飽和歷程

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。

奧索貝等人用穩定流法對砂岩進行煤油和氮氣相互驅替得到的驅替型和滲吸型相對滲透率曲線,得出,潤濕相的滲吸和驅替相對滲透率曲線基本重合,即飽和歷程對潤濕相相對滲透率影響很小。但飽和歷程對非潤濕相相對滲透率有明顯的影響,滲吸型的非濕相相對滲透率值總是低於驅替型的值。滲吸過程中非濕相被更多捕集的這種現象稱為“滯後現象”。

基本介紹

  • 中文名:飽和歷程
  • 外文名:saturation history
  • 別名: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。
飽和歷程
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。
飽和歷程
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。
飽和歷程
土壩滲流流網圖

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們