低渗透油藏动态渗吸机理实验研究及数字岩心模拟

在低渗油藏的开发过程中,渗吸作用对于产量提升起到重要作用.传统的岩心渗流实验难以从微观的角度较为清晰地描述岩石物性、孔喉分布、岩石组分构成等特征.利用数字岩心技术建立孔隙网络模型,对真实岩心孔隙结构进行渗吸模拟分析具有重要意义.对松辽盆地某区域岩心样品通过综合微计算机断层扫描技术(micro computed tomography,Micro-CT)、数字岩心分析技术,实现低渗储层数字岩心渗吸过程的模拟,与实验室岩心自发渗吸实验对照,结果表明,利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实验室测量结果相差较小,提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度,为油藏渗吸作用的机理研究提供了新的思路,对指导实际油藏开发具有重要意义.     

基于数字岩心的泥浆侵入数值模拟及微观机理

石油钻井中由于钻井液压力略大于地层压力,使得钻井泥浆侵入到原始地层中,改变地层的电阻率,进而影响电阻率测井的准确性。以岩心CT扫描得到的数字岩心模型为基础,利用格子玻尔兹曼方法来模拟泥浆侵入的过程,结合有限元方法计算泥浆侵入过程中岩心电学特性参数的变化,并结合岩心孔隙结构参数,从微观尺度上认识泥浆侵入过程,从而系统地分析泥浆侵入的微观机理。孔隙微观结构参数中,渗透率、孔隙连通性及孔喉半径对泥浆侵入和电阻率影响显著,在实际测井解释中,有必要针对不同渗透率的岩心建立相应的电阻率校正模型。     

基于LBM的2D/3D原状花岗岩残积土细观渗流模拟

为刻画原状土体内部孔隙细观渗流特征,选取东南沿海地区某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)和图像处理技术对2D/3D原状土体模型进行重构,并结合格子Boltzmann方法(LBM),通过自编程序模拟土体孔隙内水分渗流及分布情况.结果表明：孤立孔隙对渗流结果影响甚微,仅个别连通性好、孔径大且笔直的大孔隙会成为优势通道并产生优先流;渗流从开始至稳定过程中,最大流速主要出现在孔隙通道由宽变窄处,孔隙结构形态对渗流的影响较孔隙占比更为显著.基于工业CT扫描技术和LBM能较好刻画真实土体孔隙渗流特征,2D模型可更直观表现大孔隙优先流现象,适用于定性研究;3D模型更接近实际情况,可精确计算土体渗透率,适用于定量研究.     

碳酸盐岩双孔隙网络模型的构建方法和微观渗流模拟研究

碳酸盐岩油藏作为全球的主力油气储集层,在微观尺度上分布有大量发育的大孔隙和微孔隙,研究不同孔隙对其微观渗流特征的影响具有重要意义．本文基于碳酸盐岩中分别描述大孔隙和微孔隙特征的单一尺度孔隙网络模型,利用整合法构建出能够同时描述大孔隙和微孔隙特征的双孔隙网络模型,最后模拟各网络模型的渗流过程,计算相应的渗流特征参数并同岩心实验室渗透率进行了对比．结果表明,基于整合法构建的双孔隙网络模型可根据区间域随机产生任意大小的网络尺寸,不仅同时包含大孔隙和微孔隙的几何拓扑结构信息,而且可同时描述大孔隙和微孔隙的渗流特征,能够较好描述真实碳酸盐岩油藏中多尺度孔隙特征．双孔隙网络模型的绝对渗透率和实验室岩心结果基本一致,水湿油藏条件下对比各网络模型的相对渗透率曲线发现,双孔隙网络模型的等渗点含水饱和度均大于大孔隙和微孔隙网络,其残余油饱和度明显减少,这是由于大孔隙和微孔隙的整合极大地提高了双孔隙网络的连通性,进而大幅度提高网络的渗流能力,本研究为碳酸盐岩微观渗流研究提供了重要的理论基础．     

基于格子玻尔兹曼方法的碳酸盐岩数字岩心渗流特征分析

基于不同分辨率的碳酸盐岩二维扫描电镜(SEM)图片,利用模拟退火法分别建立相应的大孔隙和微孔隙数字岩心,提出一种新的叠加耦合方法,构建能反映不同尺度孔隙特征的碳酸盐岩数字岩心,利用格子玻尔兹曼方法对数字岩心的渗流特征进行分析。结果表明:模拟退火法构建的数字岩心能够较好地表征真实孔隙之间的连通特性;叠加后的数字岩心能同时描述大孔隙和微孔隙特征,其渗透率(1.64×10-3μm2)均大于大孔隙数字岩心(1.12×10-3μm2)和微孔隙数字岩心(0.036×10-3μm2),微孔隙虽然本身渗透率很低,但对提高整个碳酸盐岩数字岩心的连通性有重要作用。     

