非常规储层孔隙网络两相流动模拟研究

针对非常规储层多相渗流微观机理认识不清且室内实验开展困难的问题,基于星形截面流体微观赋存模型,结合高性能图论算法和开源可视化表征软件,在考虑活塞式驱替、卡断填充、协同式填充、带油膜充填等孔喉微观填充机理基础上,建立孔隙网络两相流动模拟方法;并运用该方法模拟了初次排驱和不同润湿性条件下的水驱油过程,实现了对孔隙网络内非润湿相连通关系的动态监测,表征了剩余油的三维空间展布,计算得到相对渗透率曲线和毛细管力曲线。通过对比计算获得的相对渗透率曲线与室内实验获得的相对渗透率曲线,验证了建立的孔隙网络两相流动模拟方法的有效性和准确性。运用建立的孔隙网络两相流动模拟方法对吉木萨尔页岩储层的复杂油水两相流动机理进行了探讨。结果表明：吉木萨尔页岩储层两相流区域狭窄,残余油饱和度高,水相存在“渗透率圈闭”现象。研究结果为非常规储层两相流动模拟提供了有效方法。     

页岩储层两相流体润湿滞后对流动阻力的影响

通过揭示两相流体润湿滞后对启动压力和流动阻力的影响机理,基于静态润湿滞后方程及动态接触角方程,分别建立了两相流动中气泡/液滴欲移动时的启动压力模型和运动后的流动阻力模型。基于前人实验数据,应用建立的模型,分别计算得到由润湿滞后引起的不同温度和压力下的启动压力,以及不同孔隙尺度、黏度和表面张力下的流动阻力。结果表明,在页岩纳米级孔隙中,由于孔喉细小,静态润湿滞后和动态润湿滞后引起的启动压力和流动阻力较大,均不可忽略;动态润湿滞后引起的流动阻力大于静态润湿滞后引起的启动压力,且随着流速增大,这种流动阻力也持续增大,但增速幅度逐渐降低。该研究为页岩储层两相流体启动压力和流动阻力的精确表征提供了数学模型,将为页岩气开发及页岩储层中CO₂地质埋存的准确数值模拟提供部分理论基础。     

激光显微光谱分析中自吸效应的研究

激光显微光谱谱线强度与所研究原子浓度间没有确定的简单关系，其主要因素是激光显微光谱有自吸现象。本文提出通过理论模型进行自吸修正，使实验观测谱线轮廓转为无自吸校正曲线。该方法对改善ＬＭＥＳＡ的分析灵敏度，精确度很有用。     

沸腾态气-液-固搅拌槽内宏观混合时间的研究

在直径为0.476m的椭圆底搅拌槽内,采用电导率法研究了沸腾态气-液-固三相体系内混合时间特性。主要考察分散相(气体、颗粒)和功耗对混合时间的影响。实验结果表明：沸腾态搅拌槽内,同转速条件下,颗粒体积分数对单位质量功大小影响较小;仅转速高于480r/min范围内,表观气速增加,体系单位质量功略有下降。颗粒临界悬浮转速随颗粒体积分数的增加而增加,但不随表观气速的变化而发生变化。沸腾态气-液-固三相体系内,混合时间随表观气速或颗粒体积分数的升高而延长。     

电弧炉底吹搅拌混合特性的水模型研究

用实炉为３０ｔ电弧炉，缩尺为１：７的水模型确定了底吹气体流量，喷嘴孔径及孔数，喷嘴布置方式，液体深度对溶液均匀混合时间的影响，结果表明，底吹气体搅拌能密度增大，溶液均匀混合时间短，二者间的关系可用回归方程ｒ＝ｋε＾－ｎ表示；搅拌能密度相同时，均匀混合时间随喷吹点的增加而缩短，最佳喷吹点为中心圆及电极圆４孔，最佳喷嘴孔径为１．０～１．５ｍｍ均匀混合时间随溶液深度的降低而缩短。     

地下水咸淡水混合带动态特性试验研究

应用电导率法,通过大型移流弥散砂槽模型试验,成功地测到了混合带,并对混合带及其动态特性进行了观测、分析和研究,在总体水头的水平梯度方向与浓度的水平梯度方向（弥散的反方向）相反的条件下,得到了咸水入侵进慢退快、混合带发展演化过程中有回咸现象以及介质分层、高浓度等试验的部分规律。部分成果对滨海地区水资源的规划、管理和海（咸）水入侵的预防、治理以及移流弥散问题的物理模型、数学模型的研究有参考意义和实际应用价值。     

