变渗透率条件下低渗介质非稳态压力变化特征

基于低渗透介质中流体渗流速度和压力梯度的二项式关系,提出了低渗透介质的渗透率变化函数,建立了流体在低渗透介质中渗流的运动方程和相应的非稳态渗流数学模型.采用隐式差分格式形成了渗流方程的数值求解形式.求解分析表明:二项式系数对压力及压力导数有着较大的影响,系数值越大,渗透率变化函数值越大,相应实际的渗透率值也越大;在等产量条件下,压力及压力导数变化幅度较小.对比采用拟线性流动规律计算得到的压力及压力导数,变渗透率条件下的压力及压力导数变化较缓,启动压力梯度的影响较小,更能反映低渗透介质的压力变化动态.     

低渗透油藏不稳定渗流规律的研究

用无因次分析法对低渗透岩心的实验数据进行了分析 ,得出新的渗流规律。具体表述为 :低于亚临界雷诺数 (Rem=8.5× 10 -5)为非达西渗流 ,其运动方程为v =c(dp/dl) 3 ;高于亚临界雷诺数为达西渗流。从微观角度出发 ,应用边界层理论进一步证实了这一渗流规律。运用新的运动方程 ,建立了低渗透油藏不稳定渗流的数学模型。根据拉氏变换和Stehfest数值反演 ,求得了有限半径井的实空间近似解 ,并应用数值分析方法验证了近似解析方法的可行性。对低渗透油藏的压力动态特征以及边界对压力动态影响的分析结果表明 ,低渗透油层试井曲线的压力动态特征为 :短时曲线与达西渗流模型相似 ,而长时曲线则受到非达西渗流的影响。对于恒压边界油藏 ,压力趋于稳定的时间比达西渗流要迟一些 ;在无限大地层中 ,其导数曲线是一簇平行的倾斜线。对于同一区域低渗透油层试井曲线 ,其导数曲线出现“阶跃”的时间较迟的井区 ,流动系数比较好 ;反之则较差     

低渗透油藏不稳定渗流规律的研究

用无因次分析法对低渗透岩心的实验数据进行了分析,得出新的渗流规律.具体表述为低于亚临界雷诺数(Rem=8.5×10-5)为非达西渗流,其运动方程为v=c(dp/dl)3;高于亚临界雷诺数为达西渗流.从微观角度出发,应用边界层理论进一步证实了这一渗流规律.运用新的运动方程,建立了低渗透油藏不稳定渗流的数学模型.根据拉氏变换和Stehfest数值反演,求得了有限半径井的实空间近似解,并应用数值分析方法验证了近似解析方法的可行性.对低渗透油藏的压力动态特征以及边界对压力动态影响的分析结果表明,低渗透油层试井曲线的压力动态特征为短时曲线与达西渗流模型相似,而长时曲线则受到非达西渗流的影响.对于恒压边界油藏,压力趋于稳定的时间比达西渗流要迟一些;在无限大地层中,其导数曲线是一簇平行的倾斜线.对于同一区域低渗透油层试井曲线,其导数曲线出现"阶跃"的时间较迟的井区,流动系数比较好;反之则较差.     

反映动态启动压力梯度的低渗透油藏渗流模型

基于流体边界层理论,建立了一种描述在低渗透油藏流体非线性渗流特征的新模型,获得了动态启动压力梯 度的连续变化函数。应用考虑动态启动压力梯度的非线性渗流模型,建立了一维单相流体流动的数学模型,并应用全 隐式方法对离散方程进行了线性化处理;对比研究了线性渗流模型、拟线性和反映动态启动压力梯度的非线性渗流模 型下地层压力的分布特征及流体非线性渗流系数对动边界扩展的影响。数值结果表明：受动态启动压力梯度的影响 在近井区域地层压力下降幅度更大,在远井区域的地层压力越高,地层压力下降范围更小;非线性系数数值越小,流体 流动的非线性程度越强,动边界的扩展速度越慢。     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。     

低渗透油层中单相液体渗流特征的实验研究

单相液体的渗流特征是油气渗流研究的基础问题,低渗油层中的渗流特征迄今研究尚少,这方面的研究对于低渗透油气田的开发具有理论及实际意义。本文总结了低渗透油层中单相液体渗流特征的实验研究结果,分别研究了蒸镏水、低浓度盐水和模拟原油通过天然岩心和人连岩心流动的渗流曲线特征,实验结果显示单相液体在低渗透岩心中渗流的特殊规律。在低渗流速度下流动为非线性,在较高渗流速度下为具有初始压力梯度的拟线性流动,在渗流速度由低到高的变化过程中,流动呈现非达西型的渗流特征,这种渗流曲线特征和岩心渗透率直接有关,当渗透率增大时(实验岩心渗透率为183.6×10~(-3)μm~2)出现达西流动情况。实验表明,这种非线性——线性非迭西型流动可能是低渗透油层中流体渗沆的基本特征。     

