裂缝发育程度对低孔隙度岩石渗流特性的影响

低孔隙度岩石中的裂缝对储层渗透率具有重要影响,但裂缝的存在导致岩心代表性样品选取和高精度岩石物理参数测量困难。为研究裂缝对低孔隙度岩石渗透率的影响,通过高精度电子计算机断层扫描(computed tomography, CT)实验构建了低孔隙度岩石的三维数字岩心模型,采用添加平板裂缝的方法构建了不同裂缝参数的低孔隙度岩石数字岩心,并利用格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann method, LBM)方法计算了不同裂缝参数数字岩心模型的渗流场分布和绝对渗透率。结果表明,尽管低孔隙度岩石的数字岩心模型基质渗透率低,但裂缝的存在对岩石渗透率有一定程度的提高。然而,裂缝发育程度对渗透率影响规律不同：当单条裂缝孔隙度在0～0.4%时,裂缝对模型渗透率影响不明显;当单条裂缝孔隙度大于0.4%时,裂缝对模型渗透率具有显著影响;模型渗透率随裂缝开度增大而增大,随裂缝倾角增大而减小,随裂缝数量增加而增大。另外,裂缝与基质存在耦合作用,与裂缝相连的孔隙中流体流速明显提高,显示裂缝对基质孔隙的强连通作用。本研究结果对含裂缝的低孔隙度储层渗透率精确计算及储层压裂后的油气产能评价有指导意义。     

微裂缝超低渗储层的应力敏感实验研究

为了评价应力敏感对微裂缝超低渗透储层渗流的影响,采用微波炉加热方法,制备热应力微裂缝超低渗岩心(钻井取心很难取到微裂缝岩心),近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝;通过微裂缝岩心的应力敏感性室内实验,进行应力敏感性评价。结果表明:制造的微裂缝能够近似地模拟地层在成岩、沉积过程中形成的微裂缝;微裂缝岩心的渗透率应力敏感滞后程度不明显,应力卸载后渗透率恢复程度高,不存在强应力敏感;对岩石进行应力敏感性评价时,应以地层压力条件下的渗透率为初值,否则会夸大岩石的应力敏感性;在微裂缝低渗透岩心中,随着微裂缝所占导流能力的增加,微裂缝岩心的渗透率滞后恢复程度越高;应力敏感性对微裂缝超低渗储层的产能影响很小。     

基于离散裂缝模型的裂缝性介质等效渗透率求解新方法

等效渗透率是裂缝性介质流动数值模拟中的关键参数,基于离散裂缝模型,考虑每条裂缝的空间分布和属性参数对流动的影响,建立了一种计算裂缝性介质等效渗透率的新方法。首先,对裂缝性介质进行粗网格划分,获取每一粗网格中的裂缝信息,采用封闭定压边界建立相应的离散裂缝流动数学模型,在此基础上应用Galerkin有限元方法对此模型进行求解;然后基于达西定律和体积平均法求取粗网格的等效渗透率;最后,通过算例研究验证了本文方法的正确性和高效性。     

微裂缝岩心启动压力梯度实验研究

为了研究微裂缝对低渗、特低渗储层非线性渗流规律的影响,使用渗透率接近的天然裂缝岩心、人造裂缝岩心、无裂缝岩心进行了室内渗流实验。研究结果表明:岩心渗透率接近时,微裂缝的存在会大幅降低岩心的真实启动压力梯度,降低不可动流体比例,但是对拟启动压力梯度数值影响较小,同时微裂缝减小了流体流动过程中贾敏效应的影响,使得通过实验数据拟合的启动压力梯度幂函数幂指数更接近-1,此指数大小受孔喉非均质性控制,影响启动压力梯度预测准确性。     

固相颗粒对长2微裂缝-孔隙型储层的伤害规律研究

通过天然岩心人工造缝,近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝,将基岩与微裂缝岩心并联进行岩心流动实验,研究固相颗粒对微裂缝-孔隙型储层的伤害规律。室内实验表明:固相颗粒对基岩岩心的伤害率为65%,伤害深度为0~6 mm;对微裂缝岩心的伤害率为90%以上,伤害深度为裂缝的长度,且经历伤害—伤害部分解除—二次伤害的过程。通过刷端面和反驱实验模拟现场洗井和负压返吐工艺,表明基岩岩心伤害可以部分解除,微裂缝岩心伤害不能解除,固相颗粒进入储层后堵塞裂缝,可提高注入水波及效率,防止水窜,从而增加注水驱油效率。     