超细煤粉-水-渣油三元混合燃料的流变行为研究

使用适当的分散剂和乳化剂制备出两种超细煤粉、水、渣油三元混合燃料（Ｏ／Ｗ型和Ｗ／Ｏ型）。水基混合燃料的组成为ｍ油：ｍ煤：ｍ水＝４：２：４，油基混合燃料的组成ｍ油：ｍ煤：ｍ水＝５：２：３。流变行为的研究结果发现水基混合燃料的流变特性符合Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ模型，而油基混合燃料的流变特性符合Ｂｉｎｇｈａｍ模型。两种混合体系粘度的温度依赖关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ等式，水基混合体系的流动化能     

低渗透储层不同级别孔隙中流体动用规律研究

为了认识孔隙中油水两相流动规律,设计了可视化微观玻璃仿真模型水驱实验,直观观察了不同级别孔隙中油水的流动情况;并对不同渗透率级别的岩心样品进行了水驱油实验及核磁共振分析,定量研究了岩心水驱过程中不同孔隙中油的动用规律。结果表明:①水驱油在孔道中主要是以活塞式及非活塞式进行驱替。在部分大中孔道中,由于孔隙的不规则,发生非活塞式驱替,产生膜状残余油或者卡断油滴;而经由小孔道时,则极易形成绕流,从而导致小孔道形成段塞式剩余油;②在同类渗透率的岩心中,大、中孔隙对采出程度作主要贡献,而在不同类渗透率的岩心中,渗透率越大的岩心,其占有大中孔道的比例就越大,则其水驱采出程度越高,最终采收率也越高。     

降雨条件下含大孔隙土柱水-气两相流试验

为揭示降雨条件下含大孔隙土中水—气两相流运移机制,基于室内人工降雨试验,通过自行设计试验装置并借助各类试验设备,对不同工况下大孔隙和基质域的含水率、孔隙水压力、孔隙气压力分别进行实时监测.结果表明：大孔隙的存在可明显加快水分入渗速率,使土柱湿润锋呈现漏斗状,大孔隙附近水分入渗速率明显较快(即产生优先流),但是降雨需持续一定时间才会产生优先流;模型箱底部边界开通有利于气体的排出,可降低孔隙气压力,从而更有利于水分的入渗;大孔隙存在情况下,增加降雨强度可加快优先流的产生,使水分更快地沿着大孔隙入渗至土壤深层,并沿着大孔隙壁向周围基质扩散.此外当降雨强度大于水分入渗速度时,会在土体表面形成积水,一定程度上增加孔隙气压力.     

氨基酸与甲醇-水混合溶剂的相互作用

本文采用改进的Ｒｏｓｅ釜测定了在３３３．１５及３３８．１５Ｋ下，氨基乙酸、ＤＬ－氨基丙酸在甲醇水溶液中的汽液平衡数据．计算了各双液组成下溶剂组分的活度系数以及氨基酸与溶剂组分间的相互作用参数．探讨了溶液内部粒子间的相互作用规律，得到了一些具有理论价值的结论     

火山岩气藏气水动态渗吸效率研究新方法

火山岩气藏孔、缝发育且多为含水气藏,为研究火山岩气藏开发过程中的气水动态渗吸作用及其影响因素,综合运用岩石物理模拟试验、核磁共振及离心试验技术建立一套定量研究火山岩动态渗吸效率的新方法,并应用大庆火山岩气田的实际岩心试验验证方法的可行性。结果表明:动态渗吸效率随驱替速度的增加先增大后减小,在流速为0.04 mL/min时达到渗吸作用和驱替作用的动态平衡,并实现渗吸效率的最大化;渗吸效率随初始含水饱和度的增加而降低;同一岩心在不同状态下的渗吸效率不同,干岩心的静态渗吸效率最大,其动态渗吸效率次之,束缚水条件下岩心的渗吸效率最低。     

低渗透砂岩油藏渗吸采油技术

为了提高低渗透油藏采收率,分析了影响采收率的因素,低渗透油藏的主要特点是是储层物性差(孔隙度低,渗透率低)、地层流体自然渗流能力差、产能低、产能递减快。水的自发渗吸对提高低渗透油藏采收率十分有利,通过渗吸实验研究了低渗透砂岩油藏渗吸规律,结果表明亲水岩心渗吸量与时间呈指数增加关系,渗吸采收率受岩样接触面积、孔隙度、渗透率等因素影响,渗吸采油将为低渗透砂岩油藏的开发提供新的思路,该成果对提高低渗透油藏采收率具有重要意义。     

