基于水动力学理论的微观流动单元渗流数学模型

 为了研究非均质油藏内部渗流规律,反映不同开发阶段地层中流体流动规律及分布特征,揭示流场变化与储层特征间的内在联系。本文基于水动力学原理及流线簇方程,提出储层中波及范围内具有相似流动规律及储层特征的渗流区域为微观流动单元,建立流量贡献率、流动单元流量非均匀分布曲线和流量强度差异系数渗流数学模型,通过流动单元的区域流量对总产量贡献的大小进行划分,建立流动单元高速流动区与低速流动区的划分准则。通过对五点井网一个注采单元的模拟,结合流线簇方程进行表征,结果表明,高速流动区能量充足,其占整个流动单元面积的53.7%,提供了总流量的61.7%,为流量的主要贡献区域;低速流动区域占整个流动单元总面积的46.3%,只提供了总流量的38.3%。     

基于储层构型的流动单元划分及对开发的影响

三角洲沉积储层非均质性强,储层内部渗流特征复杂,制约油藏高效开发。以南湖油田E1 f 43 油藏为例,采用
基于储层构型的渗流屏障识别技术及基于多参数聚类分析和逐步判别的流动单元划分方法,结合开发动态资料,开展
了渗流屏障分布规律和储层流动单元发育特征研究,分析了不同类型流动单元组合模式的连通关系,总结了渗流屏障
和渗流差异对开发的影响。结果表明：（1）研究区发育连片状和条带状2 种储层砂体类型,其中,条带状储层因注采井
砂体分别存在于砂体和渗流屏障内而产生注水不受效,剩余油富集;（2）研究区发育5 类流动单元,以II～III 类为主;
（3）储层连通砂体内部存在5 种不同的流动单元组合模式,不同模式下的储层砂体连通关系存在差异,连通砂体内不
同流动单元间形成渗流差异界面,使连通体内形成弱连通或差连通关系,制约油藏开发,造成剩余油大量富集。     

安塞油田长10储层渗流特征研究

为了全面研究陕北低渗透油田—安塞油田长10油藏渗流机理,解决开发过程中渗流阻力大、注水效果差等问题,进一步改善油田开发效果,应用室内高精度微量泵和高精度压差传感器对长10储层岩心开展了油水渗流特征、水驱油效率、启动压力梯度等多项实验研究,并推导了低渗透油田IPR新方程,结果表明该储层原油的物性非均质性较强,流体渗流不遵循达西定律,存在启动压力梯度且启动压力梯度与储层的渗透率成反比;油水两相渗流特征反映束缚水饱和度较高,油水两相流动范围窄,具有典型的低渗亲水油藏特征,因此可通过降低启动压力梯度、增大生产压差来改善开发效果。     

洪积扇储层流动单元分布模式与控制因素综合研究

不同成因及物性的储层,对其流动单元的分析和合理划分,将有助于解剖油藏整体非均质性和渗流情况,预测剩余油分布并合理调整油藏后期开发方案。本文以克拉玛依油田五3中区克下组为例,研究低孔低渗洪积扇相砾岩储层,在储层细分对比以及渗流屏障和连通体的分析基础上,采用定性与定量相结合的方法将研究区流动单元分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4种类型。描述了各类流动单元的孔隙结构特征、分布规律、生产特征以及与沉积微相的关系,总结出洪积扇储层流动单元的分布模式。通过对流动单元平面、剖面分布规律的研究,认为洪积扇砾岩储层流动单元分布受沉积相、微构造、隔夹层分布、微观孔隙结构等8种地质因素控制。     

低渗透油藏井间储量动用状况分析新方法

油藏启动压力梯度对油藏的储层动用有着很大的影响,启动压力梯度越大储层越难动用。从低渗透油藏流体
渗流机理上出发,采用现场早期束缚水条件下单相渗流的生产动态数据及试井解释资料,利用试井方法求得研究区的
启动压力梯度,并建立启动压力梯度与渗透率的关系。分析典型反九点井组内注水井与采油井井间的驱动压力梯度
变化特点,据此确定井间储层物性与储量动用关系。通过对比实际储层的渗透率值与所得到的储层流体启动所需渗
透率值的大小,从而判断储层内流体是否流动。该方法采用定量分析低渗透油藏井间储量动用状况,为同类油藏确定
井间剩余油分布提供了参考。     

