基于边界层理论的低渗透油藏非线性渗流新模型

低渗透油藏孔喉结构复杂、孔喉半径细小,流体在低渗透油藏中的流动表现出明显的非线性渗流特征,同时存在一定的启动压力梯度。分析毛细管中边界层厚度变化规律,基于低渗透油藏流体边界层理论和毛细管模型,建立低渗透油藏非线性渗流新模型。通过低渗透岩心的流动实验验证了新模型的正确性,总结了单井径向非线性渗流模式;基于渗流区域的差异性特征,提出了低渗透油藏差异化开发对策。理论分析表明:基于边界层理论的低渗透油藏非线性渗流模型能够准确地描述低渗透油藏的渗流特征,低渗透油藏的渗流区域划分为易流区、缓流区与滞留区,不同类型低渗透油藏,易流区边界与缓流区边界之间的差距是不同的,提高采收率的技术方向不同。针对一般低渗透油藏,可以通过井网适配的方法建立有效驱替压力梯度,促使注采井间缓流区的边界对接,提高油藏波及系数;特低渗透油藏可通过储层改造等措施,促使缓流区转化为易流区;致密油藏通过优化合理井距,减少死油区,提高油藏储量动用程度。     

高压井测试工艺优化研究

精确测定了低渗透油藏水驱和微乳液驱的启动压力梯度,深入分析了低渗透油藏非线性渗流特征,重点研究了微乳液对低渗透油藏启动压力梯度的影响和作用机理。结果表明:低渗透油藏的压差-流量曲线是一条上凹型曲线,具有非达西渗流特征。启动压力梯度与渗透率呈乘幂关系,微乳液之所以会有效降低启动压力梯度,是因为它能够显著降低界面张力,减小了边界层的渗流阻力。     

微尺度下的非线性渗流特征

用与低渗透储集层孔喉尺度相近的微管模拟储集层微小孔喉,以流体在微管中的流动特征为研究对象,采用微尺度方法研究低渗透储集层非线性渗流规律.对半径分别为10.0 μm、7.5μm、5.0 μm和2.5 μm的熔融石英微管中去离子水的流动特征进行实验研究,分析了4种尺寸微管中去离子水的平均流速与压力梯度的关系、压力梯度对流体边界层的影响以及流动阻力系数与雷诺数的关系.研究结果表明:微管中流体的低速流动具有非线性特征,且随着微管半径的减小,流动的非线性程度增强,可以用二次函数对非线性流动特征进行拟合;微流动中,有效流体边界层厚度占微管管径的比例随压力梯度的增大而降低;雷诺数可作为非线性流动的判据,雷诺数小于10<'-3>的低速流动具有非线性特征.     

一种确定低渗透油藏启动压力梯度的新方法

原油中的表面活性组分在多孔介质的孔道壁面上吸附形成了边界层,从而使得低渗透油藏的启动压力梯度远大于中高渗油藏的启动压力梯度。首先分析了边界层的形成及影响因素,然后建立一个孔隙网络模型来进行渗流模拟。通过在孔道中引入边界层,可以利用孔隙级网络模型作出压力梯度与渗流速度之间的关系曲线,即渗流曲线。由渗流曲线便可进一步确定启动压力梯度。该方法首次在确定启动压力梯度时直接考虑了边界层的影响,而且将孔隙级网络模型的应用进一步扩展到了低渗透油藏。     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透油藏直井产能的影响

由于低渗透油藏普遍具有低孔、低渗特征,导致其油水渗流存在非线性和流态的多变性,使得流体的渗流不再符合经典的达西定律。考虑启动压力梯度和基于岩石本体有效应力理论的应力敏感效应的综合影响,推导出修正的低渗透油藏直井产能方程。以某低渗透油藏为例,研究启动压力梯度和应力敏感效应对其产能的影响。结果表明,低渗透油井中启动压力梯度比应力敏感对产能的影响大,建议进行产能预测时充分考虑启动压力梯度的影响。     

