低渗多孔介质单相液体稳定流动特征实验研究

单相液体的渗流特征是油气渗流研究的基础问题。低渗透介质的渗透率较低,常规的岩心流动实验难以准确测量岩心两端流动压差和出口端流量,致使测定结果与实际发生较大差别。针对低渗透多孔介质的特点,设计了一套适合低渗透岩心单相流体流动的实验装置和方法。通过实验装置和方法,能够保证岩心为单相流体完全饱和,同时能够减小仪器死体积、提高上游压力和出口流量的测定精度。实验发现:在较低压力梯度下,流体通过低渗透岩心时的渗流速度大于0,且为定值;对于同一块岩心,流量与压力梯度之间的关系是一条过原点的直线,所测渗透率小于气测渗透率。研究表明:根据现有的岩心实验,渗流符合达西线性渗流规律。     

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（小于３０％），仅在一定的压力梯度范围内存在达西渗流．当含水饱和度较高时（大于３０％至束缚水饱和度以下），气体的渗流存在非达西渗流的现象．这种非达西流动表现为在较低的压力梯度下为非线性流动，而在较高的压力梯度下为线性流动，即气体的视渗透率随压力梯度的增加而增加，至一定值后，视渗透率基本保持不变，但此时气体的流动规律同达西线性流相比，气体的流动存在附加压力损失．文中还初步分析了低渗岩心中气体流动存在多种渗流形态的原因及其存在的范围．     

特低渗透储层渗流特征和影响因素

为了研究特低渗透储层渗流特征及影响因素,以鄂尔多斯盆地白豹油田为例,对特低渗透岩心的单相和两相渗流特征进行分析.结果表明,特低渗岩心单相渗流具有拟启动压力梯度,渗透率越小,拟启动压力梯度越大;其渗流曲线不再为一条直线,而为下凹型曲线,呈现非达西渗流特征;其流变曲线不是直线,而为上凸型曲线,流体为非牛顿假塑性流体,在较小外力作用下不发生流动,只产生弹性变形,只有当外力大于某值时,流体才发生流动,且具有明显的屈服应力;动极限剪切应力与渗透率的关系表明,动极限剪切应力随渗透率减小而急剧增大;随着剪切速率的增大,视黏度逐渐降低,在剪切作用之后,流体浓度具有变小的特性;油水两相渗流曲线说明束缚水饱和度和残余油饱和度偏高,共渗区较窄,且随着含水饱和度增大,油相渗透率快速下降,水相渗透率缓慢增长.岩心的渗透率大小、润湿性、水锁等因素均对渗流特征有影响.     

低渗多孔介质非达西渗流启动压力梯度存在判识

针对低渗油层非达西渗流规律研究及启动压力梯度预测对低渗油层的开发具有重要的意义,对大量实测的低渗储层岩心单相油和单相水渗流曲线进行了拟合及理论分析。结果表明:通过实验拟合得到的渗流方程,能很好的反映低渗非达西渗流规律;同时,应用边界层理论,论证了拟合方程的合理性及方程中各系数的物理意义,在此基础上,提出了低渗储层存在启动压力梯度的临界平均孔喉最大值半径判据,研究表明:该判据的判别结果与实验结果一致。     

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。     

低渗气藏单相气体渗流特征分析

目前对低渗气藏单相气体渗流规律已有初步认识,但在渗流特征方面大多仅限于定性描述,认为渗流曲线由低压力平方梯度下的上凸曲线段和较高压力梯度下的拟线性段组成,存在拟初始流速、临界压力平方梯度和临界渗流速度,未进行定量描述.利用苏里格低渗气田岩心,通过大量室内气体渗流实验,分析了渗透率对渗流曲线的影响,并得出了拟初始流速、临界压力平方梯度与岩心物性参数之间的函数关系.结果表明:拟初始流速与岩心系数呈线性关系,临界压力平方梯度与岩心系数呈负幂函数关系;最终给出分段描述低渗气藏单相气体渗流曲线的方程组.研究结果为更好认识低渗气藏渗流规律提供了理论依据.     

低渗透非达西渗流临界点及临界参数判别法

临界点作为低渗透非达西渗流由非线性渗流区向拟线性渗流区转变的标志,它界定了两种不同的渗流规律．它的确定对于准确描述低渗透非达西渗流具有重要意义．针对低渗非达西渗流曲线上临界点的难确定以及什么条件下出现非达西渗流问题,进行了较为深入的研究与分析．在大量实验研究的基础上,采用蒙特卡洛数值解法来确定临界点,克服了早期利用图板法确定临界点的不足．同时,提出一种临界参数判别法,用于判定低渗透多孔介质中的渗流形式．为确定低渗透油田开发渗流计算方法提供了理论依据．     