埕东油田注水开发厚油层渗流特征及剩余油分布研究

以埕东油田主力油层Ng34层为研究对象,应用油藏数值模拟技术,利用测井二次精细解释每米8个数据点成果,对单井小层内部储层参数进行非均质再划分,建立了层内超精细三维非均质油藏模型;通过对研究区开发历史的拟合,定量分析了厚油层在注水开发过程中层内油水运动规律、渗流机理及其在不同开发阶段的特征;并成功地对不同注水开发阶段储层物性变化进行了时变拟合,定量分析了高渗透、非均质、正韵律油层在特高含水后期剩余油分布规律,为进一步提高原油采收率奠定了基础.     

低渗储层非线性相渗规律研究

矿场试验和实验表明低渗油藏流体渗流不再符合Darcy公式而是存在明显的非线性,这种非线性效应对单相、多相流体的流动均产生影响。从非线性渗流的形成机理出发,利用恒速压汞技术确立低渗储层喉道分布密度函数,在此基础上,根据毛管模型与边界层理论,建立了低渗储层非线性相渗模型,并结合大庆油田某区块进行了分析研究。结果表明,在非线性渗流压力梯度范围内,地层中压力梯度的增加,储层绝对渗透率逐渐增加、水相渗透率逐渐降低,油相渗透率逐渐升高,油井含水率上升速度降低。     

萨北过渡带重点沉积时间单元流动单元研究

储层流动单元研究为认识油藏的非均质性提供了有效手段,是提高油藏描述精度、确定剩余油分布、改善开发效果的一种有效方法,对油田的勘探和开发具有重要意义。本文对流动单元级次进行划分,用存储系数与渗流系数在沉积微相研究基础上进行储层流动单元研究,并对流动单元类型进行划分,反映了流动单元类型与沉积微相具有较好的一致性。     

考虑动边界影响的低渗透油藏反九点水力压裂注采井网数值模拟研究

考虑低渗透地层中因启动压力梯度存在而产生动边界的影响,利用CMG三维三相黑油油藏数值模拟器对开发低渗透油藏的正方形反九点水力压裂注采井网进行了精确的数值模拟。数值模拟结果表明:相对于达西渗流模式等压面足够光滑、整个油藏区块均参与流动,低渗透油藏启动压力梯度为0.2 MPa/m下的等压面(油藏初始压力)空间分布有较大间断性,在远离注水井和生产井的部分区域仍保持了油藏的初始状态,该区域还未参与到油藏的渗流系统中;地层中存在随时间变化的动边界,会降低油田注水的油藏波及体积和原油采出程度。由饱和度的三维空间分布图可以看出:达西渗流模式下的压裂注水效果较好,油水分布比较集中,界面清晰,更接近于活塞式水驱油;而启动压力梯度的存在会使压裂注水井驱油效果变差,油水存在较大的油水混合渗流区域,油水分布比较分散,属于典型的非活塞式水驱油。由绘制的油田开发特征曲线可以得出:启动压力梯度越大,累计产油量越小,累计产油量随时间上升越慢,生产井含水上升越快,日产油量越低;启动压力梯度对低渗透油藏压裂注水开发效果影响显著。     

注水开发后期河流相储层流动单元特征

在利用岩心资料划分流动单元的基础上,用岩心刻度测井资料建立了流动单元储层参数评价模型。利用该模型对储层空间流动单元进行划分和综合研究,结果表明,根据流动单元的渗流特征、储层质量、渗流能力及沉积微相等方面的特征,可将流动单元划分为7种类型。流动单元空间分布主要受沉积微相控制,剩余油主要分布于流动能力中等的Ⅴ-Ⅶ类流动单元中。在开发过程中,由于不同流动单元的变化程度不同,使不同流动单元之间的渗流能力相差较大。该研究结果揭示了在注水开发过程中高孔、高渗疏松砂岩储层不同流动单元的变化特征以及流动单元对微裂缝的形成、剩余油富集规律的控制作用,为高含水时期油田的控水稳油方案的制定提供了依据。     