数字岩心技术在致密储层微观渗流特征研究中的应用

为了直观、准确地刻画致密储集层的微观渗流特征,选取具有代表性储层样品,利用多尺度X-CT扫描成像技术建立不同级别的三维数字岩心,应用最大球算法与孔喉尺寸校正方法,提取并建立致密储层纳米级数字岩心孔隙网络模型,最后实现利用三维孔隙网络模型模拟储层物性参数、进汞曲线以及孔、喉分布曲线、两相渗流特征曲线并与室内常规实验结果进行平行对比。结果表明:利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实际测量结果相差较小;模拟得到的进汞曲线、孔喉分布曲线与室内压汞实验的曲线具有较高的一致性,表明提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度。     

高地下水位条件下花岗岩残积土路堤的毛细特性研究

为了解高地下水位条件下花岗岩残积土低路堤的毛细特性,以福建省典型花岗岩残积土为例,采用自制的毛细水上升试验系统进行不同压实度和初始含水量条件下的毛细水上升试验,结合数值模拟研究毛细水上升规律.结果表明:典型花岗岩残积土路堤土的毛细水初期上升高度及速度服从对数函数或幂函数模型,达到平衡湿度的时间约5a,其最终上升高度约3...     

原状花岗岩残积土大孔隙细观渗流场的格子Boltzmann模拟

选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与格子Boltzmann方法,通过自编程序研究原状土样在大孔隙域中的细观渗流规律.结果表明:孔隙连通性好、孔径大的区域流体流速较大,且呈闪电状分布,而在孤立孔隙中流体无法流通;大孔隙渗流过程中存在明显的"指进效应",孔道中间流速最大,可达格子速度0.093 2,越靠近孔壁渗流速度越小,接近于0;大孔隙存在区域,格点流速分布呈单峰状或多峰状,而多个孔隙交汇区域内格点流速分布呈散点状,且无规律可寻.     

基于COMSOL与AVIZO联合仿真方法的土体三维细观渗流特性研究

为实现COMSOL与AVIZO联合仿真过程,以福州某地原状花岗岩残积土为研究对象,基于工业CT扫描与图像处理技术,建立真实土样的三维孔隙网络模型,并以单相水渗流场模拟为例,详细探讨了两者数据交互对接的可视化过程。结果表明：可视化联合仿真技术可以较好地实现细观尺度下的三维模型渗流场模拟和渗透率计算。研究方法丰富了现有土体三维重构仿真模拟的手段,为细观孔隙结构及流体渗流研究提供了新途径。     

储层岩石微观结构性质的分析方法

介绍了用以分析储层岩石微观结构性质的若干函数,以模拟退火算法建立的数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算.研究表明,连通孔隙体积比能够准确描述岩心中孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数可以定量表征岩心孔隙的分布;局部孔隙度分布函数不但可以对岩心中孔隙、岩石骨架的最大发育规模进行定量评价,而且能够对岩心均质性进行定性分析;测量单元标准差分布曲线可以为岩心均质性分析时测量单元边长的合理选取提供重要依据;借助局部渗流概率函数能够对岩心的连通性能及是否为各向同性作出合理的定性判断.格子Boltzmann方法计算数字岩心渗透率简便易行、结果准确,可以作为评价数字岩心可靠性的重要标准.     

不同黏粒含量对花岗岩残积土渗透性影响

开展不同黏粒含量对花岗岩残积土渗透性影响的试验研究,揭示花岗岩残积土中黏粒含量对其渗透系数的影响趋势,为花岗岩残积土的工程实践提供理论依据。以广西贵隆高速项目为依托,选取广西宾阳地区典型的花岗岩残积土,加入一定量的黏土,进行标准击实试验,测定不同黏粒含量条件下、标准击实后土样的渗透系数。结果分析表明：花岗岩残积土中的不同黏粒含量对其渗透性影响区别较大,黏粒含量的增加导致了渗透系数的降低;花岗岩残积土的渗透系数随着含水率的增大而逐渐减小;红黏土中的高岭石是影响花岗岩残积土渗透性的主要黏粒成分。     

致密砂岩气藏储层微观孔隙结构特征及其对产能的影响

致密砂岩气藏复杂的微观孔隙结构是影响储层储渗能力及其产能的本质因素,本文通过铸体薄片观察结合压汞曲线形态及特征参数对苏里格西部苏48区盒8、山1段孔隙结构特性及其影响要素进行了研究。结果显示,孔隙组合类型分为3种：Ⅰ类：溶孔-粒间孔型、Ⅱ类：晶间孔-溶孔型、Ⅲ类：微孔型。其中,Ⅰ类孔隙结构物性好,储集渗透能力强,孔隙度高于10%;Ⅱ类孔隙结构物性较差,孔喉半径分布集中范围较窄;Ⅲ类构成的储层物性较差,该类孔隙结构储层的气、水的渗流阻力较大,通常不构成有效储层。分析实验结果后认为,孔隙结构特征的主要影响因素为埋深与成岩作用。随埋深增加,压实作用增强,在强压实作用下颗粒间接触关系逐渐呈紧密接触,孔喉缩小、排驱压力增加。交代作用、溶蚀溶解等成岩作用对储层的物性有建设作用。碎屑组成以及填隙物含量差异导致孔隙类型发育的不同,从而影响储集性能,最终引起产量变化。高孔渗段产气量较高,低孔渗井段受毛细管阻力影响,气驱水不彻底从而气水同产。     

