三元复合体系乳状液在孔隙介质中渗流的数值模拟

根据三元复合体系乳状液在孔隙介质中的流变方程和渗流力学理论,建立了乳状液在孔隙介质中的渗流方程。在ANSYS应用软件对非稳态热传导数值模拟的基础上,对热传导系数矩阵进行了相应的调整,用数值分析的方法模拟了乳状液在地下渗流规律。对乳状液在一区块内渗流进行数值模拟,得到了井间的压力分布曲线和区块模型中的压力分布情况。图2,参12。     

变渗透率条件下低渗介质非稳态压力变化特征

基于低渗透介质中流体渗流速度和压力梯度的二项式关系,提出了低渗透介质的渗透率变化函数,建立了流体在低渗透介质中渗流的运动方程和相应的非稳态渗流数学模型.采用隐式差分格式形成了渗流方程的数值求解形式.求解分析表明:二项式系数对压力及压力导数有着较大的影响,系数值越大,渗透率变化函数值越大,相应实际的渗透率值也越大;在等产量条件下,压力及压力导数变化幅度较小.对比采用拟线性流动规律计算得到的压力及压力导数,变渗透率条件下的压力及压力导数变化较缓,启动压力梯度的影响较小,更能反映低渗透介质的压力变化动态.     

低渗透多孔介质变渗透率数值模拟方法

 根据流体在低渗透多孔介质中的渗流特征,建立了低渗透多孔介质数学模型,通过引入无因次渗透率变化系数描述低速非达西渗流规律,并基于黑油模型数值模拟系统,开发了低渗透多孔介质变渗透率数值模拟软件。采用矿场实际数据,分别使用达西渗流、考虑启动压力梯度为常数的拟线性渗流和变渗透率渗流模型,对五点井网进行模拟计算,对比分析了不同渗流规律下的油井产油量、含水率、含油饱和度及不同时间的地层渗透率分布。结果表明,变渗透率渗流模型计算的油井产油量、含水率和含油饱和度分布介于达西渗流和拟启动压力梯度渗流模拟结果之间,油水井附近地层渗流能力强,远离主流线地层渗流能力弱;井距越小,地层渗流能力越强;流体在低渗透多孔介质的渗流过程中,达西渗流仅发生在井筒附近小面积区域内,地层大部分区域发生变渗透率渗流,且占据了地层渗流的主导地位,变渗透率数值模拟方法弥补了其他方法未考虑渗透率变化因素的不足,变渗透率数值模拟软件能够更准确地预测流体在低渗透多孔介质中的流动特征。     

多孔介质中稠油的非线性渗流特征实验与分析

针对多孔介质中稠油的渗流规律及稠油启动压力的测定方法展开研究,利用质量守恒原理及修正的达西定律建立了一维多孔介质中稠油的不稳定渗流压力变化规律数学模型,提出了一种多孔介质中稠油启动压力的不稳定测定方法。在此基础上,利用室内实验完成了3种渗透率及3种原油黏度组合时的稠油启动压力测定;并预测了这几种组合条件下稠油的拐点温度。研究结果表明:同一介质内,随温度增加稠油的启动压力逐渐降低,原油黏度的增大,拐点温度呈指数递增;同一种原油,随渗透率的增大,原油拐点温度逐渐降低。井楼一区III8-9层高温度拐点主要分布于油藏北部以及中部,原油流动能力较差。油藏东部温度拐点相对较低,稠油在地层内的流动能力强。     

薄层低品位油藏孔隙结构及渗流特征

薄层低品位油藏的油层厚度比较薄、埋藏比较深、渗透率比较低、储量丰度低、开采难度大。通过物理模拟实验研究了薄层低品位油藏的孔隙结构特征、两相渗流规律、启动压力梯度和岩石压缩性的变化规律,重点分析了不同渗透率毛管压力曲线的变化、不同渗透率相对渗透率曲线的变化规律、启动压力梯度对储层物性的影响、流动系数之间的关系、围压与渗透率之间的变化规律等。结果表明,薄层低品位油藏的孔隙结构及渗流特征与中高渗油藏有很大不同,启动压力梯度和压力敏感性影响很大,必须选择合理的注采压差和注采井距,建立有效的驱替压差,才能克服启动压力梯度和压力敏感性的不利影响,改善开发效果。     

