多尺度孔隙介质视渗透率模型

为研究页岩气在多尺度孔隙介质中的渗流率表征,以及分析各种流动状态对渗透率的贡献。基于页岩储层孔径分布特征,利用Kundsen数对流动状态进行划分,建立气体分子在多孔介质中的渗透率理论计算模型,分析了孔隙流体压力与渗透率的关系以及不同流动状态对渗透率的贡献。模型研究表明:多孔介质渗透率受气体达西流、滑脱流、Fick扩散流、过渡扩散流及Kundsen扩散流的影响;气体流动状态受流体压力和孔径分布决定,流体压力降低导致气体在多孔介质中的流动状态发生改变;随着储层流体压力降低,过渡扩散流对渗透率贡献增加,页岩储层渗透率增大。储层流体压力低于1 MPa时,Kundsen扩散流对渗透率贡献逐渐增大,渗透率迅速增加。     

考虑微观效应的致密多孔介质分形渗透率模型

致密多孔介质微观结构复杂,受孔隙表面和流体分子之间相互作用影响的微观效应普遍存在,而目前已有的致密多孔介质模型未同时考虑边界层效应和微观效应,计算结果误差较大.基于毛细管束模型和分形理论,建立了考虑微观效应的渗透率模型来表征致密多孔介质中流体传输能力,并用实验数据验证了模型.模型计算的有效渗透率不再是恒定值;压力梯度、...     

油在分形有机纳米毛细管中的有效渗透率

页岩是一种典型的纳米孔介质,广泛存在有机纳米级孔隙,了解石油通过有机纳米孔的输运行为对页岩油藏开发具有重要意义。基于Zhang等建立的考虑边界滑移和物理吸附的有机纳米孔油的流量方程,结合页岩中有机毛细管的分形特性,建立油在单个有机毛细管中流动的流量、平均流速以及有效渗透率分形模型。结果表明:(1)有机纳米毛细管中油的体积流量和平均流速会随着压力梯度和孔隙半径的增大而不断增大,而有机纳米毛细管迂曲度分形维数越大,油的体积流量和平均流速越小;(2)油的流动增强因子为1～3个数量级,流量增强因子会随着毛细管半径和分形维数的增大而变小,且半径越小,流动增强因子受有机纳米毛细管迂曲度分形维数的影响越大;(3)有机纳米毛细管半径越大,油在其中流动的有效渗透率越大,而有机纳米毛细管迂曲度分形维数越大,油在其中流动的有效渗透率越小。渗透率修正系数会随孔隙半径和迂曲度分形维数的增大而不断变小。本研究为进一步研究页岩油藏多孔介质中油的流动行为,打下理论基础。     

稠油非线性渗流测定方法研究

稠油由于其非牛顿特性,在多孔介质中的渗流特征与常规原油不同,一般表现为非线性渗流,其特征之一是可能存在启动压力梯度,只有当驱替压力梯度超过启动压力梯度时稠油才开始流动,且渗流规律偏离达西定律。通过室内实验研究,设计了合理测量启动压力梯度的方法。利用天然岩心与实验室配制的模拟油,设定不同的驱替流量来测量启动压力梯度,研究实验测量启动压力梯度过程中驱替流量对测量结果的影响。结果表明,当驱替流量超过某一临界值时,测量得到的启动压力梯度会受到驱替流量的影响。因此,在测量岩心真实启动压力梯度的过程中,实验方法和驱替流量的选择不容忽视。      

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在自然界中，蕴藏着丰富的天然气水合物，水合物的结构有I、Ⅱ和H型。开发的方法有：热力分解法、减压法和注入化学剂等等。多孔介质中水合物的形成条件和管道、井筒中水合物的形成条件有较大的区别，在多孔介质中必须考虑毛细管力的作用，水合物的分解条件主要取决于多孔介质中岩石和流体的特性如润湿角和孔隙尺寸等。文章所推导出在多孔介质中考虑毛细管力的影响后，天然气水合物形成压力和温度与实验数据吻合较好，而没有考虑毛细管力的影响计算出的天然气水合物在给定温度下所得到的水合物的形成压力偏低。     

