近井地带高速非达西动边界对产能预测的影响

针对高速非达西动边界对产能影响的问题,开展了考虑高速非达西动边界影响的产能方程的建立。研究中采用渗流理论和惯性理论推导了高速非达西动边界公式和对应的产能方程。并基于对动边界的认识不仅提出了高速非达西出现的临界渗透率、临界产量和临界压差的概念,而且提出了高速非达西边界表皮因子。研究表明,只有储层渗透率、产量或者压差大于临界值时,储层中才可能出现高速非达西渗流;而且高速非达西边界表皮是渗透率、孔隙度、临界雷诺数以及β的函数反映了地层性质对高速非达西区域的影响,表皮越大则高速非达西区域越小,动边界的影响越不能忽略。最后与常规产能方程比较发现,渗透率在1～10 m D时,本文产能方程的IPR曲线与其有明显的差异。提出了高速非达西动边界对产能预测的影响,提高了产能预测的精度。     

弱胶结油藏大孔道出砂的渗流与管流耦合模型

将渗流力学、岩石力学、流体力学知识相结合,建立了弱胶结油藏大孔道出砂的渗流与管流耦合模型,并进行了实例计算。油藏渗流模型主要基于达西定律,并且考虑了储层的可压缩性。将大孔道中的油藏流体与砂粒看作单分散的、稀释的悬浮液。考虑砂粒在大孔道中的沉降及液固两相流之间的相互作用,基于Navier-Stokes方程推导了油藏流体-砂粒两相运动的控制方程。其中,出砂流速门槛值和砂粒剥落本构方程通过实验方法确定,油藏流体渗流与大孔道管流之间通过压力和流量关系进行耦合。最后,通过计算研究了矩形区域内-注-采情况下大孔道的延伸情况,得到了开发过程中流场压力分布图和累计出砂量变化曲线,分析了油藏流体粘度、注采速度对出砂的影响。     

特低渗透油藏非达西渗流模型及其应用

根据矿场试验和室内试验的研究成果，开发低渗透和特低渗透油藏时会产生非达西渗流现象，尤其是原油渗流会存在较为明显的启动压力梯度。结合低渗透油藏注水开发的特点，考虑油、水两相渗流均存在启动压力梯度，以及岩石存在应力敏感，建立三维油、水两相非达西渗流数学模型。利用差分方法得到该模型的数值差分格式，在此基础上编制模拟软件。以大庆肇源油田源121—3区块为研究对象，首先将建立的非达西渗流的数值模拟结果与现场实测的生产动态数据进行对比验证。然后，在五点注采井网的基础上，设计一个“正方形注采单元”，在保持采油井和注水井井底流压的前提条件下，改变注采井距，通过模拟计算得到油井见水时地层流体压力、流体压力梯度、地层绝对渗透率和启动压力梯度的空间分布，最后得到有效驱动注采井距，从而为该特低渗透油藏的注采井网部署提供依据。     

低渗透岩石非线性渗流规律研究

通过大量的实验研究表明，流体在低渗透岩石中的渗流不同于在中高渗透岩石中的渗流，主要表现在低渗透岩石由于孔隙微细，固液界面作用明显，渗流曲线呈现明显的非达西渗流特征。通过理论分析，建立了描述低渗透岩石非线性渗流的运动方程，给出了确定出现非达西渗流临界条件的方法，最后利用实验数值验证了所建立的方程的正确性。     

考虑非达西渗流的比奥固结有限元分析

在经典Biot固结理论基础上,建立了考虑非达西渗流影响的固结方程,并用有限元法进行了求解.首先,引入目前广泛应用的Hansbo非达西渗流定律,简要分析了该模型及其参数情况.通过对孔压梯度进行一定简化,结合流量连续条件和力的平衡条件,获得了考虑非达西渗流的Biot固结理论控制方程.在此基础上,基于加权残数法和空间八结点单元,推导了相应的有限元方程.通过在已有程序基础上编制非达西渗流模块,实现了对上述有限元方程组的求解.最后通过与解析理论对比,验证了数值方法的可靠性.结果发现相比于考虑非达西渗流的解析理论,有限元解法误差随非达西渗流控制参数的增大而增大,但总体误差在10%以内;非达西渗流会延缓固结速率,且该影响随着非达西渗流参数的增大而变得明显.     