低（特低）渗透油藏油井产能预测新方法探索

低（特低）渗透油田存在启动压力梯度,渗流呈“非线性”特征。国内外许多实验表明,当储层渗透率低到一定程度后,其渗流特征不符合达西定律,即当驱动压力梯度较小时,流体不能流动,只有当驱动压力梯度达到一定值后,流体才开始流动。而低（特低）渗透油藏具有低孔、低渗的特点,因此具有很高的启动压力梯度。目前在对低（特低）渗透的产量预测时,启动压力梯度一般被忽略,导致预测结果和实际的生产情况存在较大的误差。通过大量文献调研,确认低（特低）渗透油藏确实存在启动压力梯度,并且是产量预测中不可缺少的因素。为此,文章基于低渗透油藏的渗流机理的分析和研究,同时考虑启动压力梯度的影响,推导出适合低渗透油藏的油井产量预测公式新方法。     

低渗透油藏非线性渗流规律研究

相对于常规油藏,低渗透油藏具有特殊的开发规律,其实质是渗流规律的特殊性.因此对低渗透油藏渗流规律进行研究具有重要的意义.通过室内岩心单相渗流实验,研究了不同渗透率、不同流体粘度、不同流体成分的条件下低渗透岩心的渗流规律.实验结果表明,在低渗透油藏中流体的流动呈现出非线性特征,存在启动压力梯度.启动压力梯度随渗透率增大而减小,随流体粘度升高而增大.启动压力梯度与流体的组成有关.     

低渗透油藏合理井距计算的理论推导及对比研究

低渗透储层孔喉细小,比表面大,渗流阻力大,存在启动压力梯度,这些因素增加了低渗透油田注水开发的难度.因此,低渗透油藏合理开发必须克服启动压力梯度的影响,才能在注采井间建立有效的驱动体系.从渗流力学出发,采用2种方式对低渗透油藏极限注采井距进行了系统的理论推导.根据我国部分已开发低渗透油藏建立的启动压力梯度和渗透率经验公式,计算了在不同注采压差和渗透率条件下的极限注采井距.     

低渗透油藏拟启动压力梯度

对大庆外围和长庆西峰油区低渗透油藏岩心进行了恒速压汞、核磁共振和渗流实验,从不同角度研究了低渗透储集层拟启动压力梯度形成原因及影响因素.由于储集层中固液作用形成的边界层的存在,且低渗透油藏喉道非常微细,因而低渗透油藏流体流动需要克服启动压力梯度.在低压力下,参与渗流的喉道少,岩心断面上的渗流截面小,随着驱动压力增加,参与渗流的喉道数量增加,岩心断面上的渗流截面增大.储集层的孔隙结构特征、可动流体饱和度对拟启动压力梯度有显著的影响.主流喉道半径及可动流体饱和度越大,拟启动压力梯度越小.拟启动压力梯庹是储集层渗流非线性程度和渗流能力的表征参数,是孔隙结构、固液作用的综合体现.图6参14     

非达西渗流效应对考虑原油压缩系数低渗透油藏直井产能的影响

低渗透油藏普遍具有低孔、低渗特征,导致其油水渗流存在非线性和流态的多变性,使得流体的渗流不再符合经典的达西定律。考虑启动压力梯度、原油压缩系数和基于岩石本体有效应力理论的应力敏感效应的综合影响,推导出修正的低渗透油藏直井产能方程。以某低渗透油藏为例,力F究启动压力梯度、原油压缩系数应力敏感效应对其产能的影响。结果表明低...     

川东北飞仙关组鲕粒滩储层特征研究

川东北下三叠统飞仙关组鲕粒滩储层发育规律是勘探部署的重要依据。通过露头、钻井资料以及实验室内各项分析，研究了飞仙关鲕粒滩储层特征，认为鲕粒滩优质储层岩石类型为 (残余)鲕粒白云岩；储集空间主要为粒间溶孔、粒内溶孔、超大溶孔晶间(溶)孔，构造缝、构造溶蚀缝将各种溶孔连通；孔隙结构分为3类，Ⅰ类粗-中孔大喉型、Ⅱ类粗孔中喉型或中-细孔中喉型、Ⅲ类粗孔小喉型或中-细孔小喉型；储层物性以中-高孔隙度及中-低渗透率储层为主；通过储层评价分出3类储层，其中一类储层为已发现气藏的优质储层，储层类型以裂缝-孔隙型为主，二类储层在研究区较为常见，储层类型以孔隙型为主。建议以鲕粒白云岩岩性圈闭为部署原则，寻找孔隙型二类储层。     

