弹性不稳定渗流的物理过程在线视频

同学你好

这节课我们来讲述弹性不稳定

渗流的物理过程

通过这节课

我们要掌握三个要点

第一：掌握弹性驱动的原因和机理

第二：掌握压力波传播的两个阶段

第三：掌握4种情况不稳定渗流的物理过程

首先来看弹性驱动的原因和机理

在实际地层中

液体和多孔介质都具有可压缩性

也就是在油藏的开发过程中

随着地层压力不断的下降

会导致两个方面的变化

第1个方面是液体随着压力下降

它会膨胀的话

会膨胀出ΔVL

第2个方面

是由于作用在岩石上压力的下降

岩石颗粒也会膨胀

从而导致孔隙体积的减小

孔隙体积的减小

我们可以用ΔVP来表示

一个方面

是液体要膨胀

另外一个方面就是孔隙体积的缩小

在这两个方面作用条件下

在实际多孔介质里会排出一部分的液体

排出液体的量是ΔVL+ΔVP

这就是一个弹性驱动的原因

我们所说的弹性驱动

主要是指的是如果是液体

流向井底时

主要依靠岩石和其中所含液体本身的弹性能

作为主要的渗流动力

我们把这种驱动的方式叫做一个弹性的驱动

我们来分析不同边界条件下压力波的

传播规律

为了分析不同边界条件下压力波的传播规律

首先进行一个假设

我们假设一个圆形的地层

这个地层

外边有一定的一个边界条件

边界条件可以是定压边界

也可以是一个封闭边界

对于生产井

可以是一个定产的边界条件

也可以是一个定压边界条件

在这种条件下

我们可以看到

在生产过程中

压力波是不断的往外传播的

我们可以用这样一个图来进行简单的讲述

如果是我们以横坐标作为

距离r

纵坐标是

地层压力P

我们来看三个方面

第1个首先来看相同的位置

同一位置处

也就是A点

在这个位置处

压力波如果往这传播

这是

T1时刻压力波传播形成的压降漏斗

这是T2时刻压力波传播形成

一个压力漏斗

我们首先来看

T1时刻压力波传播一个压降漏斗

从这个

A点到B点

这个线段长度表示

在这个点处压力P

而从Pi的压力到压力P的线段长度

这是一个压力降

这个压力降我们叫它

ΔP

对于相同的位置

我们来对比T1时刻和T2时刻

两个压力的不同的之处

首先我们来看一下

压力

随着时间的不断的增加.