安塞油田长10储层渗流特征研究

为了全面研究陕北低渗透油田—安塞油田长10油藏渗流机理,解决开发过程中渗流阻力大、注水效果差等问题,进一步改善油田开发效果,应用室内高精度微量泵和高精度压差传感器对长10储层岩心开展了油水渗流特征、水驱油效率、启动压力梯度等多项实验研究,并推导了低渗透油田IPR新方程,结果表明该储层原油的物性非均质性较强,流体渗流不遵循达西定律,存在启动压力梯度且启动压力梯度与储层的渗透率成反比;油水两相渗流特征反映束缚水饱和度较高,油水两相流动范围窄,具有典型的低渗亲水油藏特征,因此可通过降低启动压力梯度、增大生产压差来改善开发效果。     

低渗透油藏不稳定渗流规律的研究

用无因次分析法对低渗透岩心的实验数据进行了分析 ,得出新的渗流规律。具体表述为 :低于亚临界雷诺数 (Rem=8.5× 10 -5)为非达西渗流 ,其运动方程为v =c(dp/dl) 3 ;高于亚临界雷诺数为达西渗流。从微观角度出发 ,应用边界层理论进一步证实了这一渗流规律。运用新的运动方程 ,建立了低渗透油藏不稳定渗流的数学模型。根据拉氏变换和Stehfest数值反演 ,求得了有限半径井的实空间近似解 ,并应用数值分析方法验证了近似解析方法的可行性。对低渗透油藏的压力动态特征以及边界对压力动态影响的分析结果表明 ,低渗透油层试井曲线的压力动态特征为 :短时曲线与达西渗流模型相似 ,而长时曲线则受到非达西渗流的影响。对于恒压边界油藏 ,压力趋于稳定的时间比达西渗流要迟一些 ;在无限大地层中 ,其导数曲线是一簇平行的倾斜线。对于同一区域低渗透油层试井曲线 ,其导数曲线出现“阶跃”的时间较迟的井区 ,流动系数比较好 ;反之则较差     

低渗透油藏不稳定渗流规律的研究

用无因次分析法对低渗透岩心的实验数据进行了分析,得出新的渗流规律.具体表述为低于亚临界雷诺数(Rem=8.5×10-5)为非达西渗流,其运动方程为v=c(dp/dl)3;高于亚临界雷诺数为达西渗流.从微观角度出发,应用边界层理论进一步证实了这一渗流规律.运用新的运动方程,建立了低渗透油藏不稳定渗流的数学模型.根据拉氏变换和Stehfest数值反演,求得了有限半径井的实空间近似解,并应用数值分析方法验证了近似解析方法的可行性.对低渗透油藏的压力动态特征以及边界对压力动态影响的分析结果表明,低渗透油层试井曲线的压力动态特征为短时曲线与达西渗流模型相似,而长时曲线则受到非达西渗流的影响.对于恒压边界油藏,压力趋于稳定的时间比达西渗流要迟一些;在无限大地层中,其导数曲线是一簇平行的倾斜线.对于同一区域低渗透油层试井曲线,其导数曲线出现"阶跃"的时间较迟的井区,流动系数比较好;反之则较差.     

特低渗油藏考虑启动压力梯度的物理模拟及数值模拟方法

从流体在低渗透多孔介质中的渗流机理出发,通过室内基础实验和基础理论研究,以及物理模拟和数值模拟方法,运用流体边界层理论,分析了由于启动压力梯度的存在而使得低渗储层产生非达西渗流的机理和规律,建立了描述低渗油气非达西渗流模型,并对特低渗长庆油田某区块一个菱形反九点注采井网进行了实例模拟计算。结果表明,启动压力梯度的存在不但降低了低渗透、特低渗透油田的开发指标,而且还增加了开采难度。增大注入率、缩小井距可以在某种程度上降低启动压力梯度的不利影响。     

非线性流下井筒压降影响的水平井产能分析

 大量研究表明,气体渗流受到启动压力梯度、滑脱效应、应力敏感等因素影响,针对气藏的特征,基于稳定渗流理论,在考虑气体高速非达西渗流的基础上,通过气藏渗流与井筒流动耦合,推导建立同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感等因素共同影响的气藏-水平井井筒耦合模型,并通过实例分析研究了各因素对井筒流量分布的影响.研究结果表明：非线性流特征对井筒流量在井筒跟端分布影响较大;井筒管径越小,绝对粗糙度越大,在靠近水平井的趾端部分井筒流量减小幅度越大,而在靠近水平井的跟端部分井筒流量上升幅度越大;非均质性越强,水平井长度越长,井筒中流量减小幅度越大.     

低渗透均质油层超低界面张力体系驱替毛管数的研究

针对经典毛管数理论在低渗透油层超低界面张力体系驱替中应用的局限性,在考虑低渗透油层水驱油渗流速度、超低界面张力对油水相对渗透率影响的条件下,给出了毛管数的修正公式;依据均质低渗透岩心超低界面张力体系驱油实验数据绘制了化学驱采收率与毛管数的关系曲线,提出了超低界面张力体系驱替条件下应用毛管数的注意事项,指出了用超低界面张力体系提高水驱低渗透油层采收率的合理途径.     