Dynamic Pore Scale Modeling of Asphaltene Deposition in Porous Media

Asphaltene deposition in porous medium is one of important factors in reducing the productivity of oil reservoirs. Reduction of permeability is the main factor, which is also due to reduced pores size or complete closure of them. The authors simulate phase one flow of oil in porous medium using a dynamic pore scale network model. Also asphaltene deposition process is considered based on a scaling equation. Because the greatest amount of precipitation occurs at bubble point pressure condition, we considered boundary conditions of the model in this pressure. The hypothetical model is only a very small element of a real reservoir rock therefore we assumed constant temperature in this process, consequently the main reason of asphaltene precipitation is pressure changes in the pores. Permeability reduction simulated was based on these steps: pore and throat pressure changes were due to fluid flow through the network and asphaltene deposited according to scaling equation. Applying a material balance for each pore/throat gives the volume reduction of pores/throats according to the deposited asphaltene. Due to this change in pores size permeability and porosity of the model is calculated. Repeating these steps over the time gives effect of asphaltene deposition on the primary properties of porous medium.     

低渗气藏气体渗流滑脱效应影响研究

低渗透气藏储层致密、渗透率极低、以微孔道为主，当气体在低渗孔隙介质中低速渗流时，气体渗流的主要物理特征是具有“滑脱效应”。为此，研究了具有滑脱效应的储层渗透率界限以及孔隙压力条件。通过对苏里格气田32块低渗岩心样品所进行的实验，探讨了低渗气藏天然气渗流规律。研究表明，当努森数介于0.1~1时，气体渗流不遵从克氏方程。实验结果还表明：克氏系数随储层渗透率的增大而减小，当储层渗透率大于0.1×10^-3μm²时，气体滑脱效应可以忽略不计；克氏系数随平均孔隙压力的增大而减小，当孔隙压力大于1.5 MPa时，气体滑脱效应也可以忽略不计。     

微裂缝性特低渗透油藏储层特征研究

将不同渗透率的含微裂缝与相同渗透率、不含微裂缝低渗透砂岩岩心进行了对比,研究了微裂缝性特低渗透油藏的孔隙空间形态、喉道半径、微观均质系数和相对分选系数等特征,分析了这些特征对孔隙度渗透率性质、可动流体体积和压力敏感性等方面的影响。结果表明,微裂缝性特低渗透砂岩孔道与孔道之间主要靠微裂缝连接,连通性较低,主要由微裂缝提供渗流能力。气测渗透率和微裂缝宽度、微观均质系数、相对分选系数和可动流体体积百分数等都有明显的幂律关系。孔隙度与渗透率相关性差,气测渗透率与水测渗透率比值较大,各向异性和非均质性严重,压力敏感性较强。渗透率低不是低渗透油藏的本质特征,只是外在表现形式之一。应该根据微观孔隙结构特征、可动流体体积百分数和压力敏感特征等多个因素综合评价其储层特征。     

利用孔隙级网络模型研究油水两相流

从岩心薄片分析着手，利用模拟退火算法重建数字岩心；从所建数字岩心中提取对等的由形状简单的孔隙和孔喉组成的孔隙级网络模型。利用表面自由能平衡得到每个网络模型组成单元的毛细管入口压力，从而确定孔隙中流体的流动过程，即所有单元按毛细管入口压力从小到大的顺序进行驱替，入口压力越小的孔隙越先被驱替。由单相和多相时流量的不同可以求出油水两相的相对渗透率，而计算结果与实验结果的一致性则证明了模型是可以用来代表真实岩样的，可以作为一个平台更深入地研究流体在多孔介质中的流动。     

一种求解低渗透油藏启动压力梯度的新方法

由于存在启动压力梯度，低渗透油层中流体渗流不遵循达西定律，属于非线性渗流。对长庆西峰油田不同渗透率岩心进行室内驱替实验，改变岩心两端压差测量流体通过岩心的流速，求得“压差-流量”关系曲线并进行回归，二次多项式拟合相关系数较高，为此，将渗流速度表示为驱动压力梯度的二次多项式，与考虑启动压力梯度的理论渗流速度公式结合，即得到求解低渗透油藏启动压力梯度的数学模型。由该模型分析，启动压力梯度的主要影响因素是驱动压力梯度和流体的流度，启动压力梯度与前者成正比关系，与后者成反比关系。利用启动压力梯度可以计算低渗透油藏非线性渗流条件下油井产量、极限注采井距等。图5表1参12     