含天然微裂缝变形介质油藏数值模拟方法

在微裂缝油藏开发过程中 ,油藏流体压力的上升或下降会导致微裂缝的张开或闭合 ,油藏的绝对渗透率随之发生变化 ,而且微裂缝的存在使油藏渗透率呈现较强的各向异性 ,从而影响油藏的开发。针对这些特性 ,分析了微裂缝的存在对油藏绝对渗透率大小和主轴方向的影响 ,建立了含天然微裂缝低渗透油藏的三维、三相数学模型及数值模拟模型 ,并在此基础上研制出了油藏模拟软件。运用该软件进行了典型油藏单元的实例计算 ,结果表明 ,开采初期微裂缝油藏日产油量比常规油藏高 ,而后期则比常规油藏低 ,且采出程度总比常规油藏高     

含天然微裂缝变形介质油藏数值模拟方法

在微裂缝油藏开发过程中，油藏流体压力的上升或下降会导致微裂缝的张开或闭合，油藏的绝对渗透率随之发生变化，而且微裂缝的存在使油藏渗透率呈现较强的各向异性，从而影响油藏的开发，针对这些特性，分析了微裂缝的存在对油藏绝对渗透率大小和主轴方向的影响，建立了含天然微裂缝低渗透油藏的三维、三相数学模型及数值模拟模型，并在此基础上研制出了油世故模拟软件，运用该软件进行了典型油藏单元的实例计算。结果表明，开采初期微裂缝油藏日产油量比常规油藏高，而后期则比常规油藏低，且采出程度总比常规油藏高。     

裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟

酸压是碳酸盐岩储层重要的大型增产改造措施,酸压中,准确预测酸液作用距离对酸压设计至关重要,其决定酸压改造范围、影响酸压目标缝长设定及酸压效果预测。裂缝型碳酸盐岩储层非均质性极强,基质较致密,天然裂缝所在区域渗透率很高,酸液滤失严重。目前各种酸压模型假设裂缝面上渗透率均匀分布,也不能考虑天然裂缝对滤失的影响,这些模型预测的酸液作用距离较长,酸压设计缺乏可靠的模拟模型。针对该问题,本文进行了裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟研究,首先基于地质统计规律建立人工裂缝面上渗透率分布模型、天然裂缝分布模型,并基于地质统计参数生成裂缝面上渗透率及天然裂缝分布;然后建立酸液流动、酸液滤失、酸岩反应数学、粗糙酸蚀裂缝表面形成过程模拟模型;再将以上模型耦合求解,形成酸压模拟模型。基于该模型,进行了广泛的数值模拟研究,分析了天然裂缝参数对酸液作用距离、酸蚀裂缝表面的影响。研究发现,天然裂缝对活酸作用距离和酸蚀裂缝表面影响显著,考虑天然裂缝时,其作用距离显著低于常规模型预测的距离,酸蚀裂缝表面更粗糙;裂缝型储层酸压设计中,天然裂缝是不可忽略的因素,新模型预测的酸液作用更合理。该研究为裂缝型碳酸盐岩储层酸压设计提供了更可靠模拟工具。     

基于双重介质嵌入式离散裂缝模型的致密油藏产能影响因素

致密油藏具有显著的超低孔超低渗特征,天然微裂缝和水力压裂缝对油藏有效动用至关重要,相关数值模拟研究工作备受关注。研究者们广泛采用嵌入式离散裂缝模型研究致密油藏流动规律,通过修改基质网格渗透率表征天然微裂缝,无法精细刻画微裂缝与基质间流体交换对流动产生的影响。为克服以上不足,考虑基质、复杂天然微裂缝和人工压裂缝间传质机理,建立了致密油藏双重介质嵌入式离散裂缝模型;进一步,对模型进行数值离散处理,编制了相应的模拟器;最后,基于所建立模型研究了天然微裂缝、水平段长度、裂缝间距等多因素对致密油藏产能影响规律。研究结果表明,本文所建立模型产能高于传统EDFM模型;水平段长度越长,产能越大;裂缝间距越小,产能越大;应力敏感对致密油藏生产动态有一定影响,并且随着时间推迟,影响逐渐增强;本文所建模型实现了对基质、复杂天然微裂缝和人工压裂缝间复杂传质机理的精细刻画,相关研究结论可为致密油藏经济高效开发提供借鉴。     

裂缝各向异性油藏孔隙度和渗透率计算方法

裂缝性油藏介质由基质和有效裂缝组成.利用岩心分析、测井、地震、薄片分析等静态描述手段测试并计算了基质的孔隙度和渗透率,得到裂缝的宽度、密度和方位等参数.以油藏流体流动模型为基础,利用生产、试井、试采或试油数据求出油藏总渗透率,再结合裂缝参数确定裂缝系统的各向异性渗透率.采用随机裂缝模型,由裂缝渗透率和裂缝宽度计算得到裂缝孔隙度.该方法给出了裂缝和基质系统的渗透率与孔隙度间的定量关系,确定的参数分布合理而完善;考虑了油田各种基础资料数据采集的成本和可行性,具有经济、高效、实用的特点.该方法的应用较好地解决了辽河油田小22块火山岩裂缝性油藏预测模型难以建立的问题.     

