气-液-固变相态复杂渗流微观实验研究

利用微观可视化渗流实验对凝析气藏衰竭开发过程的反凝析过程中气-液-固复杂流动的渗流规律进行研究,通过高温、高压条件仿真微观可视化模型模拟地层凝析气-液-固流动,直接观测凝析气、液、固(蜡)相的渗流特征和运移机理. 给出蜡沉积吸附和运移规律,孔隙介质中气- 液-固(蜡)流动规律,气、液、固(蜡)相变化和分布特征. 归纳凝析油流动方式为携带、贴壁爬行、界面流、脉冲流、段塞流、溪状流、连续流、小液滴随大液滴和液流汇聚的运移规律. 提出蜡沉积吸附在多孔介质表面. 一种从气相中析出,直接以片状吸附在多孔介质表面. 另一种是蜡在液相中以絮状物析出并影响液相流动. 固相蜡析出使孔隙结构发生变化,孔隙半径变小,出现气、液、固多相流动,流动阻力增大.     

多孔介质伴有相变多相流的热-流-固耦合数学模型

本文在前人物理分区的基础上,认真分析各区渗流特点,考虑"凝析气、液相变作用、非达西效应、热交换、相速度及流体性质"等因素,引入非达西因子及由于相变产生的毛管力、表面张力,提出了表征凝析气藏多相高速流相变渗流特征模型方程,同时考虑汽化潜热及流固热耦合,推导出流-固热耦合能量方程,建立了相应的多孔介质中伴有相变的多相流-固-热耦合渗流数学模型.     

考虑临界流动饱和度凝析气体系的吸附模型

在凝析气藏的开发过程中,流体处于地下多孔介质中,由于多孔介质孔隙壁面的影响,毛细凝聚现象必然存在,从而不可避免地会对反凝析过程产生影响,从而影响整个凝析气体系的相态特征。在考虑凝析油临界流动饱和度的基础上,改进了凝析气在多孔介质中的气液混合吸附模型,在以往的吸附模型中加入临界流动饱和度对吸附的影响这一条件,使得新的吸附模型更具有真实性,能更好的模拟多孔介质中凝析气体系的相态问题,并且对一个真实凝析气藏的相态作了计算。采用新建立的模型计算多孔介质中反凝析饱和度比不考虑多孔介质吸附时要大,气相摩尔分数减小,液相摩尔分数增加。     

多孔介质中水气二相流动力学行为分析

基于多相渗流力学理论,探讨了多孔介质(孔隙介质、孔隙-裂隙介质)中水、气二相渗流的微观机理,系统地建立了水、气二相渗流的数学模型,并采用有限元法对数学模型进行了离散化,推导出三维有限元(FEM)数值模型;利用二相流系统渗流数值模拟程序2PFCSM,对一天然气储气层进行了数值模拟.     

凝析气井产能方程

基于凝析气和反凝析油在地层中渗流特点,结合凝析气体系相态理论和渗流机理,运用状态方程进行模拟,考虑流体相态和组分的变化、凝析气井的表皮系数以及流态的性质,引入稳态理论的两相拟压力函数,建立适合凝析气井的产能分析方法,并根据凝析油的临界压力和临界饱和度与渗流的关系,给出预测凝析气井产能的三种数学模型:无凝析液析出时气井单相气体渗流数学模型;凝析液析出时气体单相参与流动的渗流数学模型;凝析油气两相流动的渗流数学模型。该方法对于凝析气井的产能预测有很大的实际意义。     

多孔介质对凝析气相态的影响

凝析气藏衰竭开发过程中,多孔介质中流动的凝析油气体系必然与多孔介质发生相互作用,影响凝析气在多孔介质中的相态变化规律。提出了一种新的气液相变实验方法,利用高精度的气相色谱分析技术,分析了不同衰竭压力下,凝析油气体系分别在岩心和PVT筒中发生反凝析相变后的流体组成,同时分析了多孔介质中凝析气的相变机理。实验结果表明,低渗透介质对凝析气的相态有较大影响,而高渗透介质对凝析气相态的影响不大,在工程设计中可以忽略。     

