低渗透平板模型非线性渗流物理模拟实验研究

由于低渗透油藏渗流规律的复杂性,传统的一维小岩芯非线性渗流实验研究并不能完全反映出流体在二维方向上的非线性渗流规律。采用低渗透天然平板露头制作低渗透平板物理模型并进行非线性渗流实验,将实验结果与从平板露头上钻取的小岩芯的非线性渗流现象进行对比,结果表明:低渗透平板物理模型渗流规律表现出非线性特征,其非线性程度比小岩芯更加明显。通过对低渗透平板模型压力系统稳定时间与驱替压力梯度之间的关系分析,进一步验证了低渗透储层非线性渗流特征的存在,并且从微观角度阐明了非线性渗流机理。     

海上低渗透油藏非线性渗流渗透率下限实验研究

应力敏感对储层的损害具有不可逆性,启动压力梯度导致油藏中出现不流动区;因此,界定海上低渗透油藏非线性渗流的渗透率下限对制定高效开发技术政策至关重要。分别选取珠江口盆地东部10块和17块典型低渗透岩芯开展应力敏感实验和启动压力梯度实验研究。通过实验结果分析,分别建立了应力敏感、启动压力梯度与油藏岩石渗透率的关系模型,定量表征了海上低渗透油藏非线性渗流特征。选用油藏实际参数,模拟计算应力敏感和启动压力梯度对产能的影响,界定了珠江口盆地东部低渗透油藏应力敏感渗透率下限为10×10-3μm2,启动压力梯度下限38×10-3μm2,以此指导南海东部低渗透油藏合理开发技术政策制定,从而为提高油田开发效果奠定了基础。     

低渗透油藏非线性渗流理论及初步应用

为了更好地描述低渗透多孔介质中的渗流规律,在实验的基础上,提出了随压力梯度变化的渗流能力修正因子,建立了描述低渗透多孔介质的非线性渗流模型,并将该模型应用于黑油模型模拟器中,初步模拟结果与现场数据符合的较好,计算结果表明在油水井附近压力梯度较大的区域,渗流能力修正因子值较大;在远离油水井连线区域,渗流能力修正因子值较小。     

低渗透油藏单相及两相非线性渗流新模型

针对目前并没有一个有理论基础的低渗透油藏非线性渗流模型,同时两相非线性渗流理论研究存在误区问题,结合边界层理论,利用毛管模型推导出了一个低速非线性渗流模型,通过实验数据验证发现该模型能够很好的反映出低渗透油藏的实际渗流特征。结合达西定律推广到两相的过程,深入的分析了相对渗透率引入的基本假设以及相对渗透率曲线所反映出的信息,将建立的单相非线性渗流新模型推广到两相体系,得到了两相非线性渗流新模型,并指出了现在两相非线性渗流理论研究方面存在的不足,并指出现有的非达西渗流模型相关的非达西参数应该取单相时测量值。     

反映动态启动压力梯度的低渗透油藏渗流模型

基于流体边界层理论,建立了一种描述在低渗透油藏流体非线性渗流特征的新模型,获得了动态启动压力梯 度的连续变化函数。应用考虑动态启动压力梯度的非线性渗流模型,建立了一维单相流体流动的数学模型,并应用全 隐式方法对离散方程进行了线性化处理;对比研究了线性渗流模型、拟线性和反映动态启动压力梯度的非线性渗流模 型下地层压力的分布特征及流体非线性渗流系数对动边界扩展的影响。数值结果表明：受动态启动压力梯度的影响 在近井区域地层压力下降幅度更大,在远井区域的地层压力越高,地层压力下降范围更小;非线性系数数值越小,流体 流动的非线性程度越强,动边界的扩展速度越慢。     

边界层流体对低渗透油藏渗流特性的影响

以去离子水在半径为2.5μm和1.0μm微圆管中流动的实验结果为基础,拟合得到去离子水在微圆管中的有效流动半径公式和基于边界层流体的不同半径毛管束视渗透率公式,并比较了视渗透率与理论渗透率之间的关系.研究结果表明:随着管径尺寸的减小,边界层流体对渗流特性的影响变大;边界层流体厚度是压力梯度的函数,并随压力梯度的增加而按指数规律递减;毛管束视渗透率随压力梯度增大而增大,并最终趋近于理论值.边界层流体是导致低渗透油藏非线性渗流特性的主要因素之一.     