压力它是从这一点变成这一点

所以压力是不断下降的

另外我们也看到

压力降是从这一段到这一段

所以压力将是不断在增大的

第二我们来对比一下同一时刻

相同时刻条件下

我们以T2时刻为例

随着距离的增加

可以看到

压力它是不断地在上升的

井底的压力比较低

在远井的地方压力比较大

第二就是压力降

在近井的压力降比较大

在远井的压力降反而比较小

第3个方面我们看一看压力波

压力波在平面的传播

我们以压力波传播的边界

可以看到压力波往外传播

实际上它是一个以圆形往外不断扩大

进行传播

进一步我们来看一下不同的边界条件

我们分成4种边界条件

首先就是对于

外边界是供给边界条件下

内边界分别是井底是定产边界

和内边界井底是定压边界

另外是外边界是封闭边界条件下

内边界分别是井底定产边界和

井底定压边界

所以这构成了外边界

有两种边界条件情况

内边界是有两种边界条件情况

就是2×2，共4种边界条件下

压力波的传播规律

首先我们来看

第1种外边界是供给边界

也就是这个地方

外边界有一个稳定的边水

供给

我们假设边水供给

压力是pe

井底是一个定产边界

产量为Q

在这种条件下

我们可以看到压力波它是不断的往外传播

这种传播

它主要有三个现象

我们首先来看第1个

压降漏斗不断的扩大

这个是T1时刻的压降漏斗

这是T2时刻的压降漏斗

这T3时刻的压降漏斗

T4时刻的压降漏斗

这是时间趋于无穷的压降漏斗

可以看到

在压力波传播到边界之前

压力波的传播距离

是不断地往外扩大

第2，压降漏斗不断的在加深

说明井底流压

是不断下降

井底流压不断下降

对于这句话的理解

我们可以用

稳定渗流的一个产量的公式来进行解释

我们可以假设每个

不稳定渗流的一个微小的微元段

微元段是符合

稳定渗流的一个过程

所以产量Q

应该等于

供给处的一个外边界的压力

也就是我们所说的外边界

是指的是压力波所传播的地方的压力

pe减去一个pw

除上渗流阻力R

我们可以看到

随着时间从T1时刻到T2时刻

到T3时刻一直到T4时刻

渗流所流经的距离是不断的增大的

所以不断增大的条件下

实际上渗流阻力是不断增大

我们保证井底是一个定产的

所以Q是不变的

在压力波传播到边界之前

压力它也是不变的

就是外边界的供给压力

供给的一个压力是不变的

但是井底的压力

想保证产量是一个稳定的状态

因为由于渗流阻力不断的增加

分母是不断增加

所以必须井底流压下降

才能保证产量不变

所以整个来讲

就是井底的压力是不断下降

这是第1个方面

第2个方面

我们可以看到当压力波传播到边界之后

也就是时间大于T4以后

那么在这种条件下

边水是不断的补给进来

补给进来以后

这个地方的渗流的速度就会慢慢的增大

那么在这儿造成了

边界处切线的斜率

是不断的在增加的

这是第2个方面

第3个方面我们都可以看到

当时间趋于无穷的时候

边水不断的补给进来

压力波逐渐的趋于稳定

压降漏斗也不再发生变化

所以整个地层里弹性能

就不再进行释放

构成了稳定渗流

转化成刚性驱动

也就是刚性水压驱动

我们再看一下在这个过程里边

它的产量构成

产量主要是由两个方面

第1个方面是由弹性能的构成

Q1是弹性能构成

第2 Q2是有外界的

边水能量补给进来的一个产量构成

对于Q1弹性能又分成两类

一类是液体的一个弹性膨胀

所产生的一个

弹性能的一个产量

第二就是由于

岩石固体颗粒的一个弹性膨胀

造成的孔隙体积缩小

而构成的产量

这两个产量构成我们叫Q1

外界补充的能量Q2

Q1和Q2就共同构成了

井总产量Q

那么说我们来看一下在压力波传播的两个阶段

第1个是压力波

传播到边界之前

和压力降传播到边界之后

这两个阶段条件下产量的构成的变化

首先我们来看压力波传播到边界之前

压力波传到边界之前

就是T1 T2

T3和T4时刻

在这种条件下

由于在传播到边界之前

边水是没有供给

所以Q2是等于0

所以Q就等于Q1

主要是由于压降漏斗范围内的

弹性能的一个释放

随着时间的增大

压力波传播到边界之后

也就是Q1是不断的下降

因为压降漏斗是变化就比较小了

所以弹性的释放比较少

第二就是边水不断供给进来

所以Q2是不断的增加

当时间是趋于无穷的时候

可以看到

咱们前面讲过

压降漏斗曲线不再发生变化

弹性能释放就不再产生了

所以Q1就等于0

那么说

产量主要是由边水供给

Q是等于Q2

第2

我们看一下

对于外边界是一个供给的边界条件

外边界还是一个有边水供给的边界条件

井底是一个定压的边界条件

井底是一个定压的条件

在这种的条件下

我们可以看一下压力波的一个传播

随着时间的不断的加深

实际上压力波是不断的往外传播

但是跟前面它表现出来是有所不同

主要体现三个方面

第一个我们可以看到

压降漏斗是不断的扩大

就是从T1时刻到T2时刻到T3时刻到T4时刻

可以看到这个漏斗是不断扩大

第二井底的压力

暂时是保持不变的

是与定产的条件是不同的

井底的流压是保持不变的

第二我们来看一下地层

由于渗流阻力的增加

那么井的产量是不断的下降的

可以这么理解

Q等于压力波

传播到外边界之前

那么这个地方压力都是

pe减去pw

除上R

由于在到达边界

压力波传播到在这时候的压力

它就等于一个边界压力

它都是等于初始地层压力pe

那么说另外的话

因为定井底流压生产条件

所以pw也是不变的

所以整个来讲

公式中分子ΔP是不变的

另外我们看到，因为压降漏斗

不断的扩大

所以渗流所流经的距离是不断增加

所以渗流阻力是不断的增大

那么导致在压力波传播到边界之前

产量是不断的下降

最后我们来看一下

当时间趋于无穷的时候

那么边水是不断的补给进来

补给进来以后

那么压降漏斗在不再发生变化

渗流趋于稳定渗流

最后是转化成刚性驱动

第三个我们来看一下外边界是封闭边界条件

井底是定产条件下

压力波的传播

所谓的外边界是封闭边界条件

指的是没有边水供给

这个地方

它的∂p/∂r=0

渗流速度V=0

而井底是定产

所以产量是Q

在这种条件下

我们看到压力波是往外不断传播

可以体现出三个方面

第1个压降漏斗不断的加深

不断的扩大

井底压力也是不断的下降

第二就是压力降传播到边界之后

边界处的压力是不断下降的地方

传播之后因为没有稳定的供给

所以压力下降

对于这个问题

我们可以这么理解

对于产量Q=（pe-pw）/R

在压力波传播到边界之前

这个问题与前边讲述的前两类问题

基本上都是一致的

出现的唯一的区别

就是在传播到边界之后

渗流阻力基本上也是不变的

地层传播到边界之后

压力降它是不断的下降

所以井底的压力也是不断下降

在这种条件下才能保持定产

所以就是压力降传播到边界之后

边界处的压力也是不断下降的

在当时间

往后继续变化

地层的各点的压力下降的

幅度都是一致的

我们看到这个下降趋势是稳定持续的

这是不变的

所以这个下降幅度

跟这下降幅度保持ΔP

应该是不变的

所以导致压力

无论是边界处的

还是井底处的

以及是地层各点处的压力降的下降幅度

都是一致的

我们把这个过程的话叫做拟稳定状态

第4我们来讲述外边界

是一个封闭边界条件

井底是一个定压边界

所以在外边界处

前述的就是这个地方的

∂p/∂r=0

渗流速度

也是等上边界处的渗流速度等于0

而井底是一个

定压边界条件pw

在这个条件下我们可以看到

压降漏斗是不断的扩大

另外

由于井底是定压的

所以井底压力是保持不变的

第二就是

边界处的压力是不断下降

那么说当压力波传播到边界之后

由于弹性能的不断的释放

所以这个地方的压力是不断的下降

所造成

油井的产量也是不断下降

因为Q=（pe-pw）/R

这个是不断的下降

这个是不变

这个不变

所以Q是不断下降的

当压力趋近无穷的时候

由于弹性能的基本上释放完毕

所以在这地层各点处的压力都要下降

那么最后下降就等于井底压力

所以压力是等于均值

等于pw

通过这节课

我们就是讲述了三个知识点

第1个是压力传播的两个阶段

第2个是压力波传播的过程

第3个是不同边界条件下压力波

传播规律

针对不同边界

重点我们要掌握4个边界

其中就是外边界分别是供给边界

和封闭的边界

内边界分别是井底是定产的

和井底是定压的边界条件

所以这是外边界条件

这是内边界条件

所以在这儿使用4类边界条件

大家应该熟练掌握

好 这节课就到这