富有机质泥页岩有机质孔隙研究进展

泥页岩有机质孔隙是页岩气储层的主要孔隙类型,是页岩气的富集关键因素之一。近年来对有机质孔隙成因、控制因素及页岩气储层的储渗性能研究取得了较大的进展,研究表明:有机质孔隙的成因包括干酪根生烃形成的孔隙与沥青裂解形成的孔隙2种类型。根据有机质孔隙大小,可分为大孔、中孔(介孔)与微孔。页岩气以吸附态赋存在微孔、介孔中,以游离态保存在大孔中。吸附态主要发生在孔径10nm的孔隙中,大孔中游离态烃以非达西渗流方式流动。有机质的成熟度处于0.9%~3.6%、腐泥组与镜质组显微组分、有机碳质量分数2.0%是有机质孔隙发育的有利条件;压实程度较高、较高的流体压力、脆性矿物含量高的泥页岩是有机质孔隙保存的有利条件。     

松辽盆地页岩油藏可动油特征研究

针对松辽盆地青山口组一段页岩油藏19块岩样,开展高速离心和核磁共振实验,建立了储层可动油评价方法,揭示了目标页岩油藏可动油特征;结合高压压汞实验和扫描电镜实验,从孔隙结构角度分析目标油藏可动油特征的原因。结果表明：随着渗透率降低,实验岩心T2谱右峰比例减少,可动油变少。区块一岩心可动油百分数平均17.88%,区块二岩心可动油百分数平均14.56%;不同渗透率岩心均含有一定量微米级渗流通道,两区块岩心中微米喉/缝控制的可动油分别为9.34%和5.7%;0.10～1.0微米喉道控制的可动油比例较低,区块一平均为4.05%,区块二平均为3.22%;小于0.1微米喉道控制的可动油比例区块一为4.49%,区块二为5.64%。高压压汞表明目标页岩油储层基质喉道非常小,主要喉道分布在5纳米～30纳米之间,6块岩心平均喉道半径为30纳米;扫描电镜结果表明,目标页岩油藏基质致密、喉道小,多数孔隙呈孤立状,部分储层发育裂缝隙、间裂缝等微裂缝,非均质性强;储层发育一定比例微裂缝,因此离心力较小时能驱出一定量的原油,但储层基质整体致密,喉道小,导致其总可动油比例较低。     

吉木萨尔页岩油藏人工裂缝渗透率变化规律

为研究吉木萨尔页岩储层人工裂缝渗透率在油藏生产过程中的变化规律,基于新疆吉木萨尔页岩油藏储层条件,开展不同闭合压力、不同岩性、不同铺砂浓度对裂缝渗透率影响实验.结果 表明:随着油藏开发程度不断加深,人工裂缝渗透率逐渐降低,主要分为两个阶段,且不同铺砂浓度存在差异.第一阶段:高铺砂浓度下闭合压力小于20 MPa,低铺砂浓度下闭合压力小于15 MPa,支撑剂嵌入和破碎共同导致渗透率急剧降低,降低幅度分别为60.16％、82.21％.第二阶段:高铺砂浓度下闭合压力20 ～35 MPa,低铺砂浓度下闭合压力15 ～35 MPa,仅发生支撑剂破碎使得渗透率下降相对较慢.同时,由于泥岩强度较粉砂岩强度更大,支撑剂嵌入深度较低,使得在同等条件下,泥岩储层比砂岩储层的人工裂缝渗透率更大.     

高温低渗油藏中表面活性剂溶液渗吸效果影响因素研究

为进一步探究高温低渗油藏中表面活性剂溶液渗吸机理,以高温低渗的头台油田扶余油层为例,以渗吸过程中黏附功降低因子以及毛管力与重力比值N-1B为评价指标,通过实验研究了表面活性剂溶液组成、裂缝发育程度和岩石渗透率对渗吸效果的影响。结果表明:表面活性剂可有效改善岩心渗吸效果,但选择表面活性剂时,应在改变界面张力降低黏附功、提高洗油效率的同时兼顾界面张力对毛管力的影响,不应一味追求过低油水界面张力。类似扶余的低渗透裂缝性储层,随裂缝系统发育程度增加,毛管力与重力比值N-1B增大,基质岩石与裂缝系统之间的交渗速度加快,达到平衡时间缩短,渗吸采收率增加。实验岩心渗透率范围内,随岩心渗透率增加,油水交渗速度加快,渗吸达到平衡时间缩短,渗吸采收率增加。     