多孔介质中凝析油气体系的定容衰竭相平衡计算

油气藏储层中的流体要受到毛细管压力、气相吸附、液相吸附、毛细凝聚、色谱分离等各种界面作用的影响 ,因此凝析油气体系在油气藏储层中的相态变化和在PVT筒中的相态变化有着很大的差别。文中建立了考虑气相吸附、液相吸附、毛细管压力影响的定容衰竭相平衡计算模型 ,以我国PH凝析气田为例 ,进行了考虑多孔介质界面现象影响的定容衰竭模拟计算 ,论证了气相吸附、液相吸附、毛细管压力对定容衰竭相平衡计算结果的影响程度 ,并将计算结果与不考虑多孔介质界面现象影响的计算结果作了对比和分析 ,结果表明 ,多孔介质界面现象对凝析油气体系定容衰竭相平衡的影响较为显著     

聚合物驱不可及孔隙体积对渗流规律的影响

聚合物溶液在多孔介质中流动存在不可及孔隙体积和吸附滞留现象,以往研究聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律时,常忽略不可及孔隙体积的影响。为此,通过实验测定了聚合物驱不可及孔隙体积、聚合物溶液的流变性和在多孔介质中的有效粘度;通过建立考虑不可及孔隙体积的并联毛细管模型,分析不同渗透率岩心的不可及孔隙体积对聚合物溶液阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层效应的影响。结果表明,对聚合物累积质量曲线求导得到的不可及孔隙体积更准确;不可及孔隙体积会使聚合物溶液阻力系数和有效粘度降低,剪切速率和衰竭层厚度增加;岩心渗透率越小,不可及孔隙体积越大,对阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层厚度的计算误差越大。     

基于应力敏感的稠油油藏变启动压力梯度渗流模型与数值模拟研究

稠油油藏由于其高黏度特性,因此在多孔介质中的流动表现出非达西渗流的特点。以达西模型为基础的数值模拟软件未充分考虑变启动压力梯度与压敏效应对油田生产指标的影响。鉴于实际储层的非均质性,在考虑压敏效应的基础上,将启动压力梯度处理成与流度相关的变量并考虑其方向性,从而建立稠油油藏变启动压力梯度数学模型。对数学模型进行离散化与线性化,全隐式求解压力与饱和度,将模拟器前后处理模块对接ECLIPSE,对典型稠油区块进行数值模拟研究。模拟器应用于矿场实际模型研究渗流场分布特征,结果表明：考虑启动压力梯度会减小水驱波及面积,加剧非活塞现象与层间矛盾,同时压敏效应会降低驱油效率。     

低渗气藏考虑启动压力梯度的单井数值模拟

在已发现的天然气储集层中，低渗透、特低渗透储集层占相当大的比例，且这类储集层中流体渗流较为复杂，具有独特的渗流特征（即存在启动压力现象），流体在多孔介质中的流动不再符合达西定律，因此重视并研究启动压力现象对低渗气藏的开发有着十分重要的意义。而目前的大型油气藏数值模拟商业化软件中都没有考虑启动压力梯度的影响。为此，在渗流力学基础上建立了考虑启动压力梯度的三维气、水两相流数值模型，并编写了相应的数值模拟软件。通过与商业化软件CMG的计算结果对比分析认为本软件是合理、可靠的。然后通过本软件对气井在不同启动压力梯度情况下的模拟计算结果表明，启动压力梯度对低渗透气藏气井的生产动态的影响非常显著，如果不考虑启动压力梯度将导致预测的产量等开发指标明显偏高。因此，在进行生产动态的方案预测时应充分考虑启动压力梯度的影响，以使编制的开发方案能更加准确地指导低渗气藏的开发。     

螺旋管道内幂律流体流动数值模拟

螺旋管道可作为聚合物溶液的分层配注器.根据螺旋管道内聚合物溶液的流动特征,建立了正交螺旋坐标系下Navier-Stokes方程.通过无因次分析,得到了螺旋管道内充分发展幂律流体流动的控制方程组.采用有限容积法,研究了圆截面螺旋管道内幂律流体的流动规律;采用三角形网格进行了数值计算.讨论了曲率和挠度对二次流动、流函数等值线和轴向速度的影响,研究了不同曲率和挠度螺旋管道内流量与压力梯度之间的关系.在相同流量下,螺旋管挠度和曲率越大,压力梯度越大;挠度和曲率相同的螺旋管流量越大,压力梯度越大.     