基于页岩油藏多尺度非线性渗流的数值模型研究

通过构建嵌入式离散裂缝模型(EDFM)研究了多重介质非线性渗流下的页岩储层水平井生产动态,对页岩储层中复杂的水力裂缝、次生裂缝以及天然裂缝系统进行了显式表征,对储层不同尺度渗流通道中的运动控制方程进行了修正。在此基础上,量化分析了启动压力梯度因素对低渗储层非线性流中产量的影响,提高了模型应用的真实性,为裂缝型油藏的数值模拟方法提供了新的思路。     

流体边界层对低渗透油藏渗流特征的影响

 低渗透油藏孔喉细小、孔隙结构复杂,固液界面相互作用力很大,在靠近孔喉壁面处存在一层流体边界层,阻碍流体在孔喉中的流动。为研究流体边界层对低渗透油藏流体渗流特征的影响,以去离子水在半径分别为10.0,7.5和5.0μm的微圆管中流动的实验数据为基础,通过数据拟合分析,确定了流体流动速度、边界层厚度与压力梯度之间的关系。结果表明,由于流体边界层的存在,低压条件下,去离子水在不同半径微圆管中的流动偏离经典的达西流动规律,表现出非线性特征,且存在启动压力梯度;随着管径的降低,流动偏离达西渗流规律的程度增大,非线性越发明显;随压力梯度增加,流体边界层厚度呈指数规律递减,压力增大到一定程度后,趋于定值。运用不等径毛管束模型,给出低渗透油藏单相流体渗流公式。     

裂缝性低渗透油藏渗流规律实验研究

对某油田断块含天然裂缝的低渗透储层渗流特征进行了实验研究。本实验在常规渗流实验岩心夹持器末端增加了一套回压控制装置，渗流实验过程中，通过给岩心施加不同的回压，模拟了储层在变压条件下的流体渗流情况。得到了裂缝性低渗透储层岩心水相渗透率随回压的变化曲线。实验结果表明，裂缝的存在对低渗透储层的渗流特征有明显的改造，裂缝开启前，储层渗流可以看作是基质岩石渗流，裂缝对渗流的影响不大;裂缝开启后，由于其渗流能力较强，将发挥主要的渗流通道作用。     

裂缝性低渗透油藏渗流规律实验研究

对某油田断块含天然裂缝的低渗透储层渗流特征进行了实验研究.本实验在常规渗流实验岩心夹持器末端增加了一套回压控制装置,渗流实验过程中,通过给岩心施加不同的回压,模拟了储层在变压条件下的流体渗流情况.得到了裂缝性低渗透储层岩心水相渗透率随回压的变化曲线.实验结果表明,裂缝的存在对低渗透储层的渗流特征有明显的改造,裂缝开启前,储层渗流可以看作是基质岩石渗流,裂缝对渗流的影响不大;裂缝开启后,由于其渗流能力较强,将发挥主要的渗流通道作用.     

低渗油藏的两相相对渗透率计算方法

在考虑启动压力梯度的影响,以质量守恒方程为基础,得到了低渗油藏中计算水、油两相相对渗透率的方法,编制了相应的应用软件,并给出了两个实例进行应用说明．新方法与原有的ＪＢＮ 方法类似,主要区别是：在注入能力公式中加入启动压力梯度的影响,可以看作为ＪＢＮ 方法的推广．分析表明：①以束缚水饱和度下的油相渗透率为基准渗透率时,启动压力梯度不影响油相的相对渗透率,只影响水相的相对渗透率;②油相启动压力梯度增大时,油相相渗曲线不变,水相相对渗透率减小;③由于水相的启动压力梯度远小于油相,因此水相启动压力梯度的影响可以忽略不计．     

低渗透煤层气水两相非线性渗流数学模型及计算分析

 在考虑煤层气的解吸和扩散效应及启动压力梯度的基础上,对低渗透煤层气藏流体输运特性进行分析,建立了低渗透煤层气水两相非线性渗流数学模型,推导出非线性渗流阶段气水两相的控制方程组。通过实例计算表明,液相拟启动压力梯度从0.001MPa/m增加至0.007MPa/m,煤层产气峰值下降约15%;不考虑启动压力梯度时的产气峰值量要比液相拟启动压力梯度为0.001MPa/m的产气峰值提升约7%。因此启动压力梯度的存在阻碍了裂隙中流体的流动,对煤层气开发影响较大。     

考虑应力敏感的低渗透油藏极限半径计算方法研究

精确计算储层流体极限流动半径,是确定合理井距的关键.对不同渗透率级别低渗天然岩心进行了应力敏感实验和启动压力梯度实验,得到了压敏效应数学模型和启动压力梯度与流度的相关式.再与非线性渗流理论结合,将应力敏感因素加入极限半径计算公式中,得到了极限半径计算新公式和理论图版.重点分析了应力敏感效应对极限半径的影响规律.研究结果表明:极限半径随流度、生产压差的增大而增大;在强应力敏感性地层中流体黏度越低、生产压差越大,考虑应力敏感后,极限半径损失越多.通过分析极限半径变化规律,得到更准确的极限半径,为低渗透油藏高效开发提供理论指导.     