超低渗透油藏非线性不稳定渗流特征研究

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透储层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于超低渗透岩心非线性渗流实验,建立了在低速情况下渗流定律数学模型和同时考虑启动压力梯度及介质变形的超低渗透油藏非线性不稳定渗流数学模型。由于不稳定渗流数学模型的解法复杂,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界也会随时间的变化而发生改变。为简化计算,在前人研究基础之上利用油藏压力分布近似表达式,研究了超低渗透油藏非线性不稳定渗流压力分布特征,并讨论了不同非线性因素对不稳定渗流的影响结果。     

考虑应力敏感性的低渗透油藏注水井试井分析

低渗透油藏由于渗透率低及存在启动压力梯度,油在地层中传播压力速度很慢,难以获得足够资料对储层做出合理的解释,油井试井效果不佳,而低渗透油藏注水井试井可以很好地解决这个难题。综合考虑启动压力梯度、应力敏感性、流度比等的影响,建立了低渗透油藏注水井低速非达西渗流有效井径试井的数学模型。鉴于该模型的强非线性,采用稳定的有限差分格式利用Newton-Raphson迭代法求得数值解,进一步研究了压力动态特征及影响因素,绘制了用于实际资料拟合分析的典型试井曲线。     

低渗透疏松油藏注水井试井分析

 低渗透疏松油藏由于渗透率较低,存在一定的启动压力梯度,且由于储层岩石胶结疏松,存在中等-较强的应力敏感性,导致原油渗流速度很慢,难以获得充足资料对储层做出合理的解释,油井试井效果难以取得满意的效果,而低渗透油藏注水井试井可以很好地解决这个难题。综合考虑流度比、启动压力梯度、应力敏感性等的影响,建立了低渗透疏松油藏注水井低速非达西渗流有效井径试井的数学模型。由于所建模型具有强非线性,采用稳定的有限差分格式利用Newton-Raphson 迭代法求得数值解,进一步研究了压力动态特征及其影响因素,绘制了用于实际资料拟合分析的典型试井曲线。     

边界层流体对低渗透油藏渗流特性的影响

以去离子水在半径为2.5μm和1.0μm微圆管中流动的实验结果为基础,拟合得到去离子水在微圆管中的有效流动半径公式和基于边界层流体的不同半径毛管束视渗透率公式,并比较了视渗透率与理论渗透率之间的关系.研究结果表明:随着管径尺寸的减小,边界层流体对渗流特性的影响变大;边界层流体厚度是压力梯度的函数,并随压力梯度的增加而按指数规律递减;毛管束视渗透率随压力梯度增大而增大,并最终趋近于理论值.边界层流体是导致低渗透油藏非线性渗流特性的主要因素之一.     

基于有限元的低渗透油藏水平井试井分析

针对低渗透油藏渗流普遍存在启动压力梯度的特点,建立考虑启动压力梯度的盒状油藏水平井不稳定渗流数学模型。利用伽辽金有限元方法得到水平井井底压力数值解,并与经典的Odeh解析解对比验证本数值算法的正确性。结果表明:启动压力梯度存在时,水平井压力及压力导数曲线都呈上翘趋势,且启动压力梯度越大,曲线上翘越明显,即所需压差越大;启动压力梯度对压力导数的影响是一个逐渐抬升的过程,与压力波传播到周围边界而引起的曲线上升有着本质上的不同。     

近井地带高速非达西动边界对产能预测的影响

针对高速非达西动边界对产能影响的问题,开展了考虑高速非达西动边界影响的产能方程的建立。研究中采
用渗流理论和惯性理论推导了高速非达西动边界公式和对应的产能方程。并基于对动边界的认识不仅提出了高速非
达西出现的临界渗透率、临界产量和临界压差的概念,而且提出了高速非达西边界表皮因子。研究表明,只有储层渗
透率、产量或者压差大于临界值时,储层中才可能出现高速非达西渗流;而且高速非达西边界表皮是渗透率、孔隙度、
临界雷诺数以及β 的函数反映了地层性质对高速非达西区域的影响,表皮越大则高速非达西区域越小,动边界的影响
越不能忽略。最后与常规产能方程比较发现,渗透率在1∼10 mD 时,本文产能方程的IPR 曲线与其有明显的差异。提
出了高速非达西动边界对产能预测的影响,提高了产能预测的精度。     

