毛细压差对Robertson-Stiff流体启动压力梯度的影响研究

运用Robertson-Stiff(RS)型非牛顿流体理论研究了石油钻井和完井过程中钻井液和水泥浆在多孔介质中的渗流特性.针对毛细压差的影响,运用分形几何理论建立了RS流体的启动压力梯度的解析模型,模型表示为流体特性参数、介质结构参数和压降的函数.运用模型分析了毛细压差对启动压力梯度的影响表明,对于低孔隙度多孔介质,毛细压差的影响不能忽略.RS流体分形模型的建立为研究宾汉姆、幂律和牛顿流体提供了便利.     

粗糙裂缝型多孔介质渗透率的分形模型

多孔介质渗透率的研究在油气藏、地下水文学、燃料电池、纤维织物等诸多实际应用工程领域具有重要的应用价值.该文基于分形理论和达西定律,提出了牛顿流体在粗糙裂缝型多孔介质中渗透率的分形模型.研究结果表明粗糙裂缝型多孔介质的渗透率是正弦波动幅度因子、裂缝面积分形维数、孔隙率及最大裂缝宽度等多孔介质微结构参数的函数,每个参数都有明确的物理含义,能清楚揭示影响粗糙裂缝型多孔介质渗透率的物理机理.为了证实渗透率分形模型的有效性,将该模型与已有模型和数值模拟结果进行对比,整体结果吻合较好.     

基于分形理论的饱和多孔介质电导率模型建立

多孔介质具有复杂的内部孔隙结构,其固体基质的组成成分、内部孔隙的几何形状及其赋存于内部孔隙的液体成分都对多孔介质的电导率有较大影响,因此很难对其导电特性进行准确表征。多孔介质内部孔隙的不规则性表现出极强的分形特性,其分形维数在一定程度上能反映多孔介质的内部微观结构特征,且分形几何理论已经被用于多孔介质输运特性的研究中。为进一步丰富多孔介质电导率模型,促进对微观物理结构如何影响其宏观电导性的理解,本文基于分形理论,以多孔介质微结构参数（孔隙度、孔隙分形维数和曲率分形维数）为基础,建立了多孔介质的电导率模型。以现有试验数据为基础,对推导电导率模型的正确性进行验证,结果表明,两者具有较高的一致性,说明该电导率模型的正确性和有效性。     

幂律流体在裂缝介质中渗流特性的分形分析

非牛顿流体在多孔介质/裂缝介质中的输运特性已成为许多应用科学及工程技术领域的研究热门问题.本文基于分形理论和广义达西定律研究了幂律流体在裂缝岩石中流动特性,得到了幂律流体在裂缝介质中总流量和有效渗透率的分形解析表达式.研究结果表明,幂律流体有效渗透率是裂缝网络结构参数和幂指数的函数.该模型计算结果与已有的模拟实验数据相比较吻合较好,证实了本模型的有效性.     

多孔介质球向渗流的渗透率分形模型

基于分形理论与技术，该文研究了牛顿流体在多孔介质中球向渗流问题，提出了牛顿流体球向渗流渗透率模型，分析了多孔介质的微结构参数对球向渗透率的影响.研究结果表明，球向渗透率随孔隙面积分形维数和孔隙度的增加而增加，随迂曲度分形维数和径向距离r的增加而减小；本模型预期结果与Chang和Yortsos的模型相比较吻合较好，证实了球向渗透率分形模型的正确性.     

各向同性多孔介质中Kozeny-Carman常数的分形分析

Kozeny-Carman(KC)方程是多孔介质渗流领域最著名的半经验公式,长期以来,KC方程及其推广形式被广泛用于估算多孔介质的渗透率.但是,方程中的KC常数是一个没有确切物理意义的经验常数,且被证明并非一个常数值.天然多孔介质中的孔隙分布往往表现出自相似的分形标度律.因此,根据多孔介质的分形特征利用微观几何模型计算了各向同性多孔介质的有效渗透率,并进一步推导了KC常数的解析表达式.结果表明,KC常数是由多孔介质的微结构决定的,是孔隙率和分形维数的函数,且随着孔隙率的增加而增大.     

分形多孔介质渗透率与孔隙度理论关系模型

基于多孔介质微观孔隙结构的分形特征、毛管模型和Poiseuille方程建立了计算分形多孔介质宏观物性参数渗透率与孔隙度的理论模型,给出了二者之间新的理论关系式.分形多孔介质宏观物性参数及其关系式是多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数的函数,不包含任何经验或实验常数.定量分析了多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数对分形多孔介质宏观物性参数及其关联式的影响.理论计算结果与实验结果存在较好的一致性,表明理论模型是有效的.     