多孔介质对凝析气相态的影响

凝析气藏衰竭开发过程中,多孔介质中流动的凝析油气体系必然与多孔介质发生相互作用,影响凝析气在多孔介质中的相态变化规律。提出了一种新的气液相变实验方法,利用高精度的气相色谱分析技术,分析了不同衰竭压力下,凝析油气体系分别在岩心和PVT筒中发生反凝析相变后的流体组成,同时分析了多孔介质中凝析气的相变机理。实验结果表明,低渗透介质对凝析气的相态有较大影响,而高渗透介质对凝析气相态的影响不大,在工程设计中可以忽略。     

热-流-固耦合非饱和渗流的物理描述和数学模型

研究了热-流-固耦合非饱和渗流的物理和数学模型.其中非饱和渗流部分考虑到水的蒸发-凝结这种相变过程,这是气液两相渗流.液相中含有溶解的空气,气相中含有空气和水蒸气,蒸汽在空气中作扩散运动.基于线化的湿-热弹性理论,建立了热-流-固耦合的本构方程、水和气体的渗流微分方程,以及能量方程.该完整的方程组可很容易推广到热-流-固耦合油-气-水多相渗流情形.     

多孔介质中蜡沉积规律的实验研究

多孔介质的本身及原油流动特征的复杂性,决定了研究含蜡原油在多孔介质中的蜡沉积规律的困难性。与地面管流状态下蜡沉积规律的实验方法不同,从满足油藏应用出发,结合油层物理理论,提出了等效毛细管的概念,利用天然岩心的油-油驱替实验结果,计算得到高含蜡原油在多孔介质中蜡沉积量、沉积速度等相关参数,实现了多孔介质中的蜡沉积规律的定量化表征。结果表明多孔介质中的蜡沉积量与岩心渗透率的降低比存在较好的线性关系,且随着原油注入PV数的增加,蜡的累计沉积量逐渐趋于稳定。而温度越低,蜡的沉积速度越快,对储层的伤害出现的时间越早,最终的损害程度也最大。     

降雨条件下非饱和土坡三相流模型的渗流-变形耦合分析

土质边坡降雨入渗的过程中伴随着地下水渗流的推进、孔隙气体迁移和边坡土体变形,因而涉及非饱和土体固-液-气三相耦合的作用.首先基于非饱和土力学基本理论、土-水特征曲线模型,在考虑气相对降雨入渗过程的影响下,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相渗流-变形耦合控制方程组.然后利用COMSOL Multip...     

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...     

凝析气井产能和储量计算新方法

凝析气藏存在复杂的相变与相态分布,当地层压力下降到露点压力以下时,凝析油会在地层和井筒中分别析出,导致井口产气量、产油量与井底产气量、产油量之间存在质量转换,但仍遵循质量守恒定律。因此利用质量守恒建立考虑油、气两相的渗流微分方程,通过引入两相拟压力函数,推导凝析气井不稳定产能方程。在此基础上,结合物质平衡方程,利用生产动态数据拟合整个历史生产过程,不但可以获得气井目前的产能,还可以获得地层压力及各种地层参数。实例分析表明,计算结果准确可靠,有利于在凝析气井中推广使用。     

考虑相态变化的缝洞型碳酸盐岩凝析气藏生产特征分析新方法

随着对缝洞型碳酸盐岩气藏的开发,分析与预测缝洞型碳酸盐岩气藏生产动态特征变得至关重要。由于缝洞型碳酸盐岩凝析气藏储层结构、流体性质复杂,其生产动态特征变化与井打缝洞储集体位置有关,同时又与凝析气藏不同温度压力下的相态变化特征有关,现有的动态分析方法已不能满足缝洞型气藏动态分析的要求。目前缝洞型碳酸盐岩的动态分析方法主要有物质平衡法、物理模拟实验、现代产量递减法、试井和数值模拟法等,但以上所有方法都忽略了井钻遇缝洞体的位置,而其位置关系在缝洞型碳酸盐岩动态分析中起决定性因素。针对塔中地区缝洞型碳酸盐岩凝析气藏,建立了考虑相态变化的凝析气藏物质平衡方程,构建了井筒位置、裂缝和缝洞体依次连通的缝洞型碳酸盐岩凝析气藏物理和数学模型,通过推导得到分析缝洞型凝析气藏动态分析简化模型,并对气油比、产气、水和凝析油量的变化特征进行了分析和讨论。基于该简化模型对塔中某典型凝析气井开展了生产动态特征分析;其预测缝洞型碳酸盐岩凝析气藏开发过程中缝洞与油、水界面的关系和气藏相态变化分析结果与生产特征完全一致,进一步验证了模型的准确性。该方法将对缝洞型凝析气藏后期挖潜增产有重要的指导意义。     

