相对渗透率比值和饱和度关系的微观机理

经验表明大多数岩石的相对渗透率比值随饱和度变化曲线具有中间段为直线但两端弯曲的特征。然而,目前对于相对渗透率比值变化规律的微观机理及原因不清楚。岩石多孔介质可以认为是由一束束弯曲毛细管束组成的,因此岩石多孔介质渗流规律是毛细管孔隙微观渗流的宏观反映。本文基于毛细管孔隙的两相渗流规律,在毛细管两相流流型分析基础上,研究了毛细管不同流态的微观渗流机理,建立了相对渗透率比值和流体饱和度关系的微观机理模型,从理论上阐述了岩石相对渗透率比值随流体饱和度变化的微观机理。研究表明：相对渗透率比值变化的微观机理模型与多孔介质渗流的经验规律相一致;液滴流及环状流分别导致了相对渗透率比值曲线的上翘及下翘;弹状流流态下相对渗透率比值变化的微观模型与经验公式（1）拟合曲线基本一致;弹状流是曲线出现直线规律的根本原因,也是经验公式（1）的理论基础。     

基于LBM方法的天然气水合物沉积物中多相流动规律研究

根据沉积物中水合物分解过程中流体运移和孔隙介质的特点,提出将格子Boltzmann方法(LBM)用于天然气水合物沉积物中多相渗流规律研究的新方法,该方法是介于宏观和微观之间的介观模型方法,是用格子Boltzmann模型对多孔介质中水合物生成、分解过程中饱和度的变化影响多孔介质渗透率的特性进行模拟.模拟结果表明,多孔介质...     

蜡沉积凝析气-液-固变相态复杂渗流数学模型

含蜡凝析气藏开采过程中伴有凝析液、蜡析出呈气-液-固变相态多相复杂流动. 在渗流机理的实验研究基础上,对气-液-固复杂渗流的数学模型进行描述,以期揭示伴有蜡沉积的凝析气-液-固变相态复杂渗流规律. 根据相的变化受析蜡线、露点线的相态变化规律控制,分析相变特性会导致储层内油气饱和度的变化,揭示蜡沉积在多孔介质表面引起孔隙性质改变和气、液、固在储集层中的微观空间分布会影响凝析气的流动特征. 在蜡沉积变相态渗流实验和渗流数学模型的研究基础上,引入蜡沉积数学模型、考虑毛管力和表面张力的相对渗透率模型等,建立了相应的多孔介质中气-液-固变相态多相流-固耦合渗流数学模型. 数值模拟结果表明,蜡沉积可使部分区域孔隙减少,流动阻力增大. 不考虑蜡沉积会对产量预测明显偏大,蜡沉积可使产量下降. 该模型较好地反映了凝析气-液-固变相态复杂渗流的物理实质.     

低渗透多孔介质变渗透率数值模拟方法

 根据流体在低渗透多孔介质中的渗流特征,建立了低渗透多孔介质数学模型,通过引入无因次渗透率变化系数描述低速非达西渗流规律,并基于黑油模型数值模拟系统,开发了低渗透多孔介质变渗透率数值模拟软件。采用矿场实际数据,分别使用达西渗流、考虑启动压力梯度为常数的拟线性渗流和变渗透率渗流模型,对五点井网进行模拟计算,对比分析了不同渗流规律下的油井产油量、含水率、含油饱和度及不同时间的地层渗透率分布。结果表明,变渗透率渗流模型计算的油井产油量、含水率和含油饱和度分布介于达西渗流和拟启动压力梯度渗流模拟结果之间,油水井附近地层渗流能力强,远离主流线地层渗流能力弱;井距越小,地层渗流能力越强;流体在低渗透多孔介质的渗流过程中,达西渗流仅发生在井筒附近小面积区域内,地层大部分区域发生变渗透率渗流,且占据了地层渗流的主导地位,变渗透率数值模拟方法弥补了其他方法未考虑渗透率变化因素的不足,变渗透率数值模拟软件能够更准确地预测流体在低渗透多孔介质中的流动特征。     