基于毛管束模型的启动压力梯度分析与计算

针对低渗岩心渗流规律研究和室内实验测定中准确计算启动压力梯度的方法,提出启动渗透率的概念,认识到启动压力梯度和启动渗透率在渗流过程中是变化的,对冀东油田低渗透岩心通过稳态"流量-压差"法进行驱替实验,建立了用于分析启动压力梯度变化规律的毛细管束模型。对实验结果处理和分析,研究结果表明启动压力梯度和启动渗透率随流量的增加而增加;并且增加的幅度逐渐减小。由启动压力梯度和流量的关系计算出了不同实验岩心的最小启动压力梯度、拟启动压力梯度及对应的启动渗透率,得到启动压力梯度与岩心渗透率呈幂函数关系的经验公式;并将一维实验结果应用于平面径向流中,指出启动压力梯度随距离增加而减小,并得到启动压力占总驱替压差的比例。     

低渗透砂岩石油渗流的微观模拟实验研究

采用天然低渗透砂岩微观模型,通过与实际地质状况较为相似条件下的油驱水实验,模拟石油在低渗透砂岩孔隙内的渗流,分析和探讨了低渗透砂岩孔隙介质中石油的微观渗流机理。研究结果表明,石油在低渗透砂岩中渗流路径曲折复杂,运移渗流模式有稳定式、指进式和优势式3种;石油在低渗透砂岩中渗流存在启动压力梯度,启动压力梯度与砂岩孔隙度关系复杂,而与砂岩渗透率有很好的相关性;石油的渗流速度与驱替压力呈很好的相关性,石油以相同速度在不同渗透率级别的砂岩内渗流时所需要的驱替压力随砂岩渗透率的增大而降低。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征,根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论,建立了室内实验规模的出砂数学模型,并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明,实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明,渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂;胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素,砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度;渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈"S"形;在运移过程中,砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

三元复合体系乳状液渗流对采收率影响

基于对三元复合体系乳状液渗流特征和压力动态特征的深入分析,找出了乳化作用对三元复合体系驱油效果影响的控制因素,建立了描述三元复合驱乳状液形成条件和描述影响驱油效率的乳化启动、乳化携带作用的数学模型;建立了描述影响波及效率的三元复合体系非牛顿型乳状液粘度数学模型和乳状液渗流引起水相渗透率降低系数数学模型。在此基础上,根据建立的二维剖面非均质正韵律油藏模型,对乳化作用对驱替效率和波及效率的影响进行了定量研究,模拟结果表明,乳化启动、乳化携带作用提高了驱油效率,乳状液的高粘度和乳状液渗流引起的水相渗透率降低改善了中低渗层的分流量,提高了波及效率,乳化对波及效率和驱动效率的提高程度与乳化程度有关。研究结果对于三元复合驱方案设计和生产动态预测具有重要指导作用。     

基于温度与压力双重作用的致密储层渗透率定量评价模型

为了建立油气开采过程中,储层渗透率随温度、孔隙压力变化而改变的定量评价模型,假定岩石仅产生弹性变形,根据多孔介质弹性力学理论,推导出岩石孔隙体积和尺寸的应力-应变关系;再应用管流模拟渗流,根据Kozeny-Carman方程得到渗透率随温度、孔隙压力变化的定量计算模型.针对常规渗透率测试存在的问题,改进实验方法,模拟真实储层温度压力条件,开展了岩心力学和渗透率同步实验.研究结果表明,模型计算的渗透率损失与实验测试结果吻和良好.模型适用于裂缝不发育的致密岩石在弹性变形范围内的渗透率定量计算.随着油气采出,孔隙压力下降,导致渗透率减小,而地层温度降低,导致渗透率增大,这两方面对渗透率的影响具有相互抵消的作用.因此,由于温度、孔隙压力变化引起的储层岩石渗透率总体变化很小,一般不超过±2％.     

低渗透油藏启动压力梯度新算法及应用

针对目前大多数低渗透油层的渗流研究都是通过岩芯驱替实验得到渗透率与启动压力梯度的关系,不仅费时费工,而且考虑的因素比较单一的问题。通过对中国西部某低渗油田不同渗透率岩芯室内驱替实验,从流体在低渗透多孔介质渗流机理出发,对实验数据进行处理和回归分析,建立了新的物理模型,提出了一种求解启动压力梯度的新方法,得到求解低渗透油藏启动压力梯度数学模型。由数学模型可以得到启动压力梯度的主要影响因素是驱动压力梯度、流体的流度,启动压力梯度与前者成正比关系,与后者成反比关系。利用求解启动压力梯度的数学模型,结合低渗透油田实际,研究了启动压力梯度对单井产量、极限注采井距和含水上升率的影响。     

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。     

应力敏感性低渗透地层渗流规律研究

基于低渗透油藏渗流特征,针对具有应力敏感性的低渗透地层垂直裂缝井,采用三线流分析方法,建立了带有启动压力梯度和渗透率变异系数的渗流数学模型。应用此模型可描述裂缝内和地层内的渗流规律,计算结果表明随着介质变形系数的增大,井底压力-流量关系曲线逐渐偏离线性关系,介质变形系数越大,在相同的井底压力下,渗流流量越小;同时,随着介质变形系数的增大,地层压降幅度也增大,任一流量下,介质变形系数越大,靠近裂缝面位置处的地层压降幅度也越大。     

