低渗透/特低渗透储层启动压力梯度与非达西渗流相关问题探讨

zx8u8

本人才疏学浅，非达西渗流是不是指不满足达西定理的渗流
您画的曲线中，只有流型1满足达西定理 ，曲线是过原点的直线
那流型2、3、4，是不是都应该是非达西渗流呢

smartdou

zx8u8 发表于 2013-12-12 13:30
本人才疏学浅，非达西渗流是不是指不满足达西定理的渗流
您画的曲线中，只有流型1满足达西定理，曲线是过 ...

是的，不满足达西渗流的都是非达西渗流。

CMG_WJG

1.研究储层补充能量后压力系数近于1，储层改造后的储层渗流的意义要比研究低渗透岩石自然属性，启动压力梯度多大意义要大。

2.低压成藏的低渗透或特低渗透储层的多相渗流存在启动压力梯度是毫无疑问的。但目前地面测试值是正确的，可无法应用到储层实际渗流，这就是低渗透目前研究的重点。

3.低渗透储层多相流动存在启动压力梯度，但当一旦启动压力体系建立起来后，就不需要再考虑启动压力梯度。

目前CMG也是这样处理的。

smartdou

讨论主题一：非牛顿流体的渗流

窦宏恩

根据流变学，剪切应力与剪切速度梯度用下式表示：

τ=τ0+μ(dv/dy)^n                                                                        

式中：τ为剪应力，MPa；τ0为屈服应力，MPa；dv/dy为剪应力速度梯度，1/s；μ运动粘性系数，mPa.s^n；n为流动指数，也称非牛顿流体指数，无量纲。

上式中有5种情况：

（1）理想流体：τ0=0，μ=0；一种没有黏性的流体，在流动时各层之间没有相互作用的切应力，即没有内摩擦力。指无黏性而不可压缩流体，这种流体的密度在流体运动中的变化为零，速度散度也为零。

（2）牛顿流体：τ0=0，n=1，μ=常数；纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的剪切应力（τ）与剪切速度（dv/dy）成正比。遵循该法则的液体为牛顿流体。

（3）假塑型流体：τ0=0，n<1；随着τ值的增大，粘度下降的流动现象称为假塑性流动。假塑性流动的特点：没屈服值；过原点；切应速度增大，形成凸型（向下弯曲）的上升曲线，粘度下降，液体变稀。

（4）膨胀型流体：τ0=0，n＞1；胀性流动曲线经过原点，且随着切变应力的增大其粘性也随之增大，表现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线。胀性流动的特点：没屈服值；过原点；切应速度很小时，液体流动速度较大，流动形成凹形（向上弯曲）的上升曲线。当切应速度梯度逐渐增加时，液体流动速度逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加。

（5）宾汉型流体：τ0≠0，n=1, μ=常数；宾汉流体指一种粘弹性非牛顿流体，其流动性为线性。流动的特点：不过原点；有屈服值τ0，当切应力τ>τ0时，流体才开始流动。开始流动之后其性能像牛顿型流体一样，切变速度v和切应力呈直线关系。宾汉流体描述为

τ=τ0+μ(dv/dy)                                                                                  

众所周知：在常温或高温下，水、汽油、柴油、不含蜡的轻质原油和温度高于凝固点的含蜡原油在管道或容器中作单相流动时都属于低分子流体，这类流体流动都属于牛顿流体的范畴。但自然界及石油工业中存在着大量非牛顿流体，如钻完井液、聚合物溶液、油脂、油漆、牛奶、牙膏、动物血液等。

宾汉流型的特点是流体流动具有屈服应力，在满足了屈服应力以后，它的流动呈牛顿流型。这个特征告诉人们，在这种情况下的流体流动是达西流动，宾汉流体通过多孔介质流动的渗透率就与牛顿流型相等。但要强调的是其它非牛顿流型的渗透率与牛顿流型是不相等的。

    宾汉流体流动是一种需要具有外边界运动条件的一种流动，而从数学表征上看，低渗透储层渗流的启动压力梯度的流动与宾汉流体流动有相同的形式，但启动压力梯度的形成机制与流体具有屈服应力的流动机制是否一致，请大家讨论。

提供一个非牛顿流体的多媒体，供大家参考讨论。
非牛顿流体的流动.ppt (941.5 KB, 下载次数: 10)

2013-12-12 22:07 上传

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smartdou

CMG_WJG 发表于 2013-12-12 21:29
1.研究储层补充能量后压力系数近于1，储层改造后的储层渗流的意义要比研究低渗透岩石自然属性，启动压力梯度 ...

感谢版主通过CMG的目前进展来支持本人的这些肤浅认识。还望能深入探讨和交流本话题。

苏瞬尘

窦老师，您好，我是一名在读的学生
您在文章中提到：对于致密储层通过一些储层改造技术建立起来正常的压力体系之后，产能预测时可以不再考虑启动压力梯度。

我有个疑惑请老师指点一下，对于压裂来说，储层改造体积（SRV）是有限的，在在储层改造体积之外的区域，流体还是要向SRV区域流动的，这部分也不考虑启动压力梯度对流动的影响么？
谢谢老师

smartdou

苏瞬尘 发表于 2013-12-13 16:58
窦老师，您好，我是一名在读的学生
您在文章中提到：对于致密储层通过一些储层改造技术建立起来正常的压力 ...

当压力系数高于1，压力足够驱动流体流动就不要在考虑启动压力。

smartdou

我们看看孔祥言教授著的《高等渗流力学》中的宾汉流体的渗流


宾汉流体的剪切应力未达到屈服应力τ0时，流体流动的速度为零。达到τ0以后，流体才开始流动。当流体速度为0时，我们可以从式（9.3.8）求得速度为0的压力梯度dp/dL
-dp/dL=2τ0/ri
本来此方程解到此就应该结束了。但孔教授给出了下面的解


本人认为孔教授写出的方程（9.3.10）也只能是一个判别式，不是流体的流动方程，在一个方程中只能出现dp/dL, 而不能再出现一个启动压力梯度。

lmy152530gyp

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我爱发明

smartdou 发表于 2013-12-12 22:10
感谢版主通过CMG的目前进展来支持本人的这些肤浅认识。还望能深入探讨和交流本话题。

窦老师作为一名知名的油气田开发专家，能耐心解释自己的观点、虚心与晚辈坦诚交流，让我们这些年轻人非常感动，向窦老师致敬！