特低渗透储层岩石渗透率应力敏感新机制

 地层岩石多孔介质的渗透率应力敏感性一直是石油工业与岩土工程建设等领域持续研究的一个热点课题.在低渗透岩石渗透率应力敏感性实验研究的基础上,提出了毛管束-孔隙网络渗流模型的多孔介质渗透率应力敏感新机制,该模型充分考虑了多孔介质孔隙之间相互连通的复杂性、渗流迂曲度以及不同类型和大小的孔隙对多孔介质渗透率贡献率的差异.有效应力作用下,低渗岩石中作为主要渗流通道的较大孔喉首先被压缩变小,流体渗流阻力和孔隙迂曲度均同时增大,这是导致有效应力加载初期岩石渗透率急剧减小的主要原因.同时渗透率越小的岩心,其中所发育的较大孔喉越少,该部分孔喉闭合后对岩心渗透率的影响越大,因此渗透率越小的岩石应力敏感性越强.与相关学者的研究成果对比表明,本文提出的新模型能够更好地解释低渗透岩石应力敏感性较强的内在原因.     

油藏近井地带油水两相径向渗流特征

实际油藏中近井地带渗流为平面径向流,首先建立了二维两相径向渗流方程,得到了相对渗透率比值与流体饱和度关系解析解,然后设计了平面径向渗流实验,并用该解析解对渗流特征进行了分析,并与常规JBN处理结果进行了比照,得到近井地带油水径向渗流新特征.研究结果表明,建立的解析模型,能表征近井地带油水相渗关系,并且平面径向流模型试验结果说明,在近井地带,相对渗透率比值与流体饱和度呈直线关系对应的饱和度区间变小,油水在渗流中呈现出更为复杂的渗流关系,以非线性作用为主.     

两类典型非牛顿驱油剂的渗流特性

为考察不同流变性质的驱油剂在油藏中的渗流规律,基于孔喉作为实际油藏多孔介质最基本的流通单元和孔隙尺度随机分布的特点,提出了多孔介质的微观简化模型--二维随机变截面微管束.采用数值方法研究了粘弹型驱油剂和幂律型驱油剂在单个孔喉和多孔介质微观简化模型中的流动特性.结果表明,对于粘弹型驱油剂,只有当注入强度达到一定值时,粘弹效应才能明显地体现出来,渗流阻力随粘弹性的增强而增加,随孔隙尺度和非均匀程度的减小而增加.对于幂律型驱油剂,其渗流阻力随流体非牛顿性的增强而降低,随孔隙尺度和非均匀程度的变化规律与粘弹型驱油剂大体一致,但是在数值上远小于后者.对比分析驱油剂在岩心中的渗流规律发现,二维随机变截面微管束可作为多孔介质的简化模型,以此作为研究驱油剂渗流机理的基础模型可以避免岩心试验中多因素的综合作用,体现单一因素如流变性、孔隙介质结构和非均质性对驱油剂渗流特性的影响.     

两类典型非牛顿驱油剂的渗流特性

为考察不同流变性质的驱油剂在油藏中的渗流规律,基于孔喉作为实际油藏多孔介质最基本的流通单元和孔隙尺度随机分布的特点,提出了多孔介质的微观简化模型--二维随机变截面微管束.采用数值方法研究了粘弹型驱油剂和幂律型驱油剂在单个孔喉和多孔介质微观简化模型中的流动特性.结果表明,对于粘弹型驱油剂,只有当注入强度达到一定值时,粘弹效应才能明显地体现出来,渗流阻力随粘弹性的增强而增加,随孔隙尺度和非均匀程度的减小而增加.对于幂律型驱油剂,其渗流阻力随流体非牛顿性的增强而降低,随孔隙尺度和非均匀程度的变化规律与粘弹型驱油剂大体一致,但是在数值上远小于后者.对比分析驱油剂在岩心中的渗流规律发现,二维随机变截面微管束可作为多孔介质的简化模型,以此作为研究驱油剂渗流机理的基础模型可以避免岩心试验中多因素的综合作用,体现单一因素如流变性、孔隙介质结构和非均质性对驱油剂渗流特性的影响.     

