岩心渗透率的精确计算方法及其适用范围实验研究

通过对非达西二项式渗流方程推导,建立了计算高速非达西渗透率的方法,并结合400块岩心的气体单相渗流实验结果,明确了不同渗透率计算方法的适用范围:储层渗透率小于10×10-3μm2时,滑脱效应对气体渗流产生了较大影响,应进行克氏渗透率校正计算;大于50×10-3μm2时,高速非达西渗流对气体渗流产生了较大影响,达西定律不再适用,应采用高速非达西渗透率的计算方法;介于(10~50)×10-3μm2时,需要同时考虑两种渗流规律的影响而采用复合计算方法。经与岩心分析资料对比,用此计算方法得到的渗透率值更加接近实际地层情况。     

低渗气层气体的渗流特征实验研究

通过大量的岩心实验，研究了陕甘宁中部低渗气田某储层岩心中存在残余水时气体的渗流规律．研究表明，低渗岩心中气体的流动存大多种渗流形态，这与低渗岩心的渗透率、含水饱和度以及压力梯度的大小有关．当含水饱和度较低时（小于３０％），仅在一定的压力梯度范围内存在达西渗流．当含水饱和度较高时（大于３０％至束缚水饱和度以下），气体的渗流存在非达西渗流的现象．这种非达西流动表现为在较低的压力梯度下为非线性流动，而在较高的压力梯度下为线性流动，即气体的视渗透率随压力梯度的增加而增加，至一定值后，视渗透率基本保持不变，但此时气体的流动规律同达西线性流相比，气体的流动存在附加压力损失．文中还初步分析了低渗岩心中气体流动存在多种渗流形态的原因及其存在的范围．     

中浓纸浆在反应器内的流动特性研究

中浓纸浆是一种非常特殊的介质,中浓纸浆在升流式反应器中的运动特性关系到反应器的反应效率和反应质量.为探求中浓纸浆在升流式反应器内的流动规律,作者利用自行研制的中浓纸浆漂白试验系统采用示踪法进行了研究.结果证明:中浓纸浆在升流塔内流动时的运动和塔器的截面形状,流动速度相关.对其中气体的运移也进行了一定深度的研究.     

低渗透储层中氮气的微尺度流动及其对渗流的影响

从气体在低渗透储层微米量级孔喉中的微尺度流动规律研究入手,探讨低渗透储层中气体的非线性渗流机理.实验研究了气体(N2)在内径为2.05～10.10μm微管中的流动规律.结果表明:气体在微管中的流动具有明显的微尺度效应,表现为实测流量大于经典流体力学理论预测流量;管径越小,流动压力越小,微尺度流动效应越强,实测流量与预测流量的偏离越显著.根据微管实验数据,结合毛管束模型,研究了气体微尺度流动效应对渗流的影响.结果表明:考虑孔喉中气体的微尺度流动效应后,低渗透多孔介质中气体的渗流具有非线性特征,表现为视渗透率随流动压力的减小而增加;多孔介质平均孔喉直径越小,视渗透率随压力的变化越明显.     

致密多孔介质中气体非达西现象的LBM模拟

针对气体在致密多孔介质中低速渗流时,其渗流规律在渗流曲线的低压段表现出对达西定律线性关系的偏离,存在着非达西现象。采用格子Boltzmann方法,研究气体和多孔介质的特性对气体渗流Klinkenberg效应的影响因素。结果表明:在气体渗流曲线的低压力梯度段,随着气体黏度系数、净围压、渗透率和孔隙率的变小,渗流曲线的非线性临界点向压力梯度增大的方向移动,对达西定律线性关系的偏离更明显。说明在低渗和低压情况下Klinkenberg效应不能被忽略,气体黏度系数和孔隙率对Klinkenberg效应作用有影响;当净围压或渗透率很大时,气体渗流流量和压力梯度符合达西定律线性关系。     

带状高含硫气藏分支水平井产能预测

根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度关系,著名的齐成伟公式被成功改造为带状高含硫气藏中分支水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟公式的高含硫气藏修正公式,分析硫沉积量和渗透率各向异性系数对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数、在带状高含硫气藏中宜打纵向双分支水平井的重要认识。     

