流体在孔隙性储层中的渗流通常是达西渗流。实际油层一般是多层和非均质的,构成岩层的颗粒形状和大小很不均匀,而且岩层孔隙极小,孔道曲折杂乱,表面粗糙,单位体积岩层的孔隙通道的表面积(称为比面)很大,因而流体渗过时,阻力很大,流动速度很小,渗流途径曲折复杂。通过达西实验表明,在一定范围内流量与折算压力差
成直线关系。若把出口管阀门继续开大,直线关系就会被破坏,此时流量
与折算压力差n次方
成正比关系。
在流体力学中,当流动处于层流状态时水头损失与流量成直线关系,而在紊流时,水头损失与流量之间不再是直线关系。破坏直线关系的原因是由于层流状态时,液流阻力是以黏性阻力为主,而紊流状态时,则转化为以惯性阻力为主。液体通过砂层渗流时,黏性阻力与惯性阻力的对比,就决定了流量与折算压力差是否服从直线关系。大量实验和油田实际资料表明,由于流体流动速度非常小,因而一般砂岩油藏中,流量和折算压力差都将服从直线关系,仅在裂缝性地层或井底附近地区有破坏直线关系的可能,在气藏中由于气体黏度小,流动速度大,也会出现破坏直线的关系的情况。
在达西流动中,流量与折算压力差满足:
…(1)
式中为通过砂层的渗流流量,厘米3/秒;
为砂层渗透率,反映液体渗过砂层的能力,微米2或达西;
为渗流横截面积,厘米2;
为量渗流截面间的折算压力差,物理大气压;
为液体黏度,毫帕·秒;
为两渗流截面间的距离,厘米。
反映了渗流过程中阻力的大小,影响阻力大小的因素取决于与流体物性有关的参数即黏度,与岩石物性有关的参数即渗透率,还取决于岩石的几何形状如渗流面积和长度参数。达西公式实际上反映了流体渗流时动力与阻力的关系。
若实验时砂层是水平放置的,则由于各点位置高度都相同,实测压力差值和折算压力差值是一致的,此时达西公式可写成:
…(2)
式中为实测压力值,10-1兆帕。