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拟稳态渗流

/pseudo-steady state flow through porous media/
条目作者黄世军

黄世军

最后更新 2022-01-20
浏览 215
最后更新 2022-01-20
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流体在多孔介质中渗流时,油藏中各个不同位置压力随时间的变化速度相等的渗流方式。

英文名称
pseudo-steady state flow through porous media
所属学科
石油与天然气工程

如果油藏为不渗透封闭边界,油井以定产量封闭弹性驱动方式进行生产,当压力传播到泄油边界时,随着时间的推移,油藏弹性能量的释放趋于稳定,油藏中各点的压力随时间的变化速度相等,流体就由不稳定渗流逐渐过渡到拟稳态渗流。公式表达为:

…(1)

式中时刻某处油藏的流体压力;为压降速度。

一口井以恒定产量生产足够长时间后,油藏处于拟稳态渗流状态(见图)。图中上部曲线为不同时间油藏各点的圧力曲线,它们是互相平行的,说明油藏各点的压力随时间的变化相等。图中下部曲线表示在同一半径处压力随时间成线性递减关系,同样说明压力随时间的变化速度相等。

拟稳定流状态示意图拟稳定流状态示意图

一旦油藏在拟稳态下生产,流入每口井的流体将在各自彼此不相关的流通边界内流动,压降速度在整个油藏中近似相同,否则流体会穿过边界重新调整位置。

利用压缩系数的定义,可以推出:

…(2)

…(3)

式中时刻某处油藏的流体压力;为压降速度;为井的产量;为综合压缩系数;分别为油、水、气、岩石的压缩系数;分别为油、水、气的饱和度;为供给面积;为油层厚度;为岩石孔隙度。

在拟稳态渗流期间,压降速度有以下重要特点:①随流体产量的增加,油藏压力下降变快;②综合压缩系数越大,油藏压力下降越慢;③油藏孔隙体积越大,油藏压力下降越慢。

当压力变化时,如果流体的体积或密度出现小变化,且体积或密度随压力的变化呈线性关系,则这种流体称为微可压缩流体。微可压缩流体径向流拟稳态渗流的产量公式可以表达为:

…(4)

式中为流体流量,米3/天;为岩石渗透率,毫达西;为油层厚度,米;为原始地层压力,兆帕;为井底流压;为流体黏度,毫帕·秒;为供给半径,米;为油井半径,米。

对于压缩流体,即气体的径向流拟稳态渗流的产量,按压力平均近似法计算是:

>2000磅/平方英寸(1磅/平方英寸=0.01兆帕)时:

…(5)

式中为气体流量,103英尺3/天(1英尺=0.3048米);为岩石渗透率,毫达西;为油层厚度,英尺;为体积平均压力,磅/平方英寸;为气井井底流压,磅/平方英寸;为油藏温度,兰氏度(°R)〔兰氏度=(摄氏度+273.15)×1.8〕;为气体黏度,厘泊(1厘泊=1毫帕·秒);为压缩因子,小数;为供给半径,英尺;为油井半径,英尺。

气体黏度和压缩因子可在压力时通过计算得到。

>3000磅/平方英寸时,气体的径向流拟稳态渗流的产量,按压力计算法计算的公式为(气体黏度、压缩因子在压力时计算):

…(6)

式中为渗透率,毫达西;为平均压力下气体地层体积系数。

气体地层体积系数由下式确定:

…(7)

  • 程林松.渗流力学.北京:石油工业出版社,2011.

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