低渗气藏单相气体渗流特征分析

目前对低渗气藏单相气体渗流规律已有初步认识,但在渗流特征方面大多仅限于定性描述,认为渗流曲线由低压力平方梯度下的上凸曲线段和较高压力梯度下的拟线性段组成,存在拟初始流速、临界压力平方梯度和临界渗流速度,未进行定量描述.利用苏里格低渗气田岩心,通过大量室内气体渗流实验,分析了渗透率对渗流曲线的影响,并得出了拟初始流速、临界压力平方梯度与岩心物性参数之间的函数关系.结果表明:拟初始流速与岩心系数呈线性关系,临界压力平方梯度与岩心系数呈负幂函数关系;最终给出分段描述低渗气藏单相气体渗流曲线的方程组.研究结果为更好认识低渗气藏渗流规律提供了理论依据.     

地层水含盐量对岩心孔隙度和渗透率的影响

储层岩心试验表明,当地层水中含有不同浓度的盐及残余水饱和度为30％左右时,对实验室测定岩心气体渗透率有较大影响。随着盐浓度的增大,对渗透率的影响明显增大。当盐水浓度为2.5％(2500ppm)时,对气体渗透率的测定结果没有影响;在盐水浓度为2.5～25％的范围内,对孔隙度的实验室测定基本没有影响。     

CO2和CH4二元混合气体对页岩 渗透特性的影响

针对CO_2强化页岩气开采新技术中CO_2-CH_4二元混合气体在页岩层中的渗透特性变化的问题,选取四川盆地下志留统龙马溪组页岩试样,基于自主研发的"三轴渗流实验系统",开展不同配比的CO_2-CH_4二元混合气体在2类地应力条件下的渗流试验.试验结果表明:保持二元气体混合比例恒定,页岩渗透率随气体压力的增加而减小;保持气体压力恒定,页岩的渗透率随二元气体混合比例的改变而变化,纯CO_2时渗透率最低,纯CH_4最大,在混合气中CH_4浓度越低,页岩渗透率越低;在注气过程中,气体加压和卸压引起页岩喉道、孔隙产生塑性变形和吸附滞后,造成页岩渗透率的滞后.     

高压气体在微圆管中的流动特性

在高压条件下,试验研究氮气在直径为14.9、10.1、5.03、2.05μm微圆管中的流动特性。结合毛管束模型,研究气体的高压微尺度流动特性对气体在低渗多孔介质中渗流特性的影响。结果表明:气体在14.9μm微圆管中的高压流动特性与经典流体力学规律相符;随着管径的减小,气体的流动出现了明显的微尺度效应,表现为实测流量偏离经典流体力学理论预测流量,且管径越小,这种微尺度流动效应越显著;研究稀薄气体效应时提出的Kn数不能用来表征高压条件下气体的微尺度效应;气体在微小孔喉中的高压微尺度流动效应导致气体在低渗多孔介质中的渗流具有非达西渗流特征,表现为实际渗透率大于由经典H-P方程和达西公式计算的绝对渗透率。     

低渗气藏中气体非线性渗流的特征分析

为了对低渗气藏中气体渗流特征有一个清楚和较为准确的认识,采用实验研究的方法,分析了低渗透储层中气体渗流特征。结果表明:在低渗透储层中,气体渗流表现出明显的非线性渗流特征,并且受多种因素影响;有效应力的增加,会导致岩石渗透率降低,气体在地层中渗流越困难;启动压力梯度增大,气体非线性渗流愈明显;滑脱作用越强,越有利于气体的渗流,提高气藏的产能;相同的压力梯度下含水率越高,渗流速度就越低,储层岩石的初始气测渗透率越低。该成果对天然气开采工程具有一定的参考价值和指导意义。     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

