渗透性岩层介质油水两相渗流分析

准确模拟油藏中的流体流动过程,提示流体的分布规律,必须考虑由于注水和开采所引起的多相流体的渗流、应力状态的变化和储层变形之间的耦合作用。近年来引起中国学者的极大兴趣,成为油藏工程及相关领域研究的热点问题之一,基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流固耦合渗流的基本理论,建立了多孔介质渗流场和应力场耦合的数学模型,采用有限元法进行了程序设计,通过数值模拟方法对渗透岩层介质井眼周围油水两相渗流规律进行了研究,用于解决实际工程问题。     

温度对西峰特低渗油藏流体渗流特征影响

针对西峰特低渗油藏由于储层压力和温度降低而导致有机垢堵塞严重的问题,在室内根据渗流力学和边界层理论,对西峰特低渗油藏不同温度下油、水两相及单相渗流特征进行了实验研究。实验结果表明:温度降低导致原油黏度升高,原油中重质组分在孔隙表面吸附量增大,流体边界层增厚,孔隙中供流体渗流空间减小;油相和水相渗流的启动压力梯度增大;油水流度比增大,油水两相区变窄,岩心润湿性由水湿向油湿转变,驱油效率明显降低,导致最终油井产能的降低。所得到的实验结果对制定与调整西峰油田生产方案具有一定的指导意义。     

多孔介质中水气二相流动力学行为分析

基于多相渗流力学理论,探讨了多孔介质(孔隙介质、孔隙-裂隙介质)中水、气二相渗流的微观机理,系统地建立了水、气二相渗流的数学模型,并采用有限元法对数学模型进行了离散化,推导出三维有限元(FEM)数值模型;利用二相流系统渗流数值模拟程序2PFCSM,对一天然气储气层进行了数值模拟.     

水-气两相流在煤层中运移规律

在考虑煤层气溶于水的情况下，探讨了水—气两相流在煤层中的运移规律，建立了煤岩体为弹塑性小变形时煤岩变形场的数学模型，并应用多相渗流力学理论，建立了两相流渗流场模型：通过煤体骨架变形对流体渗流的影响和流体渗流对煤体变形的影响，将有效应力、孔隙流体压力分别引入到渗流物性参数中，实现了流固耦合的相互作用。     

基于ALE方法的油水两相流固耦合模型研究

文章应用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)对油水两相流固耦合问题进行了研究;详细推导了ALE描述下的两相渗流与变形多孔介质的耦合数学模型方程,解决了孔隙骨架变形介质与渗流方程的统一描述问题;通过编制相应的ALE有限元程序,分析了注水驱替过程,检验了所提出的模型及相关数值算法.对该模型方程讨论发现,若取ALE网格移动速度为岩层骨架变形速度将简化两相渗流方程,降低数值求解难度.     

水平井流固耦合及井筒压降规律分析

为了预测水平井产能和检验井壁稳定性与储层变形、流体渗流及井筒压降的耦合作用密切关系,考虑了近井储层变形和径向渗流及井筒内变质量管流流动的相互作用,建立了耦合力学数学模型,并对其进行了数学解耦,推导出孔隙压力解析解,主要分析了反映储层变形的物理力学性质非线性程度对孔隙压力和径向渗流对水平井井筒压力降的影响规律。研究表明:储层物理力学性质的非线性程度越明显,孔隙压力消散得越慢;计算井筒压力降时,应考虑径向渗流对主流流动的影响,且径向渗流对井筒压力降变化有较大影响;储层变形、径向渗流和井筒压降之间的耦合效应与非耦合效应差别较大,在实际工程中,不应忽略耦合效应。     

