渗流分析中的应用：电路图画法、内外阻求解及渗流支路方程的建立。

(二) 课程内容

第一节 多井干扰现象的物理过程(2学时)

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1. 井间干扰

2. 压力叠加原则

第二节势的叠加原则(2学时)

1. 势的基本概念

(1)平面上一点的势；(2)空间一点的势

2. 势的叠加原则

第三节镜像反映法及边界效应(4学时)

1. 等产量一源一汇

2. 等产量两汇