影响特低渗气藏气体渗流能力因素分析

为了有效地开发特低渗气藏,就必须搞清楚这类储层的渗流规律。通过室内模拟实验发现。储层基质渗透率的不同,气体的渗流特征也不同,压力越大,流量的增幅越大;在不含水的条件下不存在启动压力,含水饱和度对气体渗流能力影响很大,当含水达到一定值时,在储层中就会存在非达西渗流特征和启动压力梯度;净围压的变化对气体渗流也会产生一定的影响,特别是特低渗储层,随着净围压的增加,其流量随之减小。通过实验得出,含水饱和度和净围压变化对气体渗流能力影响最大。     

薄层低品位油藏孔隙结构及渗流特征

薄层低品位油藏的油层厚度比较薄、埋藏比较深、渗透率比较低、储量丰度低、开采难度大。通过物理模拟实验研究了薄层低品位油藏的孔隙结构特征、两相渗流规律、启动压力梯度和岩石压缩性的变化规律,重点分析了不同渗透率毛管压力曲线的变化、不同渗透率相对渗透率曲线的变化规律、启动压力梯度对储层物性的影响、流动系数之间的关系、围压与渗透率之间的变化规律等。结果表明,薄层低品位油藏的孔隙结构及渗流特征与中高渗油藏有很大不同,启动压力梯度和压力敏感性影响很大,必须选择合理的注采压差和注采井距,建立有效的驱替压差,才能克服启动压力梯度和压力敏感性的不利影响,改善开发效果。     

低渗透储层中人工裂缝对水驱油渗流规律的影响研究

为准确分析人工裂缝对水驱油效率的影响以及含裂缝岩心油水两相渗流规律,实验选取一组不同渗透率级别的岩心,并使用人工造缝技术沿岩心轴线方向造出一条贯穿缝,测定人工造缝前后水驱油过程中相关参数,运用对比分析的方法研究人工裂缝的存在对驱油效率及渗流规律的影响,并选取一块含天然裂缝岩心进行扩缝前后水驱油实验以检验实验结果。研究结果表明:裂缝性岩心相对渗透率曲线和造缝前岩心相对渗透率曲线差异明显,裂缝性岩心水驱油过程可分为三个阶段:裂缝出油段,裂缝逐渐闭合-基质出油段和裂缝闭合段。裂缝闭合后仍有一定的导流能力,水相渗透率仍高于造缝前。对于裂缝性岩心,油水相对渗透率曲线等渗点位置左移,根据等渗点位置判断岩心润湿性的规律不再适用;人工裂缝在降低驱替压差改善储层渗流条件的同时也极大的降低了水驱油效率,实验岩心造缝后渗透率约为造缝前渗透率的10～50倍,驱替压差约为造缝前的4%～16%,无水驱油效率约为造缝前的2%～16%,最终驱油效率约为造缝前的54%～69%。     

考虑吸附和多流动形式共存的页岩气藏纳米级孔隙基质视渗透率计算方法

为计算页岩气储层纳米级孔隙(d100 nm)基质视渗透率,得到考虑吸附层厚度的气体有效流通孔道直径,利用Knudsen方程推导划分气体流动形式的临界孔道直径,依据质量通量表达式得到多流动形式共存时的视渗透率计算公式。算例分析表明:页岩气储层中温度对流动形式的影响可以忽略;随着储层压力增加,以20 MPa为临界,较低压力时气体视渗透率迅速降低,较高压力时降低趋势平缓;气体流动形式对视渗透率影响很大,储层温度下滑脱渗流与过渡扩散视渗透率计算结果在不同压力下存在7~10倍的差距;储层条件下吸附气体使得视渗透率减小约13%,高压下吸附对气体视渗透率影响更明显。     