海上轻质油藏水驱渗流阻力特征研究

轻质油藏注水井常存在井口压力不断升高的现象,酸化、微压裂等常规措施并不能有效降低井口压力。为进一步探究注入压力过高的原因,以流管模型为基础,依据水电相似原理,开展井间渗流阻力变化规律研究。结合达西定律推导了渗流阻力表达式:渗流阻力与储层形状和总流度有关。而非活塞驱替过程的总流度变化通常分为两种:单调增加(中、高黏),先减小后增加(低黏)。原油黏度较小时,总流度会呈现减小的趋势,渗流阻力随之增加,导致注入压力升高,此时表现在注水井井口压力不断升高,即发生了"伪堵塞",严重制约油田注水。通过对渤海南部区域不同油田注采井间渗流阻力的计算,得到了能够反应渗流阻力变化规律的无因次阻力系数图版,图版展示了"伪堵塞"可能发生的含水阶段,能够有效指导注水井的治理。结合KL油田群的治理实践,当注水井发生"伪堵塞"时,可采取以下措施:(1)对高破裂压力、低裂缝发育的油藏,实施提压增注;(2)对低破裂压力、高断裂程度的油藏,采取层内生气调驱;(3)对超低原油黏度、埋藏深的油藏,可考虑气驱开发;(3)对多层合采开发油藏,应优先解决纵向水驱矛盾。     

非达西渗流的机理与本构方程述评

为全面认识非达西渗流问题特性,对非达西渗流的产生机理和本构方程进行了比较系统的总结和评述。非达西渗流的主要机理,除试验误差外,主要是源于流体与孔隙介质之间的物理化学作用和机械性相互作用。各种非达西渗流本构方程可分为低渗透速度的达西渗流下限方程和高雷诺数的达西渗流上限方程两类。提出了非达西渗流研究需要探讨的若干主要问题,展望了其研究发展趋势。     

一维软土地基非达西流固结分析

水在土体中的渗流规律以及边界的排水情况对土体中孔压消散的快慢有较大影响。采用Hansbo提出的可同时考虑低速渗流曲线段和较高速渗流直线段的非达西流公式模拟土中水的渗透规律,利用Galerkin加权残值方法推导了半透水边界一维非达西流固结问题的有限元方程表达式,并将其编制为应用程序。利用已有的基于达西流的双面半透水边界一维固结解析解答验证了求解方法的合理性和程序编制的正确性。在此基础上对半透水边界一维非达西流的固结特性进行了分析。分析表明, R _t =200时,半透水边界相当于完全透水边界,达西流情况孔压消散快于非达西流情况。同一时刻,半透水边界条件下达西流与非达西流固结存在一个深度分界点。分界点以上,非达西流情况孔压消散快于达西流情况;分界点以下,达西流情况孔压消散快于非达西流情况。且分界点随着 m 的增加而变深,但随着 i ₁ 的增加而变浅。     

裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论及应用

本文在总结前人已有成果的基础上,在裂缝性低渗透油藏流-固耦合研究方面完成了以下工作: (1)通过大量的岩芯实验,研究发现低渗透岩石渗流时存在明显的流-固耦合效应,并通过理论分析对该现象做以解释。 (2)建立裂缝性低渗透油藏渗流场和岩土变形场的等效连续介质模型。推导出考虑裂缝影响情况下,渗流场和岩土变形场参数的等效处理方法。利用等效连续介质渗流模型研究了不同裂缝形态对水驱油效果的影响。 (3)研究了地应力和孔隙压力对裂缝开度及渗透率的影响,得出裂缝性低渗透油藏渗流场与岩土变形场之间的耦合关系式。 (4)利用断裂力学的知识,研究了注水过程中,储层裂缝扩展的动力学机理,给出考虑裂缝扩展情况下的渗透率演化方程,并结合流-固耦合模型给出数值模拟的方法。 (5)利用有限元和有限差分方法,给出了裂缝性低渗透油藏流固耦合模型的计算方法,并编制了相应的数值模拟软件。 (6)探讨了本文理论在工程上的应用。 论文利用所编制的油藏流团耦合计算软件,对大庆油田卯六区块开发过程中孔隙度、渗透率演化及耦合效应对开发过程的影响进行了数值模拟;结合断裂力学知识,给出了开发过程中裂缝扩展的数值计算方法,并对一简单情况下裂纹扩展情况进行了数值计算;最后,通过解析分析的方法,对渗流作用井壁力学     

岩石峰后非达西流问题的探讨

许多学者从瞬态法测岩石渗透性的压差时间序列计算出渗流速度序列,发现渗流速度与压差梯度不是线性关系,认为岩石峰后存在非达西流。针对该问题,求解了瞬态法中的非稳定渗流问题解析解,发现即使在达西定律适用的情况下,瞬态法中所谓的渗流速度与压差梯度也不是线性关系。另外,利用峰后实测岩石侧向位移与渗透系数的关系、分析峰后渗流雷诺数,说明目前试验中发现的峰后高速非达西流是值得商榷的。但是随着裂隙开度的增大,水力梯度的增加,出现高速非达西流是必然的。