基于粒子图像测速技术的垂直管螺旋流研究

为了研究牛顿流体和非牛顿流体螺旋流在垂直管中的流动规律,利用粒子图像测速技术测量了水和3种不同质量浓度的聚合物溶液在不同切向进入速度的条件下垂直管中的螺旋流瞬时速度场。对不同介质螺旋流的轴向速度的分布规律、径向速度的分布规律、边界层的特性和螺旋流的压降与切向进入速度关系的研究发现,垂直管中非牛顿流体和牛顿流体螺旋流的轴向速度是凹形且呈双峰的分布趋势;且黏度越大,双峰的趋势越明显。在轴向速度方向上存在回流,径向速度近似以中心反对称分布,边界层的厚度较小。给出了垂直管中不同介质螺旋流压降的计算模型。     

启动压力梯度真的存在吗？

一些室内实验测量到了低渗透储层存在启动压力梯度的现象,由于该现象对油田开发十分重要,关于启动压力梯度是否存在的问题,需要进行深入的研究。由于测量启动压力梯度时采用的是单相流体,单相流体并不存在毛管压力,因此,毛管压力不是启动压力梯度存在的原因。边界层中的流体并非不流动,而是流动滞缓,因此,边界层效应也不是启动压力梯度存在的原因。研究结果表明,实验室测量到启动压力梯度现象,主要是由于流量测试困难和测试时间太短所致,表皮效应加剧了启动压力存在的假象,注水井存在启动压力是由于井底污染和润湿滞后所致,流体在地层中流动并不需要启动压力梯度。     

The Effect of the Absorbed Fluid Layer on Flow in a Capillary Tube

There exists an absorbed fluid layer (AFL) on solid surface for the interaction between fluid molecules and the solid surface. A simple capillary model considering absorbed fluid layer is developed to investigate the influence of AFL on the dynamic behavior of flow in micron scale capillary tubes. An empirical formula for calculating the thickness of AFL is presented. The correlation between the effective permeability, the driving pressure gradient and the thickness of AFL is studied. On this basis, the flow mechanism in low-permeability reservoirs is researched preliminarily. The results reveal that the thickness of AFL is not fixed, but a function of driving pressure gradient, which causes a modification of effective permeability of single tube in accordance with driving pressure gradient and the formation of threshold pressure gradient.     

低渗透油藏毛细管压力动态效应

通过实验测定和数值模拟研究,分析低渗透油藏油水两相渗流毛细管压力动态效应,以明确其对水驱油特征的影响规律。建立了动态毛细管压力测量实验装置,对动态毛细管压力和含水饱和度变化率之间的关系进行了测定,并求得低渗透岩心的毛细管动态系数。基于测定结果建立了一维水驱油渗流数学模型,并用其研究了注水过程中动态毛细管压力对低渗透油藏水驱油渗流规律的影响。结果表明,低渗透油藏毛细管压力的动态效应非常显著,不能忽略;动态毛细管压力和湿相饱和度变化率之间近似为线性关系,且不同渗透率岩心的毛细管动态系数大小不尽相同,岩心渗透率越低,毛细管动态系数值越大,毛细管动态效应越明显,启动压力梯度越大。认为毛细管压力动态效应是造成低渗透油藏油水两相流动符合非达西渗流规律的原因之一,会对水驱油前缘的推进速度、沿程压力分布、见水时间、产油量、采出程度等开发指标产生影响。     

Low velocity non-linear flow in ultra-low permeability reservoir

Experimental equipment is designed to investigate single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores, using capillary flow meter to achieve accurate measurement of fluid volume. The results confirm that the single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores is not consistent with Darcy's Law. Typical flow curve is a combination of straight line and concave curve. The lower permeability the core has, the stronger non-linearity the concave curve shows. Pseudo (minimum) threshold pressure gradient exists widely in utra-low permeability cores for different fluid. Physical simulation and theoretical studies have shown that the relationship between threshold pressure gradient and permeability is a power function with the power of − 1. Nonlinear factor is defined to describe nonlinear flow characteristics. Higher viscosity leads to larger nonlinear factor and wider distribution of pressure. The minimum threshold pressure gradient can be calculated by pseudo threshold pressure gradient and nonlinear factor.     