相对渗透率与含水饱和度关系微观机理

经验表明大多数岩石的相对渗透率随饱和度变化曲线具有中间段为直线但两端弯曲的特征。然而,目前对于相对渗透率比值变化规律的微观机理及原因不清楚。岩石多孔介质可以认为由一束束弯曲毛细管束组成,因此岩石多孔介质渗流规律是毛细管孔隙微观渗流的宏观反映。基于毛细管孔隙的两相渗流规律,在毛细管两相流流型分析基础上,研究了毛细管不同流态的微观渗流机理,建立了相对渗透率比值和流体饱和度关系的微观机理模型,从理论上阐述了岩石相对渗透率比值随流体饱和度变化的微观机理。研究表明:相对渗透率变化的微观机理模型与多孔介质渗流的经验规律相一致;液滴流及环状流分别导致了相对渗透率曲线的上翘及下翘;弹状流流态下相对渗透率变化的微观模型与经验公式拟合曲线基本一致;弹状流是曲线出现直线规律的根本原因,也是经验公式的理论基础。     

低渗砂岩克氏渗透率影响因素实验研究

室内实验是认识储层渗流规律的有效手段,低渗岩石气体渗流受到滑脱效应的影响。国内外学者在滑脱效应影响因素及受滑脱效应影响的渗透率参数测量方面进行了大量研究,但结论仍存在分歧。以鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗砂岩气藏为研究对象,设计了新的岩心含水饱和度的建立方法,通过实验方法研究了含水饱和度、有效应力及二者耦合作用对低渗岩石气体滑脱效应的影响规律。结果表明,不同含水饱和度条件下(低于束缚水饱和度)岩心的气测渗透率与平均压力倒数仍然呈线性正相关关系,含水饱和度越高,滑脱因子越小,滑脱效应越弱;对于干岩样,围压增大气体滑脱效应变强,且滑脱因子随有效应力的增加呈线性增加的趋势,进行岩石应力敏感性实验过程中,若忽略滑脱效应的影响,未对气测渗透率做校正,实验评价结果偏低;含水饱和度比介质变形对气体滑脱效应的影响更强,对于高含水饱和度的低渗岩心,滑脱效应影响微弱,且受有效应力的影响不大。这为低渗砂岩气藏渗流机理研究提供了新思路。     

页岩储层中气体多机理耦合渗流研究

页岩储层中有纳米孔、微米孔、微裂隙、人工裂缝等储集空间和运移通道,多尺度的孔隙结构使气体具有扩散、滑脱、达西渗流等多种流动形式。当储层压力、温度、应力改变时,赋存气体的运动状态、孔隙结构会发生改变,使渗流复杂化。利用毛管束模型和平板模型,分别讨论了扩散、吸附、应力解吸对页岩中气体渗流的影响。研究表明:1当温度一定时,在低压小孔隙中,气体的扩散主要是Kudsen扩散;当压力和孔径变大时,则以Fick扩散为主;2在低压小孔隙储层中,扩散对渗流影响不可忽略;但当压力和孔径达到一定值后,可以忽略扩散的影响;3滑脱对气体渗流的影响程度与压力和孔隙尺度有关;4吸附会减小孔隙直径,影响气体渗流,孔隙越小,吸附对渗流的影响越严重;5随有效应力的增加,页岩渗透率降低;页岩中裂缝越多,渗透率降低越显著;气体解吸后页岩的渗透率变大。     

广安气田须四段低渗砂岩气藏渗流机理研究

在对储层特征进行详细分析的基础上,从毛管压力、储层结构特征、两相渗流特征、气体单相低速渗流特征和水锁、油锁损害等方面,深入研究了广安气田须四段低渗砂岩气藏渗流机理。研究结表明:须四段低渗砂岩气藏孔隙度集中在3%～7%之间,渗透率集中在0.001×10-3μm2～16.2×10-3μm2之间,属典型的低孔、低渗气藏。毛管压力曲线具有双峰态特征,属于中等偏差储层,孔喉中值半径0.1μm可作为划分储层与非储层的界限。低渗储层气水共存时,气体渗流受到滑脱效应和毛管力影响,低速渗流阶段,毛管力影响较为明显,使气体渗流产生低速非达西渗流现象。由于储层初始含水饱和度较高,随着部分可动水能够采出,水锁损害将得到改善,但凝析油析出量的增加,在喉道处易形成的"贾敏效应",增大气相渗流阻力,影响气井产能,造成油锁损害。