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。     

注水开发后期河流相储层流动单元特征

在利用岩心资料划分流动单元的基础上,用岩心刻度测井资料建立了流动单元储层参数评价模型。利用该模型对储层空间流动单元进行划分和综合研究,结果表明,根据流动单元的渗流特征、储层质量、渗流能力及沉积微相等方面的特征,可将流动单元划分为7种类型。流动单元空间分布主要受沉积微相控制,剩余油主要分布于流动能力中等的Ⅴ—Ⅶ类流动单元中。在开发过程中,由于不同流动单元的变化程度不同,使不同流动单元之间的渗流能力相差较大。该研究结果揭示了在注水开发过程中高孔、高渗疏松砂岩储层不同流动单元的变化特征以及流动单元对微裂缝的形成、剩余油富集规律的控制作用,为高含水时期油田的控水稳油方案的制定提供了依据。     

非均质低渗透储层渗流特征实验研究

基于平板模型模拟非均质低渗透储层的相似理论,设计、制作并评价了非均质低渗透平板模型,进而开展渗流特征物理模拟实验,利用平板模型内部对称布置的压力传感器获取的压力数据,绘制了压力梯度分布图和渗流区域划分图,进而分析非均质低渗透储层渗流特征。实验结果表明,非均质低渗透储层的注采井近井地带压力消耗很大,同号井连线中点处压力梯度最小,注采单元内压力梯度分布状况随渗透率及平面非均质性的变化相应改变;渗透率的增大使压力传播距离增大,非均质性的增强则对压力传播有负面影响,当储层整体渗透率较低时,渗透率增大的影响程度大于非均质性的负面影响;随着采出端渗透率增大,非均质低渗透储层的不流动区域面积变小,相应的可流动区域变大,其中更利于流体流动的拟线性渗流区域面积比例增大。     

低渗透非均质油藏径向渗流特征研究

利用实验手段回归出启动压力梯度与渗透率的相关式,并用此式得出非均质油藏的启动压力梯度分布,建立了考虑启动压力梯度的三维三相径向坐标下的渗流数学模型和有限差分方程。有限差分方程中每个网格块上的启动压力梯度可以考虑为不同值,网格块上的启动压力梯度值可由初始化参数场给定,编制了相应的软件,并对比了低渗非均质储层不考虑启动压力梯度、启动压力梯度为常数和启动压力梯度非均匀分布时的压力分布特征。     

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。     

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。     

径向非均质油藏低速非达西渗流试井分析

首先研究了非均质径向油藏低速非达西渗流动边界问题的数值解,然后给出了含启动压力梯度和地层流量分布的井底压力及其导数关系式,讨论了启动压力梯度和动边界对压力曲线的影响.     

特低渗透油藏驱替特征

为了深入研究特低渗透油藏水驱油的渗流规律,建立了考虑启动压力梯度的一维油水两相驱替数学模型并进行数值求解,分析了启动压力梯度和渗透率的非均匀分布对特低渗透油藏驱替特征的影响。计算结果表明:启动压力梯度的存在导致平均含水饱和度降低和地层压力升高,驱替效率降低;渗透率从小到大驱替时驱替效果更好。该成果为特低渗透油藏的合理开发提供理论指导。     

水驱油藏注采受益关系及注水效果定量评价

在压力场基础上采用Pollock方法进行流线追踪,得到渗流场的流线分布;利用隙间速度加权方法将注水井的流量分配给每条流线,得到定量化的流线分布。在此基础上,通过计算注采井之间的流线总流量,得到定量化的注采受益关系及注水井有效注水率;计算注水井每个生产阶段的有效注水率,得到注水井的有效注水率动态曲线。应用实例表明,该方法绝对误差小于5%,对水驱油藏注采受益关系及注水效果定量评价具有现场指导意义。     

低渗透油田反九点井网面积波及效率影响研究

根据低渗透油藏面积注水开发的特点,在流管模型的基础上,推导出了考虑启动压力梯度的反九点井网面积波及效率和油井见水时间计算公式,解决了低速非达西渗流不同于达西渗流的面积波及效率理论计算问题。研究表明,低渗透油田反九点井网中角井和边井的见水时间和面积波及效率不同,需要对边井和角井采取不同的工作制度以调节水驱均匀程度。为低渗透油藏反九点井网的开发设计和评价提供了理论依据。