粘土矿物及钻井液电动电位变化规律研究

分析了导致粘土矿物膨胀分散的原因．研究了粘土矿物的电动电位(ζ电位)变化规律；提出了粘土矿物及钻井液电性的转变方法。即有机正电处理剂法、有机正电MMH处理剂法、电解质处理法、非离子型聚合物处理法、调整pH值法等。引起粘土矿物膨胀、分散的因素较多．除取决于组成粘土矿物组分和结构外，还与颗粒表面交换阳离子成分、分散介质性质等有关；粘土矿物的分散、膨胀、收缩、坍塌、渗透等特性均与C电位的大小有密切关系．因此．可用C电位的大小来判断粘土矿物的膨胀、分散性能及钻井液的抑制性能等。只要钻井液的ζ正电位高，对粘土矿物的抑制能力就强．就能达到稳定井眼、提高钻井速度、保护油气层、减少环境污染的目的。研究结果表明，无机盐具有压缩双电层的作用．交换阳离子价越高，水化膜越薄，ζ负电位越小．抑制性增强。反之。交换离子价越低，水化膜越厚，ζ负电位越高，分散性增强；阳离子处理剂具有提高钻井液ζ正电位的作用，能使粘土-水分散体系的电性发生反转；正电胶既可使粘土颗粒电性由负向正转化．又保持粘土-水分散体系的稳定性。通过对膨胀渗透理论与双电位理论研究，认为二者是统一的。     

Seismic reflection and transmission coefficients of a single layer sandwiched between two dissimilar poroelastic solids

The seismic reflection and transmission characteristics of a single layer sandwiched between two dissimilar poroelastic solids saturated with two immiscible viscous fluids are investigated. The sandwiched layer is modeled as a porous solid with finite thickness. The propagation of waves is represented with potential functions. The displacements of particles in different phases of the aggregate are defined in terms of these potential functions. Due to the presence of viscosity in pore fluids, the reflected and transmitted waves are inhomogeneous in nature, i.e., with different directions of propagation and attenuation. The closed-form analytical expressions for reflection and transmission coefficients are derived theoretically for appropriate boundary conditions. These expressions are calculated as a non-singular system of linear algebraic equations and depend on the various parameters involved in this non-singular system. Hence, numerical examples are studied to determine the effects of various properties of the sandwich layer on reflection and transmission coefficients. The essential features of layer thickness, incident direction, wave frequency, liquid saturation and capillary pressure of the porous layer on reflection and transmission coefficients are depicted graphically and discussed. The analysis shows that reflection and transmission coefficients are strongly associated with incident direction and various properties of the porous layer.     

低渗透油藏边界层厚度测定新方法

鉴于毛细管法测定油藏边界层厚度本身存在的缺陷,建立了一种新的实验方法,测定了不同毛管半径的岩心在不同驱替压力梯度下的边界层厚度,并绘制了边界层厚度图版。研究结果表明,在相同的压力梯度下,随着毛管半径的增加,边界层厚度不断减小;对于相同毛管半径的岩心,压力梯度低于0.2MPa/cm时,边界层厚度随着压力梯度的减小而增加迅速;但是,当压力梯度高于0.2MPa/cm时,边界层厚度随着压力梯度的增加而减小甚微。     

特低渗透储层非达西渗流特征研究

通过实验手段,探索了特低渗透率岩心单流体渗流特征。通过毛管束模型描述了流体边界层厚度随压力梯度的变化规律,由此建立了描述了低渗油层非达西渗流特征的经验方程。     

磁场对泡沫钻井液电导率的影响研究

磁处理技术是利用磁场对非铁磁性流体作用．使被作用物的性质产生某些期望的变化，从而改善生产效果和使用效益。磁处理对常规钻井液流变性能的影响研究结果表明，磁化能明显改善钻井液性能。通过研究磁化后泡沫钻井液的性质．测定与控制钻井液的电导率，以便从电测曲线上取得更好的地层特性评价。泡沫钻井液的电导率与密度基本呈线性关系，电导率随密度的升高而变大；磁处理后泡沫钻井液的性质发生明显改变．泡沫钻井液的电导率有不同程度的下降，在磁场强度为100mT、蜂数为2的磁场条件下泡沫钻井液的电导率变化率降低最大，电导率平均下降16％左右。