柴达木盆地英西地区E_3~2储层孔隙特征及宏观微观渗流特征

为探究不同孔隙结构类型对碳酸盐岩储层油水两相渗流特征的影响,以柴达木盆地英西地区E_3~2储层为例,通过对储层孔隙结构组合方式的分类,结合核磁共振T_2谱,开展了单相和油水两相启动压力梯度实验以及宏观微观油水两相渗流实验。结果表明:研究区储层可以分为裂缝型、溶孔型和基质孔隙型,裂缝和溶孔发育程度越高,大尺寸孔喉数量越多,样品物性越好。3类岩心油水两相渗流差异明显,裂缝和溶孔是主要的渗流空间,大尺寸孔喉连通性好,驱油效率高;基质孔隙型岩心的渗流能力与裂缝型和溶孔型岩心的渗流能力相差10～10~3倍,且大尺寸孔喉连通性差,驱油效率低。溶孔型和裂缝型的单相和油水两相启动压力梯度较低,变化幅度不大;而基质孔隙型的单相启动压力梯度最高,且油水两相启动压力上升明显,验证了基质孔隙型水驱油效果差、渗流能力弱的特点。     

裂隙煤岩体的流固耦合精细模型

将裂隙煤岩体视为裂隙-孔隙双重介质,以满足某种概率分布的主干裂隙网络描述煤岩体裂隙的分布;将主干裂隙间包含低序次裂隙的基质煤(岩)块视为各向同性孔隙介质,建立裂隙煤岩体的流固耦合精细模型.对不同介质分别进行渗流-应力耦合分析,在应力计算时采用等厚度节理单元进行模拟,在渗流计算时,采用节理单元的中面坐标将节理单元转换为线单元进行模拟的数值技术,解决2类介质耦合求解时存在不同介质间流体的交换问题.研究结果表明:裂隙煤岩体流固耦合的数值实验结果反映了裂隙煤岩体渗流的各向异性,孔隙渗流滞后裂隙渗流现象,体现了煤岩体贯通主干裂隙网络对渗流场分布起控制作用;数值实验结果较真实地模拟了煤岩体应力分布的复杂性,体现了孔隙单元的有效体积应力和裂隙单元的有效法向应力随渗流发展的时效演化规律.     

考虑应力敏感的致密储层油水两相相对流动能力分形数值模拟方法

在应用分形理论和毛管束模型的基础上,建立了考虑应力敏感性的致密储层油水两相相对渗透率模型。通过定义归一化油水相对渗透率,研究了有效应力、弹性模量和孔隙度对致密储层油水两相相渗曲线的影响。模型的预测结果与实验数据的吻合程度高,验证了模型的有效性。理论分析结果表明：有效应力与束缚水饱和度、剩余油饱和度呈负相关。随着有效应力的增大,油水两相的相对渗透率向中间收缩,共渗区域减小;随着弹性模量的降低,孔隙介质的变形量、束缚水和残余油饱和度均增大;孔隙度对油水两相的相对渗透率影响较小。建立的模型可以准确描述应力作用下致密储层油水两相的渗流特征。     

储层孔隙结构对油水两相相对渗透率影响微观模拟研究

油水相对渗透率曲线是表示两相渗流的重要信息,而储层微观孔隙结构特征是影响相对渗透率的重要因素.结合逾渗理论,采用截断威布尔分布作为孔喉分布函数,模拟初次油驱和二次水驱过程,建立了油水两相流的三维准静态孔隙网络模型.利用建立的孔隙网络模型,研究了水湿情况下储层微观孔隙结构参数如孔喉半径、孔喉比、配位数、形状因子等对油水相对渗透率的影响.结果表明:孔喉半径和孔喉比越大、配位数和形状因子越小,残余油饱和度越大,两相共流区越窄;配位数对非润湿相相对渗透率影响较大,而形状因子对润湿相相对渗透率影响较大.     