致密油藏多重介质非线性渗流压力响应分析

为了达到高效开发致密油藏的目的,通过分析致密油藏的介质特点及渗流规律,建立了致密油藏多重介质数学模型,运用牛顿-拉普生迭代法求得了模型的数值解,验证了模型的正确性.分别研究了非线性渗流参数、窜流系数、弹性储容比、边界条件对试井曲线的影响.结果表明,非线性渗流特征主要影响了裂缝与基质之间的物质交换,当大裂缝与小裂缝、大裂缝与基质之间的窜流能力相同时,压力导数曲线上仅出现一个凹子;当窜流能力不同时,压力导数曲线上将会出现两个凹子.基质储容比的增加会同时导致两个凹子深度的增加,而微裂缝储容比的增加仅仅加大了第一个凹子的深度.     

致密油藏有限元数值模拟

 目前数值模拟方法均基于达西渗流,无法对致密油藏非达西渗流进行有效模拟。致密油藏内在复杂,为实现致密油藏非达西渗流的科学模拟,建立了油水2相微可压缩非达西流的油藏数值模拟数学模型。同时考虑到致密油藏渗透率低、非均质性强的特点并兼顾模拟精度采用有限单元法进行离散,从而建立了有限元数值模型,形成了新的致密油藏数值模拟方法,最后将该方法进行实例检验,验证了方法的正确性。     

低渗透储层流体非线性渗流机理及特征分析

基于微尺度渗流效应，分析了低渗透油藏非线性渗流机理，根据力学平衡方程和压汞实验数据，建立了低渗透储层流体非线性渗流数学模型，分析了非线性渗流特征，并引入动态阻力梯度概念，实现对低渗储层非线性渗流的动态表征。结果表明，边界层、流体屈服应力、边界流体体相流体间的表面力对低渗透渗流形成的附加阻力，是非线性渗流的主要原因；非线性渗流特征在不同的驱替压力梯度下一直存在，在低驱替压力梯度下明显，高驱替压力梯度下弱化；采用动态阻力梯度代替启动压力梯度对非线性渗流进行表征更加合理；随着驱替压力梯度的增加，动态驱替梯度曲线特征为先从一个比较高初始值瞬间降落，之后逐渐增大；动态阻力梯度与驱替压力梯度的比值先增大后减小。     

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.     

应力敏感页岩气藏水力压裂直井试井分析

应力敏感效应普遍存在于天然裂缝发育的页岩气藏中。本文根据页岩气渗流理论及吸附气解吸特征,引入Langmuir等温吸附公式和渗透率模数,建立了应力敏感双孔单渗页岩气藏水力压裂直井的不稳定渗流数学模型。并用变换式和摄动技术线性化处理非线性偏微分方程,同时应用Lord Kelvin点源基本解、Poisson求和公式、修正Bessel函数积分等方法求解出应力敏感页岩气藏水力压裂直井在Laplace空间中的无因次井底压力响应函数。通过Duhamel叠加定理和Stehfest数值反演算法得到实空间的数值解,并绘制无因次压力和压力导数双对数变化曲线,进一步分析渗流特征及Langmuir体积、Langmuir压力、无因次渗透率模数、储容比、窜流系数等对无因次压力和压力导数动态特征的影响。     

煤层气藏三孔双渗直井井底压力响应数学模型

 国内煤岩储层压力和渗透率普遍偏低, 目前矿场主要采用注入/压降测试方法来求取地层参数, 但由于注入水无法进入基质孔隙, 测试数据无法反映基质解吸特征。针对这一问题, 本文建立能够真实反映煤层气藏地层参数的三孔双渗渗流数学模型, 利用拉氏变换和Stehfest 数值反演方法对模型进行求解, 获取不同边界条件(径向无限大、外边界定压以及外边界封闭)下的直井井底拉氏空间拟压力解析解, 绘制无因次拟压力和无因次拟压力导数与无因次时间的双对数曲线, 并根据曲线特征对三孔双渗煤岩储层直井渗流阶段进行划分, 对影响井底压力响应特征的关键参数进行分析, 为煤层气的试井精细解释提供理论依据。