特低渗透油藏渗流特征实验研究

目前,国内外对启动压力梯度的研究基本都集中在理论研究层面,实验研究很少.用胜利油田某特低渗透油藏的天然岩心,通过实验研究了水在特低渗岩心中的启动压力梯度及流速—压差关系,束缚水饱和度下油在特低渗岩心中的启动压力梯度及流速—压差关系.通过对实验数据回归,得出了最小启动压力梯度、拟启动压力梯度、最大启动压力梯度及描述流速—压差曲线参数与岩石气测渗透率、流体黏度的经验公式,建立了确定最小、最大启动压力梯度的图版.研究表明,特低渗地层启动压力梯度及描述流速压差曲线的参数与岩石气测渗透率/流体黏度比值有很好的相关性,拟绝对渗透率与岩石气测渗透率有很好的相关性.     

低渗透砂岩气藏渗流特征及渗透率下限研究

针对川中须家河组低渗气藏含水饱和度高、气井单井产能低、稳产困难的现状,急需优化调整生产方案提高产能。为此,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)技术分析了不同类型储层的孔隙结构特征及其影响;其次,在地层条件下进行实验研究了不同类型岩心的气-水两相、气相单相的渗流特征,并确定了气藏开发的渗透率下限。研究表明,与孔隙度、孔喉半径相比,孔隙类型对渗透率的影响程度更高;随着含水饱和度的提高,气相流动能力大幅降低;束缚水条件下,孔隙型岩心内的气相流动存在启动压力梯度;当生产压差为16 MPa和20 MPa时,对应的渗透率下限分别为0.34、0.27 mD。实际生产过程中,可以通过控制含水饱和度、提高储层渗透率或生产压差的方式提高气井产能。该研究对掌握低渗气藏的气相流动特征、优化调整生产方案具有借鉴意义。     

特低渗透油藏启动压力梯度研究

针对单相和油水两相流体启动压力梯度的产生机理和对渗流规律的影响问题,通过稳态“压差—流量”测定启动压力梯度法,分别用模拟油、地层水、注入水和蒸馏水对我国某油田119块典型特低渗岩芯进行驱替实验,得到了单相和油水两相渗流的启动压力梯度值,分析了启动压力梯度的变化规律。物理模拟和理论研究都表明,不同渗流介质测得的启动压力梯度与渗透率均成幂函数关系,并且幂指数近似为-1。同时,由于毛管力和贾敏效应作用,油水两相启动压力梯度远远大于单相渗流的启动压力梯度。结合油田实际,说明了启动压力梯度在特低渗透油气藏开发中的应用。     

致密砂岩气藏渗流特征及转化临界条件研究

我国大多数致密砂岩气藏具有高含水饱和度特点,导致其渗流机理与常规气藏比较表现出不同的非线性渗流特征。掌握低渗致密高含水砂岩气藏渗流特征及定量确定不同非线性渗流特征相互转化临界条件对于指导该类气藏开发具有重要意义。以四川盆地须家河组某低渗致密砂岩气藏为研究目标,通过建立定量化渗流机理实验测试技术及渗流机理诊断分析技术,采用实际储层岩样开展79样次渗流机理实验测试及分析,通过对实验测试结果分析建立不同渗流特征相互转化临界条件。研究表明,不同的岩样条件下,气体渗流表现出不同的渗流特征;低渗高含水砂岩气藏普遍存在四种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流及高速非达西渗流特征;当气相有效渗透率小于0.02 m D、有效气相孔隙度小于6.5%储层,存在明显阈压效应;不同渗流效应相互转化临界条件不仅与储层物性有关,更重要的是受储层含水饱和度的影响。     

第1章 致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的数值模拟研究

致密砂岩油藏非线性渗流特征显著。但是目前的非线性渗流数学模型和数值模拟方法没有反映非线性弯曲段对油田生产的影响,导致产能预测精度差。因此,本文基于非线性弯曲段的表征方法以及考虑非线性渗流特征的相对渗透率计算方法,建立了三维三相非线性渗流数学模型,并研制了相应的数值模拟模块。通过研究发现,渗透率损失主要集中在距离井较远的油藏中部;非线性模型和拟启动压力梯度模型的初期产能相等,均小于常规模型。对于渗透率相同的大庆和长庆致密砂岩油藏,由于大庆致密砂岩油藏的喉道分布范围更窄,导致开发过程中大庆油田的渗透率损失更大,因此开发效果更差。     

低渗透储层中氮气的微尺度流动及其对渗流的影响

从气体在低渗透储层微米量级孔喉中的微尺度流动规律研究入手,探讨低渗透储层中气体的非线性渗流机理.实验研究了气体(N2)在内径为2.05～10.10μm微管中的流动规律.结果表明:气体在微管中的流动具有明显的微尺度效应,表现为实测流量大于经典流体力学理论预测流量;管径越小,流动压力越小,微尺度流动效应越强,实测流量与预测流量的偏离越显著.根据微管实验数据,结合毛管束模型,研究了气体微尺度流动效应对渗流的影响.结果表明:考虑孔喉中气体的微尺度流动效应后,低渗透多孔介质中气体的渗流具有非线性特征,表现为视渗透率随流动压力的减小而增加;多孔介质平均孔喉直径越小,视渗透率随压力的变化越明显.     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。