变形双重介质油藏动态特征

在应力敏感油藏的试井分析中 ,常岩石特性的假设对于确定传导率和储存系数可能引起较大的误差。研究了应力敏感地层中双重介质油藏的动态特征 ,建立了应力敏感地层双重介质的新的数学模型。在考虑裂缝发生形变时渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的前提下 ,采用Douglas Jones预估 校正法获得了只有裂缝发生形变定产量生产时无限大地层线源井和定压生产时无限大地层圆柱面源井的数值解 ,并探讨了变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律 ,给出几种情况下典型压力曲线图版。这些结果为变形介质试井参数解释提供了理论依据     

变形双重介质分形油藏渗流流动分析

研究了变形双重介质分形油藏渗流问题的压力不稳定响应 ,考虑了储层的双重介质特征和分形特征以及应力敏感地层中介质的变形问题 ,建立了新的应力敏感地层双重分形介质数学模型 ,包括只有裂缝发生形变和裂缝与岩石同时发生形变时定产量生产的两类数学模型。渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的 ,故采用数值方法求解了这些数学模型。探讨了分形参数、变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律 ,给出了典型的压力曲线图板。这些结果可用于试井分析。     

运用合适的差分格式验证Kazemi模型数值解的正确性

以Kazemi在1989年提出的裂缝性油藏水驱油理论模型数值解为研究对象,运用Burges方程筛选出了两种合适的差分格式来反映Kazemi模型数值解的激波,通过实例用所选的差分格式验证了Kazemi模型数值解的正确性,进一步完善了裂缝性油田水驱油理论.     

单孔示踪方法测定裂隙岩体渗透性研究

论述了单孔中测定裂隙岩体渗透系数、等效水力了隙宽及静水头的方法与有关的井流理论,单孔稀释定理推广到测定岩体渗透流速、流向等参数方面,推导了钻孔揭露多裂隙组稳定流混合井流理论,分别对吸水、涌水及单裂隙（组）的情况进行了讨论,并且介绍了试验仪器与方法,将单孔示踪方法应用于群孔之中,结合裂隙岩体的走向、倾角、裂隙分布等,确定出研究区域的裂隙岩体中的渗流场分布,该茂成果已应用于对家峡左坝肩裂隙岩体流场的研     

低渗储层非线性渗流规律对油田开发的影响分析

以室内岩芯实验为基础,建立了五点井网非均质地质模型。应用研制的特低渗透油藏非线性渗流数值模拟软件研究非线性渗流规律对油田开发的影响。将考虑储层非线性渗流规律和达西渗流规律的模拟结果进行对比分析。研究结果表明:非线性渗流规律降低了储层的吸水能力,加剧了储层非均质性对开发的影响,降低了油田的整体开发效果。渗透率较低非线性程度较强储层水驱效果变差,油井见水时间滞后,含水率低;注水沿人工裂缝方向推进速度与达西渗流模拟结果相差不大,垂直人工裂缝方向推进速度变慢。低渗透油田开发及合理井网部署需考虑非线性渗流规律。     

阿北安山岩油藏裂缝注水研究

阿北安山岩油藏储层由三期火山喷发形成,具有典型双重介质渗流特征,注水开发后由于注入水沿裂缝窜流,造成油藏含水上升速度快,产量递减大。为了改善油藏开发效果,根据裂缝发育规律设计了裂缝注水岩块采油等5种类型13个方案,应用FIFS油藏数值模拟软件优化沿裂缝注水岩块采油方案,提出了利用原井网实施沿裂缝注水岩块采油,以及周期注水,整体化学调剖等综合“调水增油”措施方案。经过6年的现场实施达到了方案设计指标,综合含水下降4%,累计增产油量4.2×10⁴ t,提高采收率2.5%,取得了十分明显的效果。可供注水开发同类油藏借鉴。     

