碳酸盐岩气藏气体单相渗流特征实验研究

针对碳酸盐岩气藏含水条件下的渗流机理与常规气藏相比表现出的不同的非线性渗流特征问题,以X气藏4块全直径岩心为研究对像,以渗流理论为基础,在常温常压条件下开展渗流机理实验测试及分析,掌握碳酸盐岩气藏的非线性渗流特征及影响因素。研究结果表明:碳酸盐岩含水气藏气体渗流普遍存在4种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流和高速非达西渗流;随岩心含水饱和度增加,气体渗流表现出阈压效应增强、滑脱效应减弱、高速非达西流效应增强的特点。     

低渗透气藏低速非线性渗流数值模拟研究

大量实验表明,低渗气藏流体在低速渗流时不仅要克服启动压力梯度,而且还受到气体滑脱效应的影响.基于低渗气藏的这一渗流特征,建立了考虑启动压力梯度和气体滑脱效应的低渗低速非线性渗流数学模型及其有限差分方程,并编制数值模拟软件,对比研究了四种情况:(1)不考虑启动压力梯度和气体滑脱效应;(2)仅考虑启动压力梯度;(3)仅考虑气体滑脱效应;(4)考虑启动压力梯度和气体滑脱效应.数值模拟结果表明:情形(3)的累计产量最高,情形(4)次之,情形(1)第三,情形(2)最低.这一结果说明启动压力梯度和气体滑脱效应对低渗气藏的生产影响很大,由此证明了模型的正确性和适用性.     

应力与温度综合作用的煤岩渗透机理

为评估深部煤岩的瓦斯抽采特性,探究不同条件下煤岩渗透率演化规律,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同平均有效应力和不同孔隙压力下温度升高的三轴渗流实验.基于分形理论表征温度引起的煤岩孔裂隙扩展和滑脱因子变化情况,进一步考虑压缩变形及滑脱效应对煤岩渗透率的影响,建立应力与温度综合作用的煤岩分形渗透率模型.结果表明:1)随温度升高煤岩整体具有压缩效应,渗流通道减小,渗透率先急剧下降后趋于平缓.2)在相同温度下煤岩渗透率随平均有效应力的增大逐渐减小,随孔隙压力增大先急剧减小后趋于平缓.煤岩裂隙压缩系数C_f随平均有效应力增大逐渐减小,随孔隙压力增大煤岩裂隙性系数具有相同的变化趋势.3)新建渗透率模型的计算值和实测值基本一致,其理论机理适用性及数据匹配度均优于Lu模型,该模型可以较好表征多因素影响下的煤岩渗透率演化规律.4)孔隙压力较低时,滑脱效应较为明显,且在孔隙压力升高初期考虑滑脱效应的煤岩渗透率曲线比不考虑滑脱效应的渗透率曲线更接近实验测量值.     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的.对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著.在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础.     

大庆火山岩孔隙结构及气水渗流特征

利用CT成像、恒速压汞、核磁共振、铸体薄片等实验技术,对大庆火山岩岩石的孔隙结构和气水渗流特征进行了分类研究.研究表明:大庆火山岩孔隙结构复杂,喉道细小,孔隙易被喉道控制,喉道大小决定储层的渗透性,储集空间可以分为孔隙型、裂缝型、致密型三种类型,不同孔隙类型岩样的储集空间、气水渗流特征明显.大庆火山岩残余水饱和度较高,气水渗流显著特征是裂缝型岩样两相渗流区间小,但在高含水饱和度下,气相仍具备一定的渗流能力,表明裂缝具有较好的导流能力,孔隙型岩样两相渗流区间较大,在残余水饱和度下,气相相对渗透率较高,储渗物性较好;随含水饱和度的增加,两种类型的岩样气相相对渗透率下降均比较快.     

氮气在水饱和岩心中的渗流规律

用带有刻度的气液分离装置研究了氮气在不同含水饱和度岩心中的流动特性及突破规律。实验结果表明,当气体注入压力一定时,液体流出量缓慢增加,气体突破之前伴随液量的突然增大;在所研究的时间范围内,各阶段气体平均流速呈幂指数增加。随着注入压力的增加,气体在岩心中的突破时间变短,排出液量增大,表明气体在岩心中的流动速度增加,波及体积增加,且各阶段的流速仍呈幂指数变化,这说明气体的流动特性随其侵入量的变化而变化。随着压力的增加,岩心气体视渗透率先快速增加,然后趋于平缓,这是压缩引起的气体滑脱效应减弱所致;而完全饱和水的岩心随着残余水饱和度的降低,气体视渗透率先缓慢增加,当含水饱和度降到一临界值时,视渗透率迅速增大,这是空间增大引起气体的滑脱效应增加所致。     

基于非理想气体流动模拟的无烟煤纳米孔隙中CH_4流动规律

基于沁水盆地南部无烟煤纳米尺度渗流网络模型,开展了考虑滑流、扩散、气体解吸/吸附和达西流动的CH_4运移渗流物理仿真模拟,探讨了无烟煤纳米孔隙视渗透率和CH_4的微观流动形态.研究发现,渗流物理仿真模型量化了滑流、扩散以及气体性质对视渗透率的作用,受CH_4滑流和扩散的影响,无烟煤纳米孔隙的视渗透率大于达西渗透率.无烟煤纳米孔隙视渗透率与切向动量协调系数(β)、气体压力和孔径具有显著的负指数关系;Knudsen数(Kn)随气体压力降低和孔径减小,以非线性趋势增加,受其影响视渗透率表现为非线性气体压力关系;滑移系数则随β和气体压力的降低而升高.当β0.1、气体压力小于等于8 MPa时,孔径为2～50 nm的中孔和孔径为50～100 nm的大孔中的滑流和扩散作用迅速增大,对CH_4产出和煤层气开发效率至关重要.     

一个低渗透气藏数学模型数值求解法

低渗透气田在我国分布极广,开发此类气田具有重要的现实意义。在考虑低渗透气藏气体渗流的滑脱效应下,建立了低渗透气藏气体渗流数学模型,提出了一种数值求解方法。通过分析与计算,结果表明：该算法具有高精度、稳定性好、适应性强等特点,为低渗透气体渗流研究提供了理论依据。     

低渗气层气体的渗流特征实验研究

通过大量的岩心实验，研究了陕甘宁中部低渗气田某储层岩心中存在残余水时气体的渗流规律。研究表明，低渗岩心中气体的流动存大多种渗流形态，这与低渗岩心的渗透率，含水饱和度以及压力梯度的大小有关。当含水饱和度较低时，仅在一定的压力梯度范围内存在达西渗流。     

含甲烷水合物砂土沉积层渗透性试验研究

为了真实反映甲烷水合物的饱和度及其存在形式对沉积层渗透率的影响,利用自主研制的水合物合成与渗流试验一体化装置,制作天然砂土沉积层,研究沉积层的绝对渗透率随生成的水合物饱和度的变化规律。结果表明:水合物沉积层的绝对渗透率与水合物饱和度之间呈指数递减关系,在较低饱和度下即引起渗透率的急剧降低,随着饱和度的继续增加,曲线变得越来越平缓,在达到试验的最大饱和度时,绝对渗透率下降的幅度最大;水合物在沉积层中主要以占据孔隙中心的模式生成,水合物优先合成于大孔隙,甲烷气体分子优先与大孔隙中心的自由水分子生成水合物。