裂缝各向异性油藏孔隙度和渗透率计算方法

裂缝性油藏介质由基质和有效裂缝组成。利用岩心分析、测井、地震、薄片分析等静态描述手段测试并计算了基质的孔隙度和渗透率，得到裂缝的宽度、密度和方位等参数。以油藏流体流动模型为基础，利用生产、试井、试采或试油数据求出油藏总渗透率，再结合裂缝参数确定裂缝系统的各向异性渗透率。采用随机裂缝模型，由裂缝渗透率和裂缝宽度计算得到裂缝孔隙度。该方法给出了裂缝和基质系统的渗透率与孔隙度间的定量关系，确定的参数分布合理而完善；考虑了油田各种基础资料数据采集的成本和可行性，具有经济、高效、实用的特点。该方法的应用较好地解决了辽河油田小22块火山岩裂缝性油藏预测模型难以建立的问题。     

碳酸盐岩酸蚀裂缝渗流-传热特性

充分认识流体在碳酸盐岩酸蚀裂隙面上的渗流传热特性,实现地热能的可持续开发利用是十分必要的。针对碳酸盐岩热储非均质性和缝洞发育的突出特点,采用自主研发的实时高温常规三轴试验系统,能够真实模拟岩石裂隙的真实对流换热过程。采用试验和模拟相结合的方法,进行了碳酸盐岩裂缝渗流传热耦合机理研究。结果显示,裂缝表面进行非均匀性溶蚀,形成一条具有导流能力的人工裂缝,达到改善流体渗流条件的目的;在温度一定的条件下,对流换热系数增幅与流量、压强呈正相关;采用COMSOL Multiphysics软件对碳酸盐岩单裂隙渗流传热过程进行了模拟计算,开展了实际热储层环境条件下对流换热仿真分析,实验结果验证了数值模拟的正确性与可靠性,获得了储层温度场的演化规律。     

岩体裂隙中宾汉姆流体渗流模型

为研究粗糙单裂隙中宾汉姆流体的渗流规律，提出了描述岩体裂隙中宾汉姆流体黏性和黏惯性流动的渗流模型，并采用数值模拟和室内试验结果对模型进行了验证.在粗糙裂隙中，开展了不同流变参数的宾汉姆流体在大范围压力梯度下的渗流模拟，结合修正的Forchheimer方程分析了宾汉姆流体在不同裂隙几何参数及流变参数下的非达西系数β、临界雷诺数Re_○c、非达西效应因子E等变化特性.结果表明:由宾汉姆流体本构方程推导出的黏性模型能更好地描述黏性渗流.修正的Forchheimer方程能更好地描述宾汉姆流体在粗糙裂隙中的黏惯性渗流特征.粗糙度及流变参数会对渗流特性产生显著影响:裂隙粗糙度越大，浆液屈服应力越大;浆液塑性黏度越大，惯性作用越强.     

天然裂缝影响下水力裂缝扩展的数值建模分析

为了更好地处理天然裂缝影响下水力裂缝的扩展模拟问题,提出了区域置换与破损单元的概念和方法,在此基础上建立了包括裂缝内流体运动、地层流体渗流和储层应力变形的水力裂缝扩展理论模型方程,运用图形建模数值方法,分析得到低渗透岩石天然裂缝对水力压裂裂缝开展的影响:天然裂缝对水力裂缝端部应力场的改变形成混合裂缝扩展形式;位于水力裂缝端部拉张区域的张性天然裂缝,因为压裂液漏失和因路径改变产生的摩阻力,造成水力裂缝内有效驱动压力耗散,影响了水力裂缝的扩展。裂缝监测报告与数值分析结果一致,验证了数值分析的方法和结果。     

地层塑性对水力压裂裂缝扩展的影响

在具有塑性特征的地层中,岩石的塑性变形对水力压裂裂缝形态的影响显著,传统压裂模型大多未考虑塑性对裂缝起裂和延伸的影响。因此,考虑地层岩石弹塑性变形、粘性压裂液流动与裂缝扩展的非线性耦合,建立了弹塑性地层中压裂裂缝扩展的数值计算模型,对弹塑性地层中压裂裂缝扩展行为进行了数值模拟研究,探索了塑性变形对裂缝扩展特性的影响。结果表明弹塑性地层裂缝扩展过程中裂缝尖端附近会产生显著的塑性变形,与仅考虑弹性的计算结果相比,压裂地层所需的裂缝扩展压力更高,且形成的裂缝相对更短、更宽。通过数值模拟计算,分析了地层岩石强度、压裂液粘度及注入速率对地层中压裂裂缝扩展的影响,表明地层强度对裂缝扩展行为影响显著,强度越低,塑性变形程度越大,裂缝扩展压力越高,同时裂缝长度越短,宽度越宽。压裂液粘度对裂缝扩展影响相对较小,而在总注入流量相同的情况下,压裂液注入速率对裂缝扩展的影响不明显。     