应力敏感储层相对渗透率计算方法研究

对于存在应力敏感的储层,地层压力的变化造成孔隙度及渗透率的降低,影响流体渗流规律及特征,导致相对渗透率曲线形态发生变化。孔隙网络技术是计算相对渗透率的有效手段。在该技术的基础上,考虑储层应力敏感,建立孔隙微观结构特征参数动态模型,计算地层压力变化下的相对渗透率,研究相对渗透率曲线的动态变化规律,并拟合实验数据,拟合精度在误差范围之内,拟合结果良好。结果表明:该方法能用于计算应力敏感储层相对渗透率,为油气藏工程及数值模拟研究提供必要参数。     

水湿油藏油气水三相渗流模拟

针对试验获得多孔介质中油气水三相的渗流参数难度较大、经验模型预测不准确的问题,建立水湿油藏近混相状态下的三相渗流网络模型.利用孔隙级模拟方法分析三相渗流过程中可能存在的3种驱替过程,模拟再现不同的饱和路径,得到油气水三相相对渗透率.结果表明:在水湿油藏中,各种驱替结束后最终的油气水分布均为水相占据小孔隙,气相占据大孔隙,油相占据中间孔隙;三相水湿体系中的水相相对渗透率只是含水饱和度的函数,气相相对渗透率和油相相对渗透率小仅与各自的饱和度有关,还与三相饱和历史有关.     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

一种测定低渗油藏启动压力的新方法

低渗油藏孔隙细小,渗流不符合达西定律,流体在其中流动存在启动压力.根据低渗油藏渗流特点,设计了合理确定启动压力的测试方法.利用胜利油田天然低渗岩心、产出水及现场脱气原油配制的模拟油,测定了单相水及束缚水饱和度下油的启动压力及非线性渗流规律,回归得到了启动压力梯度与岩石气测渗透率和流体粘度比值的关系.结果表明,利用该测试方法能准确地测定低渗及特低渗岩心的启动压力;油、水的启动压力梯度与岩石气测渗透率和粘度的比值呈幂指数关系,且随渗透率与粘度比值的降低而迅速增加.     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究①

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上,确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应的影响,建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油/聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相渗曲线,并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征,分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附/滞留的聚合物对相渗曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

致密油储层渗流新模型研究

研究致密油储层的渗流规律对致密油的有效开发具有基础指导意义。针对致密油储层,从固液相互作用机理出发对微纳孔隙中的流体进行黏性修正;在此基础上运用微元体法分析了微纳毛细管中考虑壁面固液相互作用的流体流动规律,并进一步提出了考虑固液相互作用的微纳孔隙储层渗流模型。研究结果表明:考虑微纳孔隙中固液相互作用时,微纳毛细管中的速度分布明显低于泊肃叶流,且管径越小,固液相互作用越大;与泊肃叶流的速度差越大。对于微纳孔隙储层,岩石的渗透能力较泊肃叶流流推导的渗流方程而言要小得多。     

岩石物理实验“四参数”关系研究毛细管压力、核磁共振τ2谱、电阻增大率和相对渗透率

探讨油藏勘探开发过程中的毛细管压力、核磁共振τ2谱、电阻增大率、相对渗透率4种岩石物理实验参数的内在联系。以分形理论为基础,分析并推导出4种实验数据关系的理论模型,并通过实际实验设计和联测进行验证,结果表明:在一定饱和度范围内,4种实验数据作为描述岩石微观特性的动态与静态参数可以相互转换;毛细管压力用于定量分析岩石的孔隙结构性质,核磁用于描述孔隙内流体赋存状态,电阻增大率用来表征岩石的含油气性,相对渗透率用以判别润湿性以及多相流体的相对流动能力,实际中以理论模型为依据建立岩石物理参数转换平台,能够较全面地基于岩石物理实验对储层产能情况进行分析预测。     

纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用

对纳微米级孔隙多孔介质内的气体流动进行了研究.利用克努森数划分流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动特征.基于Beskok--Karniadakis模型,对渗透率校正系数进行了改进,引入多项式修正系数,将Beskok--Karniadakis模型简化为二项式方程,并利用最小二乘法分段拟合得出多项式修正系数的取值.模型对比显示,简化后的模型具有较高的精确度.应用此模型推导出了纳微米级孔隙气体流量的计算公式.进行了室内微观渗流模拟实验,得到气体平面单向渗流规律,与由纳微米级孔隙气体流量公式计算所得渗流特征进行对比,结果显示本模型与实验数据拟合较好.采用本模型进行编程计算,对其影响因素进行分析,发现气体流量随压力平方差增加而增大,且增加趋势越来越快,并随多孔介质渗透率和克努森扩散系数的增加而增大.     

大功率超声波近井无机垢解堵的动力学机理

利用超声波在含流体储层多孔介质中传播的固/液耦合波动力学理论,大功率超声波解除近井带地层堵塞过程中,超声波在近井储层多孔介质中传播引起岩石骨架弹性形变、孔隙流体与骨架固体弹性错流和孔隙弹性变形引起流体挤压喷射流动等微观动力学特性;超声波作用引起储层多孔介质孔隙半径蠕动变化的动力学特征;超声波作用解除储层多孔介质中无机垢颗粒微观动力学特征;分析了大功率超声波作用下,近井带储层多孔介质中声能聚集引起岩石局部起裂的动力学特征.在此基础上,提出了大功率超声波解除无机结垢堵塞的无机垢体破碎作用、超声空化作用、超声摩擦作用、超声蠕动输运作用以及超声造缝作用等微观动力学机理.     

基于微观渗流机理的宏观油藏数值模拟研究

处于高含水开发期油藏的剩余油分布主要受流体性质和岩石孔隙结构的影响，而经典数值模拟并没有考虑微观孔喉特征的影响。为此建立了描述微观孔喉特征的地层孔隙网络模型，并对构成网络的基本连线单元进行改进，使网络模型能更细致地描述油水分布特征和水驱油微观机理。利用逾渗理论计算了基于微观渗流机理的相对渗透率曲线，并将其应用到经典数值模拟计算中，实现了微观渗流机理与宏观数值模拟计算的结合。实例分析表明，利用该数值模拟计算方法得到的基于微观特征的剩余油分布更符合地下实际流体分布，其结果可为调剖堵水、化学驱提供技术参数。     

基于微观渗流机理的宏观油藏数值模拟研究

处于高含水开发期油藏的剩余油分布主要受流体性质和岩石孔隙结构的影响,而经典数值模拟并没有考虑微观孔喉特征的影响.为此建立了描述微观孔喉特征的地层孔隙网络模型,并对构成网络的基本连线单元进行改进,使网络模型能更细致地描述油水分布特征和水驱油微观机理.利用逾渗理论计算了基于微观渗流机理的相对渗透率曲线,并将其应用到经典数值模拟计算中,实现了微观渗流机理与宏观数值模拟计算的结合.实例分析表明,利用该数值模拟计算方法得到的基于微观特征的剩余油分布更符合地下实际流体分布,其结果可为调剖堵水、化学驱提供技术参数.     

多孔介质中微观力的作用及渗流模型

在现有微尺度流动实验和理论认识的基础上,建立了包含范德华力、静电力、空间位型力、表面张力等微观力的特性方程,分析了影响多孔介质中流体流动的微观力种类和作用范围.通过建立考虑微观力作用的圆管流动数学模型,构造了考虑微观力作用的多孔介质的毛管束网络数学模型,推导了考虑微观力作用的相对渗透率模型.通过模拟分析阐明了微观力在多孔介质壁面上的作用及对渗流的影响.模拟结果表明微观力在细小孔隙流动中不可忽略.