福建省花岗岩残积填土的水力与热物理参数分析

为确定花岗岩残积填土的水力、热物理参数,以福建省典型花岗岩残积土为例,采用土壤湿度自记仪进行水平吸渗试验及变水头渗透试验测定水力参数,同时推导热物理参数计算公式.结果表明:福建省花岗岩残积土的水分扩散率、非饱和导水率与饱和度之间呈现显著的幂函数关系;饱和导水率与压实度呈非线性关系,压实效果对土的饱和导水率影响较为显著,同时存在一个临界压实度,当压实度达到该临界值时,一味通过提高压实度增强路堤的防渗能力效果不明显;考虑土体压实度和含水率的比热容计算式,及综合考虑颗粒组成、压实度和含水率的热导率计算式更符合花岗岩残积土的热物理参数特性.     

降雨条件下拓宽路堤稳定性数值分析

基于非饱和渗流理论,在有限差分软件FLAC3D渗流模块的基础上,采用内置FISH语言自编程序实现了降雨条件下拓宽路堤上饱和-非饱和渗流过程的模拟,进而分析了降雨入渗对拓宽路堤孔隙水压力和饱和度的影响,以及土工格栅加筋和填料渗透系数对降雨条件下拓宽路堤稳定性的影响.研究结果表明:降雨初期路堤土体基质吸力迅速降低,边坡最先达到饱和状态,形成暂态饱和区;考虑降雨入渗影响时,拓宽路堤安全系数明显减小,土工格栅加筋可有效减小降雨入渗对拓宽路堤稳定性的影响;新路堤填料渗透系数对降雨条件下拓宽路堤稳定性的影响较大,实际工程中应保证路堤填土的压实度并采取边坡防护措施以减小雨水入渗的影响.     

深层软式透水管优势排水效应及坡体浅层塌陷特征分析

实际边坡排水中,深层软式透水管排水不均及其引发边坡浅层局部塌陷现象时有发生。有关透水管排水不均机理及其时空演化规律的研究仍远落后于工程实践。通过室内花岗岩残积土坡排水模型试验,考虑施工扩孔不均造成的渗流通道差异性影响,研究后缘补给条件下透水管优势排水机理及渗流时变规律;借助PLAXIS3D软件在试验基础上建立边坡透水管的三维渗流模型,定量分析排水不均效应及对边坡稳定性的影响。研究结果表明当后缘补给水头恒定时,透水管渗流速度变化经历平稳期、迅速增长期、缓降期最终进入二次平稳期;施工扩孔轻微的不均,会对排水渗流场产生巨大的影响,在坡体内形成非均匀渗流,渗流优先向孔径偏大、倾角较缓的透水管处汇集,且渗流通道不断扩展演化,形成从孔径向外拓展的渗透系数增高带,细小颗粒从通道大量流失,结构受损,造成边坡局部变形增大,发生浅层滑塌。研究成果将进一步丰富土质边坡透水管排水机理,为边坡工程的长期稳定性评价提供理论依据。     

降雨对花岗岩残积土边坡孔压及稳定性影响

针对一个花岗岩残积土边坡的简化模型,基于非饱和渗流理论和Bishop条分法,利用Geo-Studio软件,对4种不同降雨模式下的边坡孔隙水压力和稳定安全系数进行计算与分析,得到主要结论:(1)降雨入渗对花岗岩残积土边坡的中上部有较显著的不利影响;(2)不同降雨模式对花岗岩残积土边坡的影响时效差异较大,前峰型和均布型、中峰型、后峰型降雨的最不利影响时刻分别在降雨后1.0~1.5d、1.5~2.0d、2.5~3.5d;(3)降雨入渗引起的花岗岩残积土边坡失稳形式,极可能是从坡体中部诱发的浅层滑坡。     

围压条件下原状花岗岩残积土细观渗流数值模拟

选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与COMSOL Multiphyscis有限元软件,研究原状土样在考虑和不考虑围压时的细观渗流规律.结果表明:两种条件下,计算渗透率都随水压差的增加呈线性降低的关系;考虑围压时,计算渗透率随竖向力呈先急剧到平缓下降,再急剧上升,最后趋于平缓下降的规律.同一时刻,考虑围压时的渗流长度较未考虑时的减少了约16%,速度大小降低了约13%.应力敏感性指数主要受围压控制,水压差对其影响甚微,且不同围压作用下应力敏感性指数呈"Z"字型变化.