基本介紹
- 中文名：飽和歷程
- 外文名：saturation history
- 別稱：飽和方式
- 分類：驅替、吸吮
- 影響：非濕潤相相對滲透率
- 領域：能源綜合術語
定義,驅替方式,活塞式驅替,非活塞式驅替,周期注水,周期注氣,蒸汽驅油,吸吮方式,滲流,滲透性,滲流場分析,
定義
飽和歷程也稱飽和順序，指流體在滲流過程採用的是驅替方式還是吸吮方式。
驅替方式
活塞式驅替
多孔介質中一種流體驅替另一種流體時一種假定的理想驅替方式。驅替過程中兩種流體之間存在明顯的分界面，該分界面象活塞一樣向前移動。
圖1 活塞式水驅油非活塞式驅替
多孔介質中，一種流體驅替另一種流體時，出現兩種流體混合流動的兩相滲流區的驅替方式。實際儲集層中由於岩層的微觀非均質性、流體性質的差異、以及岩石相對滲透率和毛細管現象的影響而產生。
圖2 非活塞式水驅油周期注水
指間歇改變注入水量或注一段時間水後停注一段時間，以對油層施加脈衝作用的驅替方式。在減少注入量和停注期間，油藏中壓力重新分配，注入井與生產井附近的高滲透層段和裂縫中的壓力降低，低滲透層中的油被擠入高滲透層，並在一個注入周期中被驅替到生產井中，因而該方法可使低滲透層帶的油井受效。
周期注氣
間歇改變注入氣量或注一段時間氣後停注一段時間的驅替方式。其原理同“周期注水”。
蒸汽驅油
蒸汽從注入井注入，油從生產井采出的一種驅替方式。其驅油特點是，在注入井周圍形成一個飽和蒸汽帶，離井較遠的地方由於蒸汽與岩層及其中流體的換熱而冷卻，在其前緣形成一凝析熱水帶。飽和蒸汽帶的溫度與注入蒸汽的溫度幾乎一樣，隨著蒸汽向前推進溫度緩慢下降，到凝析熱水帶處，其溫度與油層溫度相近。由於蒸汽侵入地帶的高溫引起部分油的蒸餾，所以有部分油是由於氣驅作用采出的。如果油層注蒸汽前已注冷水，則在熱水帶前緣還將有一個冷水帶。這樣，在注入井到生產井之間將經歷一連串驅油過程，最先是冷水驅，接著是熱水驅，最後是蒸汽（水蒸氣和油蒸氣）驅，在蒸汽驅和熱水驅之間實際上還有局部混相驅，不會出現水-汽的明顯界面。
吸吮方式
低滲透油田之所以能夠開發，與低滲透油藏中存在的裂縫系統有關，不存在裂縫系統的低滲透油藏一般不能經濟有效地開發。低滲透裂縫性砂岩油藏水驅油的機理，主要是滲吸促使裂縫中的水吸入基質而進行採油。因此，對於低滲透油藏來說，研究滲吸機理顯得尤為重要。
影響滲吸的因素有很多，如：岩樣大小、岩石特性（孔隙度，滲透率）、流體特性（密度，粘度和界面張力）、潤濕性、初始飽和度以及邊界條件等。
滲流
流體在多孔或裂隙介質中的流動。對水利水電工程，主要研究水在壩體、壩基和兩岸的流動。滲流可造成水量損失；在土壩內形成浸潤區；對混凝土閘、壩形成揚壓力；還可能造成壩體和壩基的滲透破壞，引起兩岸和下游地區的浸沒，影響工程安全和正常運行。主要研究內容有：工程地區的水文地質條件、滲透性、滲流場分析、滲透變形、滲流控制和滲流監測。
滲透性
水在不同土的孔隙中流動時受到不同阻力，或者說土的透水能力不同，這就是土的滲透特性。1855年H.P.G.達西（H.P.G.Darcy）首先進行了均勻砂的滲透試驗，發現滲透速度v和水力比降i之間的線性關係v=ki，稱為達西定律，i為水頭h與滲徑長度L的比值，比例常數k即滲透係數。達西定律適用於滲流的層流狀態。試驗和研究表明，除碎石、卵石等粗粒材料外，絕大多數土料在工程實用範圍內可認為滿足達西定律。滲透係數k的值可通過現場和室內試驗測定。裂隙岩體的滲透性較複雜，根據裂隙分布規律和野外試驗結果，在滲流場分析時可從巨觀上視為各向同性或各向異性介質。
滲流場分析
其目的在於決定滲流場的水力要素，即水頭h，水力比降i，滲透速度v和滲流量Q。對土體和水體均為不可壓縮的情況，滿足達西定律的穩定滲流分析可歸結為求解擬調和方程（各向異性）：
或求解拉普拉斯方程（各向同性）：
少數情況可用數學分析方法獲得以上方程的精確解。當前普遍採用數值分析方法（如有限單元法、有限差分法和邊界元法等）和電模擬試驗方法求解。隨時間改變的不穩定滲流，最常見的是水庫水位下降時壩體的滲流自由表面下降情況，可分時段按穩定滲流和變自由表面邊界求解，有時也可採用黏滯模型試驗。
對於各向同性的兩向滲流，獲得水頭函式h後，可以勾畫等勢線與流線正交的流網圖（見圖）。並由水頭函式h進一步決定各點的孔隙水壓力、水力比降、滲透力，計算滲流量和閘壩底部的場壓力。
土壩滲流流網圖