盐间页岩盐离子扩散对自发渗吸驱油的影响--以潜江凹陷潜江组页岩为例

潜江凹陷盐间页岩富含石盐矿物,遇到水后迅速发生盐溶解、扩散,目前对于盐离子扩散对自发渗吸驱油的影响尚不清楚。以潜江凹陷的钙芒硝质盐间页岩、白云质盐间页岩和泥质盐间页岩样品为研究对象,开展页岩油储层逆向自发渗吸实验,采用低场核磁共振测试仪监测盐间页岩的渗吸过程中的油相变化。实验结果显示渗吸水进入盐间页岩后,将孔隙中的油以油滴的形式置换、排驱出来,具有小孔吸水、大孔排油的特征。初期小孔原油排出速率较高,大孔或微裂缝中的原油含量基本不变,但随着小孔原油排出速率的下降,新生的大孔或微裂缝中原油逐渐减少。此外,渗吸过程中,骨架结构中石盐矿物迅速溶解,产生大量的溶孔、裂缝。然而,量纲分析结果表明渗吸速率与石盐矿物含量具有负相关关系,石盐矿物含量越高,渗吸速率越低。石盐矿物的溶解引起颗粒崩落,堵塞基质孔隙,对储层产生了伤害作用,反而不利于孔隙中原油向新生溶孔、裂缝中迁移。研究了盐间页岩油储层中的盐的溶解、扩散机制及其对油动态迁移特征的影响,对盐间页岩的压裂液返排制度的建立和提高页岩油产出具有重要意义。     

吉木萨尔页岩油藏人工裂缝导流能力动态变化规律

为研究吉木萨尔页岩油藏人工裂缝导流能力动态变化规律,基于新疆吉木萨尔页岩油藏储层条件,采用钢板、岩板和粒径相同的陶粒和钢砂,开展不同闭合压力裂缝导流能力实验。结果表明:随着闭合压力增加,裂缝导流能力逐渐降低,导流可分为3个阶段。第一阶段,闭合压力小于20 MPa,支撑剂被压实;第二阶段,闭合压力为20～60 MPa,支撑剂随着闭合压力增加嵌入岩板深度增加;第三阶段,闭合压力为30～60 MPa,支撑剂随着闭合压力增加破碎率逐渐增大。裂缝导流能力降低的因素主要有3个:支撑剂被压实、支撑剂嵌入岩板和支撑剂破碎,影响程度及大小为压实(72.03%)>嵌入(14.28%)>破碎(8.64%)。     

表面活性剂对长庆超低渗砂岩油藏化学渗吸的影响

以长庆油田超低渗储层Y284区块为研究对象,通过静态渗吸、油水界面张力、润湿性以及油水黏度比测量等实验,研究了表面活性剂性能对化学渗吸采收率的影响。结果表明:在超低渗Y284砂岩储层中,阴离子型表面活性剂的渗吸效果最好,并且阴离子亲油基碳链长度的增加可以增强渗吸作用;溶液p H大于两性离子等电点时,甜菜碱型表面活性剂可促进渗吸作用;阳离子表面活性剂不适用于砂岩油藏的化学渗吸采油中;当界面张力处于10-1m N/m数量级时,界面张力下降,渗吸采收率升高,当界面张力处于10-2m N/m数量级时,界面张力上升,渗吸采收率升高;表面活性剂可以改善岩石表面润湿性,增强渗吸作用;给出了油砂静态渗吸的毛管数表达式,润湿相黏度的适当增加或非湿相黏度的降低有利于毛管数的增加,可以增大渗吸采收率。     

泥岩裂缝性储层应力敏感性实验研究

为准确评价泥岩裂缝性储层在不同压力条件下的应力敏感性,在理论研究基础上,对基质渗透率非常低的天然泥岩进行人工造缝,模拟地下泥岩裂缝状态,采用氮气作为流动介质通过高温覆压孔渗测定仪实验测量不同外压条件下造缝后泥岩岩心渗透率变化规律。实验结果表明：泥岩裂缝的渗透率随外压和内压增大呈非线性函数关系变化。外压敏感指数远大于内压敏感指数。不论是外压还是内压作用,都呈现出加载过程中的敏感指数大于卸载过程中的敏感指数。