启动压力测定对吉林油田低渗透油藏开发效果的影响

存在启动压力梯度意味着流体的渗流偏离达西定律,为非线性渗流。通过对吉林油田部分区块的启动压力测定及测试结果分析,得出结论:在低速渗流条件下,流体的流动为非线性渗流;流体在低渗透岩心中渗流时,存在启动压力梯度;启动压力受样品渗透率的影响,相对气测渗透率来说,岩心的渗透率越低,水测和油测渗透率的下降越显著,其启动压力越高;驱替速度对低渗透油藏采收率有较大的影响,有一个最佳的驱替速度。     

致密砂岩气藏水锁损害及解水锁实验研究

塔里木油田B区块目标层段为白垩系巴什基奇克组，井深大于6000m，储层岩性致密，孔隙度分布在1.0%~9.4%，渗透率分布在0.011×10-3~8.56×10-3μm2，孔隙度与渗透率关系较差，储层总体孔隙发育程度低，渗透率差，非均质性严重，微裂缝发育，毛细管力高，黏矿物含量高，在完井及压裂过程中极易受到水锁损害。基于该区块地质特征分析潜在水锁损害及水锁空间，发现毛细管水近乎占据了储集空间的一半，气相渗流极其困难。使用DSRT-II型低渗敏感性评价试验仪，应用岩心流动实验从宏观角度分析水锁损害，采用核磁共振T2谱测试，从微观角度定量分析水锁损害程度，结果表明该区块水锁损害使渗透率降低99%，液锁量90%以上，主要分布在微孔隙0.01~250nm中，水锁损害严重。结合水锁损害机理与室内实验研究，优选解水锁剂，借助毛细管自吸实验、核磁共振测试、渗透率损害率评价，进行解水锁实验研究。结果表明，优选的解水锁剂SATRO-1和HUL能有效降低毛细管力，减小自吸侵入深度，并有助于小孔喉液体返排。      

天然气运移速率的微观物理模拟及其相似性分析——以库车坳陷为例

利用真实砂岩分析评价系统,直接观察了气体在孔隙、喉道内的运移方式,建立了天然气在砂岩孔隙介质中运移速率的统计模型,然后对其进行了相似性分析,形成了天然气在砂岩储层中运移速率的地质模型。制作了库车坳陷19个砂岩模型,通过微观模型获得氮气在砂岩中的运动方式,进而研究了气体在岩石介质中的渗流特点,综合分析了动力梯度、含气饱和度、渗透率等因素对气体渗流速率的影响。研究结果表明,气体在地下的渗流速率与岩石的渗透率、压力梯度、含气饱和度等因素成正比。对实验材料、几何尺寸、运移速率和动力梯度与实际地质条件之间的相似性进行了分析,建立了适用于描述库车坳陷地下天然气运移的速率模型,为进一步描述天然气的运移、聚集特点奠定了基础。     

基于等效毛细管的低渗透气藏液相侵入模型

为了从微观尺度上探讨低渗透气藏液相侵入微观流动机理,采用激光刻蚀技术建立了致密砂岩孔隙网络模型,开展了液相侵入微观可视化流动实验,分析了液相侵入和流体返排过程孔隙网络内水相的动态分布;建立了基于等效毛细管束的低渗透气藏液相侵入微观流动模型,采用致密砂岩水相自吸侵入实验验证了模型的可行性。实验发现,孔隙网络内水相侵入与毛细管力侵入规律类似,初期液相主要沿着较大孔隙流动,液相通过与孔隙连通的喉道逐渐推进;较小喉道中的水相难以返排,阻碍气相的流动。研究结果表明,黏滞阻力对致密砂岩水相侵入起主导作用,但在负压差条件下,液相仍能侵入岩心,且岩石越致密,水相最大侵入深度越大。建立的液相侵入模型为低渗透气藏液相侵入损害及保护机理研究提供了理论参考。