裂缝网络多孔介质渗流特性研究

作为裂缝网络型多孔介质渗流特性研究的基础,本文忽略了母体材料的渗流影响,主要讨论了分形分叉网络模型的渗流特性,其中包括压力、流量、阻力和渗透率等输运参数与裂缝网络结构、孔隙率的关系,给出了显式表达式.并给出了这些输运参数与裂缝网络结构的标度关系.     

二维格子逾渗结构多孔介质渗透率的研究

通过对2万个不同随机结构直接求解Stokes方程,研究格子逾渗结构多孔介质中低Reynolds数流动渗透率的随机分布特性和标度律关系的结果表明,分形多孔介质渗透率与宏观上统计均匀多孔介质渗透率之间存在着本质差异.对Darcy定律适用的宏观上统计均匀多孔介质,渗透率趋于常数,与系统尺度和具体结构无关;而对分形多孔介质,渗透率依赖于系统尺度和具体结构,其统计分布呈X2分布.在逾渗的临界点附近,多孔介质中的流动渗透率和电导率具有相同的标度律关系,不同精度的计算网格之间不存在本质的差异.     

致密砂岩气藏气水相对渗透率曲线

以分形几何原理为基础,考虑流体润湿性及毛细管内气水两相流动,建立致密砂岩气水相对渗透率计算模型,通过求解得到气水相对渗透率解析计算公式。研究结果表明:本文模型计算结果与文献实验结果吻合度较高,从而验证了本文模型正确性。气水相对渗透率受到束缚水膜厚度、孔隙结构参数(孔隙分形维数、迂曲度分形维数)和气水黏度比影响。气水相对渗透率曲线随着束缚水膜厚度增大而向右平移。孔隙分形维数越大,气水相对渗透率越大,而迂曲度分形维数越大,气水相对渗透率越低。随着气水黏度比的增大,水相相对渗透率曲线几乎不发生变化,而气相相对渗透率曲线向右上方平移。     

砂岩储层孔隙结构分形特征描述

在前人对孔隙结构分形特征研究的基础上,利用分形几何理论,建立了描述储层孔径分布的分形几何公式和储层毛管压力曲线的分形几何公式;利用岩心压汞测试资料,建立了描述孔隙结构的分形几何模型,探讨了砂岩孔隙结构的分形特征.研究表明孔隙的分形特征是分区域的,分形维数可以定量描述孔隙的非均质性,分形维数大,砂岩孔隙分布的非均质性强.依据建立的孔隙分形模型,在考虑孔隙结构、润湿性变化的基础上,根据函数公式和毛管束模型,推导出了油水相对渗透率的理论预测公式.根据所得到的理论预测公式,进行了相对渗透率曲线预测.预测结果表明,预测曲线与理论曲线是一致的.同时,可用于长期水驱后油水相对渗透率的预测和不同储层相渗曲线的归类,指导油田开发.     

用毛细管压力曲线计算相对渗透率曲线的方法综述

相对渗透率曲线对研究地下流体的渗流规律及驱替特征具有重要的意义。利用毛细管压力与饱和度的关系来计算相渗曲线的方法进行了综述。叙述了相渗曲线的计算原理,及引入分形理论的原理。按照公式相似性及继承关系,分组介绍了毛细管压力法的研究历程,及主要研究成果。认为提出Kr-S关系来简化算法和分形理论的引入,推动毛细管压力法的发展;认为各方法没有优劣之分,只是适应性不同;利用特定的实验数据,对各方法的优劣进行评价,本身有一定的局限性。据此将毛细管压力法分为三个时期。通过对比评价各方法的特点及相互关系,阐释算法发展规律。最后提出毛细管压力将有三个主要发展方向:1测定非常规储层的相对渗透率曲线;2测定特殊流体的相对渗透率曲线;3与其他岩心检测手段相结合来检测岩心。希望对今后的研究起到参考的作用。     

随机裂隙网络非饱和水力参数的数值模拟

使用蒙特卡洛方法建立了随机裂隙网络,并使用分形几何方法建立了不同水力隙宽裂隙的非饱和水力参数。在此基础上,根据流量平衡原则,计算了不同毛细压力下的随机裂隙网络的有效饱和度和不同方向上的相对渗透系数,发现不同方向上的相对渗透系数差别不大。并使用VG模型对计算结果进行了拟合,拟合结果发现,VG模型值和数值计算结果吻合较好,验证了VG模型对随机裂隙网络也是适用的。     

一种利用压汞曲线求取页岩相渗曲线的方法

相渗曲线作为评价储层岩石的重要指标,在油气田开发过程中具有重要作用。而页岩孔隙结构复杂,泥质含量高,用常规的稳定渗流方法和非稳定法不能测试得到相渗曲线。本文采用页岩岩心的压汞资料,使用分形维的方法,实现了毛管压力曲线转化为相渗曲线。从而解决了页岩气藏相渗曲线难以得到的问题,对页岩气的开发有重要的意义。     