等效裂缝渗流模型在天然裂缝储层产能预测中的应用

 为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏产能特征,根据连续介质理论,简化了裂缝系统,建立了天然裂缝的等效渗流模型,得到了等效渗流模型稳态渗流的产能方程。应用产能方程进行实例计算,所得单井产能结果与实际油田单井产能相符合,验证了该产能方程的正确性及适用性。分析了裂缝宽度、裂缝长度和裂缝渗透率对产能的影响,结果表明,裂缝长度对产能的影响更大;当裂缝渗透率和裂缝宽度达到一定值之后,要提高产量应主要增加裂缝的长度。     

煤岩裂缝渗流能力实验评价及近井地层等效渗透率分析

煤岩裂缝的渗流能力是影响煤层气产能的重要因素.采用API导流仪及岩心驱替装置,模拟煤层气排采过程中煤层有效应力的连续变化,评价裂缝闭合压力逐渐升高、地层压力连续下降以及频繁开关井(间歇性排采)等工况条件下煤岩压裂裂缝的动态导流能力和含天然裂缝煤心的渗透率变化.实验结果表明,提高裂缝闭合压力、降低孔隙流体压力以及频繁开关井等都会降低煤岩裂缝的渗流能力,尤其对压裂裂缝的导流能力影响更为显著.基于此,利用实验数据分别回归了煤岩压裂裂缝导流能力和含天然裂缝煤岩渗透率与有效应力的经验关系式,建立近井煤层等效渗透率计算模型.利用该模型可以根据现场测算的等效渗透率,初步判断煤层压裂裂缝的有效导流能力或缝长,可以为煤层气压裂效果评价、分析排采过程中煤岩裂缝参数的动态变化提供一种新方法.     

水力裂缝层内爆燃压裂油井产能计算模型

基于水力裂缝层内爆燃压裂技术提高低渗透油田采收率和油井产量的基本设想，利用油藏渗流理论和节点系统分析方法，建立了水力裂缝层内爆燃压裂油井产能计算模型，并分析了水力裂缝和爆燃裂缝参数对油井产能的影响。研究结果表明，在低渗透油藏中，增加水力裂缝的长度比增加水力裂缝的导流能力对油井增产更有利；爆燃裂缝的存在可在水力裂缝增加油井产量的基础上进一步增产，相对于水力压裂油井，爆燃压裂油井增产倍数可达1．55。由此说明，利用水力裂缝层内爆燃压裂技术来提高低渗透油田油井产量是可行的。     

水力裂缝层内爆燃压裂油井产能计算模型

基于水力裂缝层内爆燃压裂技术提高低渗透油田采收率和油井产量的基本设想,利用油藏渗流理论和节点系统分析方法,建立了水力裂缝层内爆燃压裂油井产能计算模型,并分析了水力裂缝和爆燃裂缝参数对油井产能的影响。研究结果表明,在低渗透油藏中,增加水力裂缝的长度比增加水力裂缝的导流能力对油井增产更有利;爆燃裂缝的存在可在水力裂缝增加油井产量的基础上进一步增产,相对于水力压裂油井,爆燃压裂油井增产倍数可达1.55。由此说明,利用水力裂缝层内爆燃压裂技术来提高低渗透油田油井产量是可行的。     

裂缝性储层油水流动规律实验研究

 大部分裂缝性储层具有裂缝-孔隙结构,属于双重介质,目前油水在这类岩石中尤其是裂缝中的流动规律并不十分清楚,这给裂缝性储层油藏的数值模拟、开发方案设计造成较大的困难。为研究裂缝中油水的流动规律,设计了可视的、具有自动数据采集功能的裂缝驱替实验装置,测定了不同裂缝开度下不同液体不同流体黏度以及不同流动速度等条件下裂缝中单相流体的流动状态。结果表明,裂缝中单相液体的流动在一定条件下从线性变成非线性,一般情况下,雷诺数较小时为线性渗流,雷诺数较大时为非线性渗流。但是,雷诺数不是唯一的判别标准。研究还发现,存在两种不同的非线性渗流,在缝宽较小时流量与压力梯度的关系曲线成凹形,较大时则成凸形。