水砂混相流运动的CIP-DEM耦合数值模型

为建立精确模拟水砂混合流(如:挟砂溃坝溢流)问题的数值计算方法,提出了模拟固液混相流运动的垂向二维CIPDEM法耦合数值计算模型。模型采用CIP(constrained interpolation profile scheme)法求解描述水体运动的Navier-Stokes流体运动方程,采用DEM(discrete element method)法求解描述泥沙粒子团运动的牛顿力学方程;并通过水砂间的相互作用关系将水-砂运动进行耦合。通过分别对溃坝溢流和砂体下落的单相体运动进行数值模拟并与前人的实验结果进行对比,验证了CIP法流体计算模型和DEM法砂体计算模型妥当。在此基础上,采用所建立的CIP-DEM水砂耦合数值计算模型对干床面上的挟砂溃坝溢流问题进行了数值模拟,计算得出的挟砂溃坝溢流中的水、砂运动形态和运动过程与Zhang(2009)等的实验结果吻合良好,表明提出的CIP-DEM耦合模型在对具有大自由表面变形的水砂运动问题的模拟中具有较好的适用性。     

准噶尔盆地PX地区石炭系火山岩储层储量参数研究

准噶尔盆地车排子地区石炭系火山岩油藏勘探取得重要发现,但针对该区的火山岩储层尚未开展系统的储量参数研究。综合运用岩心、岩屑、试油、测井和地震资料,采用岩性约束"孔隙-裂缝"双介质模型方法,对准噶尔盆地PX井区石炭系火山岩岩性、储集空间及储层储量参数进行分析,并针对不同岩相建立火山岩双介质储层物性参数定量解释模型,定量计算火山岩储层的物性参数和含油饱和度。结果表明:研究区火山作用形成的岩石主要有凝灰岩、火山角砾岩、玄武岩和安山岩,可划分为爆发相、溢流相及火山沉积相3种岩相类型;孔隙和裂缝是准噶尔盆地PX井区重要的储集空间,测井综合识别裂缝方法适用于火山岩裂缝型储层预测;岩性约束的"孔隙-裂缝"双介质模型适用于火山岩储层储量参数的优选和储量计算。     

变形介质中粘弹性稠油驱替特征

通过建立变形介质中考虑弛张特性的一维两相粘弹性稠油驱替的数学模型 ,并进行数值求解 ,分析了地层变形以及弛张特性对水驱稠油的影响 .分析表明 :介质变形对含水饱和度的分布没有影响 ,而对地层压力的影响是非常显著的 ,随着变形介质弹性的增加 ,地层压力越来越低 ,并且越靠近注入端 ,地层压力下降越快 ;原油的弛张特性同时影响含水饱和度和地层压力的分布 ,在其它条件一定时 ,随着弛张时间的增加 ,含水饱和度越来越低 ,地层压力越来越高 .在油田开发实际中 ,应考虑地层变形和原油弛张特性的影响 ,以提高原油采收率     

致密砂岩气井气水两相产能预测半解析模型

致密砂岩气井产能预测受气水两相流特征和裂缝渗流参数影响大,相比于数值模拟,基于解析模型的产能预测计算快、应用较广,但传统的解析模型在处理两相渗流方程非线性问题时简化过大,造成动态分析结果误差较大。针对这一问题,本文考虑了储层和裂缝中的气水两相流动特征,利用三线性流模型表征压裂缝及储层应力敏感性,建立了致密砂岩气井气水两相产能预测模型。将流动物质平衡方程与牛顿迭代法结合,利用平均地层压力逐步更新渗流模型非线性参数,并通过逐次迭代将气水两相模型线性化,获得了模型的半解析解。通过与商业数值模拟软件结果对比以及矿场实例应用验证了模型的准确性,并绘制了气水两相产能预测曲线,分析了敏感性参数对产能的影响规律。研究结果表明,所建立的半解析求解方法能够高效地处理气水两相非线性渗流问题,快速准确地获取致密气井产能预测曲线;致密储层产水严重影响了气井产能,合理的裂缝参数对提高气井产能至关重要;气藏开发过程中应合理控制生产压差,降低应力敏感效应对致密气井产能的影响。