低渗透储层流体非线性渗流机理及特征分析

基于微尺度渗流效应,分析了低渗透油藏非线性渗流机理,根据力学平衡方程和压汞实验数据,建立了低渗透储层流体非线性渗流数学模型,分析了非线性渗流特征,并引入动态阻力梯度概念,实现对低渗储层非线性渗流的动态表征。结果表明,边界层、流体屈服应力、边界流体体相流体间的表面力对低渗透渗流形成的附加阻力,是非线性渗流的主要原因;非线性渗流特征在不同的驱替压力梯度下一直存在,在低驱替压力梯度下明显,高驱替压力梯度下弱化;采用动态阻力梯度代替启动压力梯度对非线性渗流进行表征更加合理;随着驱替压力梯度的增加,动态驱替梯度曲线特征为先从一个比较高初始值瞬间降落,之后逐渐增大;动态阻力梯度与驱替压力梯度的比值先增大后减小。     

(1.中国矿业大学 电力学院,江苏 徐州221116;2.中国矿业大学 化工学院,江苏 徐州221116)

为研究流体在石墨多孔介质中的流动规律,通过水的单相饱和渗流实验,揭示了水在不同孔隙率的石墨多孔介质中的非Darcy渗流规律.实验结果表明:流动偏离达西定律,呈现非线性,可以用一元二次方程的形式拟合,而且精度较高,相关系数达0.99以上;流体在渗流过程中存在最小启动压力梯度,其大小随孔隙率的增加而急剧减小,按其大小随孔隙率的变化将石墨多孔介质分为3类:"易渗类"孔隙率约>18%,"难渗类"孔隙率约<11%,"过渡类"孔隙率在两者之间;水在石墨渗流过程中雷诺数的计算结果也表明流动为非Darcy渗流,与实验现象相一致.     

低渗透油藏不稳定渗流压力传播规律研究

针对目前低渗透油田开发过程中压力传播规律研究存在的不足,基于拟启动压力梯度模型,运用稳态逐次替换法并结合物质平衡原理,建立了油井定产量生产及定压力生产时地层压力传播规律数学模型。通过模型求解,得出了地层中压力传播规律。在定产量模型中,随着压力传播距离的增加,压力传播速度变慢,且随着产油速率的增大(减小)、压力在传播相同距离时所用时间变短(变长),压力传播速度变快(变慢);在定压模型中,随着井底流压的减小(增大),压力在传播相同的距离时所用时间变短(变长),压力传播速度变快(变慢)。     

低渗透油藏三相流油井流入动态研究

针对低渗透油藏具有启动压力梯度和应力敏感性的特性,考虑油相相对渗透率、原油黏度、原油体积系数随压力变化,建立了考虑应力敏感性和启动压力梯度影响的低渗透油藏三相流油井流入动态方程,分析了影响流入动态曲线形态的因素.其结果对开发低渗透油田的油井流入动态预测具有实际指导意义.     

低渗油藏中含启动压力梯度水平井生产动态

水平井渗流为三维流动,远比垂直井的渗流复杂,因而水平井的压力产量公式往往非常复杂,为了简化,进行了一些理论分析．在没有边界影响的情况下,水平井生产时在地层中形成的等压面是一个旋转椭球面．从水平井椭球流态出发,用平均质量守恒方法,在椭圆坐标内分析具有启动压力梯度的低渗油藏中水平井的生产动态．包括稳态条件下,即椭球供给边界油藏、底水油藏中的近似压力分布和产能公式,分析了启动压力梯度对原油生产的影响：１．生产压差一定时,启动压力梯度越大,水平井的产量越低,且启动压力梯度的影响与水平段的长度平方成正比,２．存在启动压力梯度时,水平井产量随井长的增加呈变斜率增长,当启动压力梯度很大时,存在最佳水平井长;以及水平井在具有启动压力梯度的双重介质油藏中的不稳定渗流压力近似公式,并绘制了相应的试井理论图版,分析了启动压力梯度的影响,在启动压力梯度为零时,经过与精确解对比,表明近似解是适用的．所得到的所有公式均有常规项（不考虑启动压力梯度时的公式）和启动压力梯度项组成,形式简单,易于理解和应用．     

启动压力梯度对低渗透油藏水驱油规律的影响研究

低渗油藏存在启动压力梯度,其油水渗流规律表现为非达西渗流。本文基于经典水驱油渗流理论,通过启动压力梯度对黏度的影响关系对经典模型进行了修正,建立了考虑启动压力梯度的一维油水两相驱替数学模型,重点分析启动压力梯度对低渗透油藏见水时间规律的影响。以胜利油田渤南油田东南部五区某S砂组低渗透油藏为例进行见水时间计算,结果表明,启动压力梯度的存在会导致油井见水早,且渗透率越低,见水越早。研究成果对于低渗透油藏的合理开发具有理论指导意义。