存在启动压力梯度时的合理注采井距确定

由于流体在低渗透油藏中渗流存在启动压力梯度,在确定低渗透油藏合理注采井距时如何考虑启动压力梯度的影响,是提高低渗透油藏开发效果的主要研究内容之一。根据等产量一源一汇渗流理论,获得了注采单元主流线中点处的最大压力梯度计算式,结合启动压力梯度与渗透率的关系建立了低渗透油藏合理注采井距的确定方法,得到不同渗透率和注采压差下合理注采井距理论图版。实例应用结果表明,所述方法简单实用,分析结果与油田实际情况基本一致。     

低渗透非达西流场中溶质运移实验及数值模拟

为了更好的研究低渗介质中污染物的运移规律,运用低渗岩芯中溶质运移实验,比较了不同启动压力梯度下溶质运移规律及其特征,并应用所建立的数学模型模拟了饱和的低渗岩芯中溶质运移过程。结果表明:不同质地的低渗岩芯,其启动压力梯度不一样,启动压力梯度越大,流速越小,水动力弥散作用对溶质运移的影响更加明显,应用对流扩散方程可以很好的模拟溶质在低渗岩芯中运移的过程。     

红黏土三维孔隙结构建模与渗透性能分析

为探讨土的微观孔隙网络和渗流,通过高斯随机场二相化理论来表征孔隙介质基质与孔隙的方法,构建了满足真实土体孔隙率和孔径分布,且具有随机形态的三维孔隙模型。基于所建模型,采用数学形态学图像分析方法,提取与渗流有关的参数,并采用Kozeny-Carman方程计算了模型的渗透率,结果表明：与实验数据相比结果相近,验证了该方法的可行性。可见研究为孔隙介质微观建模与渗流分析提供了一种新的思路与方法。     

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。     

基于多孔介质中聚合物弹性的相渗曲线研究

聚驱相对渗透率曲线对进一步认识聚合物驱的渗流规律具有重要意义,但现有研究并未充分考虑聚合物在多孔介质中的弹性,因此对传统计算方法的聚合物弹性进行修正。设计了一种弹性恢复实验,测定消除弹性后的纯黏压差,来计算聚合物在岩芯中的弹性黏度。将聚合物的弹性以弹性黏度的形式引入相对渗透率曲线的计算。结果表明不考虑弹性黏度,计算的水相相对渗透率偏小。测定了不同分子量和不同浓度聚合物的相对渗透率曲线。结果表明分子量越大,弹性黏度越大;浓度越高,弹性黏度越大。弹性黏度的增大会使油相相对渗透率增大,水相相对渗透率降低,残余油饱和度也随之降低。另外,此方法与传统J.B.N.方法相比,计算的相对渗透率曲线不受到流速的影响,计算结果更加可靠。     

多孔介质中滞留聚合物分子的粘弹效应模型

本文对三种不同的人造岩心用部分水解聚丙烯跳胺溶液进行了流动试脸,发现在水泥和环衷树脂胶结的不均质石英砂岩心中具有粘弹效应;而在致密的磷酸铝烧结的刚玉砂岩心中未发现粘弹效应。根据测出的残余效应系数分析,认为这可能与岩心的孔隙结构、渗透率等因素有关。对存在粘弹效应的岩心,基于开尔文模型,作者提出了多孔介质中滞留聚合物分子产生回复形变的教学模型。对于试脸曲线,用最小二乘法拟合出流量与时间的关系式,它与聚合物分子回复形变的数学模型具有一致形式,于是本文从理论上论证了滞留有聚合物分子的多孔介质中,在降低水的流动压差至稳定后,流量随时间呈指数变化的规律是滞留聚合物分子的粘弹性造成的。     

不同测试条件下原油流变性实验研究

利用RV2 0旋转粘度计和原油渗流流变性测试仪 ,在不同条件下对 4种脱气原油的流变性进行了测试。结果表明 ,用 3种不同测试方法测得的原油视粘度明显不同 ;用旋转粘度计测试的视粘度最低 ;毛细管内的原油粘度次之 ;多孔介质内渗流时原油的视粘度最高。原油在多孔介质内渗流时 ,渗透率越低 ,原油视粘度越高 ,并且表现出非牛顿流体特性及存在着初始压力梯度。原油组分、试验温度、岩石孔隙结构等因素对原油的流变性影响最大 ,采用天然岩心测试地层条件下原油的流变性 ,其测试结果对油田开发才有指导意义