渗流速度和非达西渗流在线视频

上一次课

我们讲解了达西定律

以及渗透力k的物理意义

这一次课

我们首先接着上一堂课达西定律的内容

给大家介绍

在渗流力学所涉及到的

两个重要的速度的概念

也就是渗流速度

真实渗流速度和假想渗流速度

关于部分

大家要重点的掌握这两个速度

它的定义

以及他们的关系

大家肯定要问

我们谈到速度的时候

怎么老是会涉及到两个速度

两个速度

这两个速度它是怎么产生

或者我们在实际过程要注意一些什么问题

第1个

就是谈到速度

按道理来讲

应该它的概念应该是非常之清楚的

比如说

这是一个岩屑 大家做过这个油层物理的实验

岩心周围是封闭

出来以后有一个流量

流量除上流体流通过的孔隙面积

速度

实际上应该是是实际的平均速度

我们把速度是什么呢

是真实渗流速度

这个物理意义

速度

就是大家在多堂课真正的学到的

dx/dt

速度在最追究最原始的定义

就应该是单位时间它所走的距离

就是dx/dt

就是真正的这个u

现在在渗流力学

多数会涉及到或者大部分地方用到的

它不是前面的速度

而是速度

速度是渗流速度

或者是假想渗流速度

所谓假想渗流速度

你比如说这是一个岩心 岩心柱子

认为流体不是通过孔隙面积

而是通过整个岩块的面积

这样一个速度就是是假想是流速度

或者称为是渗流速度

这个假想渗流的速度和真实渗流的速度之间

有什么关系

我们知道孔隙体积等于孔隙面积乘上长度

代进来

我们会发现假想渗流的速度和真实渗流速度

就差一个孔隙度

真实渗流的速度总是 由于孔隙度总是小于1的

所以真实渗流速度要比假想渗流的速度要大

但是真正的研究油井的地层

流体的流动规律的时候

我们要用到的

就是真实渗流速度

而在后面我们可以看到

很多地方

是因为一般的用到的A所用到的都是

假想渗流速度

这是第一个问题

第二个问题

关于非线性渗流定律的问题

大家可以简单的想想上一次课

我们在讲这个达西定律的时候那

不知道大家有没有印象

就是说达西在做实验

产量和这个ΔP

在关系曲线的时候

大家看看

就这样的

当流量比较小

压缩比较小的情况下

这个Q和ΔP是一个线性关系

当流量比较大的情况下

或者压差比较大的情况

它不是一个线性关系

也是非线性

达西做实验

这一部分是什么

是层流

这一部分呢 前面我们说的流体是什么

是稳流

和这相对应同样一样

我们在油井它的生产

我们也会发现

当油井的产量在一定范围

它的产量和压差是线性关系

当产量大于一定的时候

它是非线性关系

譬如说这个气体的渗流

它就是一种非线性的

关系

对于这一部分

希望大家掌握两个要点

第1个

非线性渗流它判断的准则

流体力学判断有一个层流紊流

在这个的判断怎么判断

第二个

它是非线性渗流

怎么表征压力和产量的这种关系呢

关于非线性渗流它的判断的准则

根据前面的研究

层流和紊流的判断

它有个雷诺数

雷诺数大概是2000~3000

在流体力学

而对于渗流力学

判断它是达西和非达西

它也是用到的一个雷诺数

雷诺说的公式

这个公式就是是卡加霍夫公式

也就是雷洛数等于v乘上根下Kρ/1750μφ^3/2

这个雷诺数Re

不是我们流体力学的2000~3000

而是0.2~0.3

好

v表示是渗流速度

当然是假想渗流的速度

K表示渗透率

μm^2也就是达西

粘度是mPa?s

ρ是表示密度

φ是表示孔隙度

大家可能看其他参考书的时候

还会发现这个系数不是1750

而是17.5

大家想想

假如说是17.5的时候

是不是公式错了

不是的

当是17.5的时候

这个系数是17.5的时候

不是错了

而主要的就是μ

它的单位就不是mPa/s

它应该是什么呢

对的

大家可能想起来

应该是对

和mPa/s正好差100

所以大家可以稍微关注一下

就是我们在判断它的线性 非线性的时候

呢用到的公式就是卡佳霍夫公式

就是大家一定要注意这个系数

是17.5还是1750

判断的准则

它的临界值是0.2~0.3

0.2~0.3

有的同学问 究竟是0.2还是0.3

大家做

咱们教材作业的时候

会发现

要么远远的大于0.2 0.3

要么远远的小于0.2 0.3

另外一个

在非线性渗流的时候

产量和压差的关系式

现在教科书一般有两种形式

一个就是是指数式

第二个是二项式

直指数式就是这种形式

Q=C(Δp)n

这个C取决于岩石

和流体的系数

具体是什么

大家可以先可以想象

这个很重要的一个就是n

n成为渗流指数

这个n它的取值范围应该是1/2~1

大家想想

当n等于1的时候

它表示的是什么

它表示的就是达西

就是达西

所以如果在达西的情况下

前面的Q

很显然大家看到就是一个

k/μ*a*ΔL

所以是和流体和岩石有关的这样的一些这样的一个系数

这是一种表达形式

还有一种就是二项式

Δp=aQ+bQ^2

这个ab是取决于

流体和原始的储层物性参数

这两种形式

可以看出

但这个Q很小

比如10^-6次方

负几次方的时候

这一项还有没有意义

没意义

当然反过来比如对于气体的产量是几万方

Q比较大的时候

这一项他还是蛮起作用

对吧

所以我们说 就是这个

它的非线性的表达形式

把这个称为二项式

关于非线性渗流当然还有其他的一些

关于非线性渗流当然还有其他的一些

这也是一个非常之复杂

大家一直在研究的这样的

这样的一个问题

但是比较典型的表达方式就是这两种表达

表达形式

另外一个

在1969年

经过研究

概括了非达西流动的模式

大概它归纳起来总共有这么12种

这种模式

每一种它代表不同的这种渗流情况

也有相应的一些资料

就不给大家再进一步的进行介绍

作为这一讲的内容

希望大家一定要明白

渗流两个很重要的渗流速度

真实渗流速度和假想顺流速度

真正描述流体在地层运动规律的

是真实顺流速度

真实渗流的速度和假想渗流的速度之间

差一个什么

差一个孔隙度

这是第1点

第2点就是非线线

非线性渗流

对应流体力学的

也就是线性 非线性就是层流 紊流

他们判断的准则也是流体力学是雷诺数

我们这个也是雷诺数

但用到的是卡佳霍夫公式

第3点

非线性渗流表达的两种典型的形式

一个是指数式

还有一个就是二项式

指数是的n往往用的比较多

是渗流指数

它的范围是1/2~1

希望大家下来好好总结

掌握这一部分的内容

这一讲的内容就是这些

谢谢