东坪基岩气藏气水相对渗透率的确定方法

东坪基岩气藏储层岩性差异大,非均质性强。孔缝发育区岩石松散,无法钻取完整的岩芯,而致密带几乎不渗透,无法通过驱替实验获取相对渗透率曲线,这成为困扰气藏动态分析和开发指标计算的难题。基于水驱气藏物质平衡原理,建立了不依赖水侵量的储层含水饱和度计算方法,避免了水侵量计算方法中的不确定因素,提高了含水饱和度计算的准确性。建立了基于储层孔隙结构分形维数和生产水气比历史拟合相结合的气水相对渗透率计算方法。根据该气藏毛管压力曲线的分类确定孔隙结构分形维数的界限,通过生产水气比拟合确定具有代表性的储层孔隙结构分形维数,进而计算气水相对渗透率曲线。该方法克服了因毛管压力曲线多样化而导致分形维数难以确定的难题,所获得的相渗曲线更能代表气藏的整体渗流特征。该方法为无法通过岩芯驱替获取相渗曲线的气藏提供了有效途径,对于其他基岩气藏及严重非均质气藏具有借鉴意义。     

毛细管数效应对碳酸盐岩凝析气井产能的影响

反凝析现象对地层污染严重,而毛细管数效应则弱化了凝析油的堵塞作用。随着国内塔中I号碳酸盐岩凝析气田投入开发,迫切需要开展相关研究,从而指导气田的开发。介绍了毛细管数效应的定义及其对相对渗透率曲线的影响,通过建立双重介质单井径向模型,研究了毛细管数效应在不同流体性质、地层渗透率、地层压力降落速度情况下对产能的影响。结果表明,毛细管数效应使气井产能明显得到了改善。当地层压力高于露点压力时,毛细管数效应对产能没有影响;地层压力低于露点压力以后,毛细管数效应的影响最为明显,之后对产能的影响逐渐变小。基本规律为初始生产气油比越大、地层压力降落速度越快、岩块系统和裂缝系统渗透率越低,毛细管数效应对产能的影响越大。     

考虑储气库裂隙储层分形特点的天然气渗流规律分析

考虑储气库裂隙介质分形特点以及临界运移饱和度的影响,根据两相不稳定渗流理论和分形理论,将裂隙储层介质分形参数引入到相对渗透率的预测,建立了储层相对渗透率与裂隙尺寸、典型单元体尺寸、毛管压力之间的关系;并分析了高含水衰竭油气藏裂隙储层改建储气库后的渗流规律及井底压力变化规律。采用计算模型与三维渗流模型所得计算结果进行了对比分析,并研究了分形维数、典型单元体尺寸、裂隙尺寸比、储层厚度、注气速率、排水速率对储气库井底压力的影响。计算结果表明:采用的计算模型考虑了裂隙储层的分形特点,具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算需求;气相相对渗透率随着分形维数的增大而增大,水相相对渗透率随着分形维数的增大而减小;储气库井底压力随着裂隙介质分形维数、储层厚度、排水速率的增大而减小;随着典型单元体尺寸、裂隙尺寸比、注气速率的增大而增大。     

多孔介质微观孔隙结构分形特征及分形系数的意义

依据孔隙结构的球体模型和毛管束模型 ,推导出两种模型的孔隙体积表达式和两种模型分形维数间的关系式。计算结果表明 ,基于毛管束模型的分形维数总比基于球体模型计算的分形维数小 1,分形系数的物理意义在于它反映了孔隙的发育程度。基于毛管束模型 ,利用压汞数据计算了西峰油田长 8储层多孔介质微观孔隙的分形维数 ,同时给出了分形维数与孔隙度、渗透率等地层参数的关系曲线。分析结果表明 ,该区孔隙结构具有分形特征 ,分形维数为 1～ 2。分形维数越大 ,多孔介质微观孔隙分布的非均质性越强 ;分形系数越大 ,孔隙越发育 ,储层物性越好。     

孔喉体积定量预测新方法

压汞数据估算的孔喉大小能评价圈闭的封闭能力和解释地层烃类聚集的有利部位,是储层研究中的一个重要参数。但是,压汞测试昂贵,因而一个地区这种资料少,而常规岩心分析资料如孔隙度和渗透率数据往往比压汞测试资料丰富得多。是否可以根据岩样的孔隙度和渗透率的大小反演岩样的孔喉体积分布,或者反演毛管压力曲线?利用分形几何学的原理和方法,实现了利用常规岩心分析资料如孔隙度和渗透率等反演毛管压力曲线,建立孔喉体积分布预测模型,为非取心井段的孔隙结构研究开辟了新途径。通过实际资料验证,该方法预测结果精度较高。