异常高温气井凝析水产出机理及动态研究

基于油气水多相相平衡理论,模拟了异常高温气藏地层原始条件和生产过程中地层和井筒的烃水相态变化特征,分析了气井凝析水的采出过程和机理.计算了不同温度压力条件下凝析气中饱和凝析水含量,得出了气井凝析水产出动态规律曲线.最后对两口实例凝析气井早期产水规律和产水来源进行了分析.结果表明,凝析水产出机理是烃水在不同温度压力条件下的多相平衡,凝析水产水规律可用于气井产水来源和气井产水动态的初步判定和分析.这对于正确认识高温气井产水规律,编制合理的气田开发方案具有重要现实意义.     

高含硫气藏中的硫微粒运移和沉积

在研究高含硫气藏元素硫溶解、析出,硫与高含硫气体混合物相态变化特征,硫微粒的运移、沉积规律和硫沉积储层伤害等基础上,引入空气动力学理论,建立了描述硫微粒气固运移、沉积数学模型,结合实验建立了硫沉积储层伤害模型,并利用所建立的模型模拟某高含硫气藏硫沉积对气藏生产的影响.模拟结果说明:整个气藏在生产过程中都会出现硫沉积;硫沉积对气井生产的影响主要反映在生产后期;后期硫沉积严重的区域主要是在井筒周围;高速气流能够将析出的硫微粒携带出地层,因此,合理控制气井产气量可以减少硫微粒在地层中的沉积,降低对地层的伤害,提高高含硫气藏采出程度.     

天然气水合物非成岩出砂储层砂流数值模拟

天然气水合物(可燃冰)作为新兴洁净能源,受到全世界的重视,由中国地质调查局组织实施的中国海域天然气水合物第二轮试采取得成功,并超额完成目标任务.当前,中外天然气水合物模拟器开发和相关研究虽然有通过力学耦合描述"砂"的行为,但大部分都没有涉及"砂"的流动过程.针对天然气水合物分解后,储层多孔介质中"砂"流动过程的数值模拟,通过通用储层渗流模拟器GPSFLOW,实现水、气(甲烷)、砂三相三组分模拟,把砂当做一种非牛顿流体,即为一组分也是一个相态,按宾汉流体进行模拟,初步探讨砂流过程模拟的理论方法和模型实现方案,并通过理想模型进行验证.结果表明:相较于其他出砂数值模拟研究方法,提出的砂流模拟方法简单高效,能够有效地模拟砂流过程,后续通过耦合水合物开采渗流模型,有望实现对水合物开采过程中砂流的准确模拟.     

气井及凝析气井连续携液模型的统一

气井及凝析气井积液是气田开发过程中的一个严重问题,目前关于气井连续携液模型种类繁多,且缺少富含凝析水的定向凝析气井临界携液流量模型。本文在目前广泛采用的Li Min携液模型基础上,推导出了富含凝析水的定向凝析气井临界携液流量模型,并将现有的气井和富含凝析水的凝析气井临界携液流量模型进行了统一。研究认为,在计算富含凝析水凝析气井的临界携液流量时,气井携水比携油困难,所以只需达到最小携水产气量即可,无需考虑油、气、水三相复杂相态变化。同时发现,由于定向气井存在着管斜角,使得定向井的临界携液流量要比直井大得多。气井及凝析气井连续携液模型的统一,极大的方便了现场工人及相关科研工作者的计算。     

流场诱导下新疆某凝析气集输管道内腐蚀模拟研究

由于冲蚀的影响,新疆某凝析气集输管道出现了多处刺漏,这使得管线的输运系统存在着很大的安全隐患。在凝析气管道输运过程中流道变化位置亦存在着高压与速度多元化的特点。因此,于该工况下的两相流模拟采用了基于EULER模型与相耦合SIMPLE算法的二维计算流体动力学（CFD）程序。计算结果表明了如三通管、大小头及弯头等流体介质流向突变处为冲蚀较严重区域。求解方法得出的结果与实测值吻合得较好。该研究对于掌握凝析气在管道内流态变化具有重要意义。