水驱气藏气水两相渗流及其应用研究的进展

气水两相渗流属于多相渗流的范畴，它广泛存在于气田开发的中后期。气藏数值模拟和气井试井分析理论建立在渗流力学理论基础之上且它们都是渗流力学的具体应用。首先对气水两相实验渗流力学的研究现状进行了评述，然后对气水两相渗流的具体应用进展进行了分析，最后对气水两相渗流及应用研究进行了展望，这对于气水两相渗流机理及其应用的进一步研究提供了基础。     

大庆火山岩孔隙结构及气水渗流特征

利用CT成像、恒速压汞、核磁共振、铸体薄片等实验技术,对大庆火山岩岩石的孔隙结构和气水渗流特征进行了分类研究.研究表明:大庆火山岩孔隙结构复杂,喉道细小,孔隙易被喉道控制,喉道大小决定储层的渗透性,储集空间可以分为孔隙型、裂缝型、致密型三种类型,不同孔隙类型岩样的储集空间、气水渗流特征明显.大庆火山岩残余水饱和度较高,气水渗流显著特征是裂缝型岩样两相渗流区间小,但在高含水饱和度下,气相仍具备一定的渗流能力,表明裂缝具有较好的导流能力,孔隙型岩样两相渗流区间较大,在残余水饱和度下,气相相对渗透率较高,储渗物性较好;随含水饱和度的增加,两种类型的岩样气相相对渗透率下降均比较快.     

东胜气田含水气藏多尺度裂缝气水两相渗流规律研究

东胜气田位于鄂尔多斯盆地北部,地质构造复杂,气水关系复杂,明确致密砂岩含水气藏不同尺度裂缝内气水两相渗流规律是提高压裂设计针对性的关键。以锦72井区气水同层气藏为研究对象,开展多尺度裂缝内气水两相渗流规律研究。研究认为,未充填裂缝内气水重力分异严重,临界含水饱和度26%～38%,充填裂缝内气水重力分异程度小于未充填裂缝,临界含水饱和度14%～21%;驱替压差增加,未充填及充填裂缝内的含水饱和度均先降低,降至临界含水饱和度后保持不变;气水两相流动时,未充填和充填裂缝内含水饱和度主要受气水比和缝宽的影响;同时改性支撑剂水相相渗较高,两相区较大,束缚水饱和度低于亲水支撑剂,留在缝内的水少,最终使得产气量增加。     

煤层气井气水两相流人动态关系研究

为了准确预测煤层气井流入动态关系,基于流体稳定渗流的运动方程和连续性方程,建立了煤层中气水两相渗流的数学模型和气井流入动态预测模型．采用气水两相拟压力函数,研究了两相煤层气井产能方程．结果表明：该模型考虑了煤层渗透率、表皮效应和非达西效应的影响,预测结果具有较高精度,预测值与实测值间的整体误差控制在8％以内．井底流压充分反映产能的渗流压力特征,调整井底流压,可有效增大生产压差,利于煤层中气体解吸和水相渗流,提高产能,在井底流压由5．0MPa降为2．1MPa后,产能由0．1kg／s提高到0．6kg／s．随渗透率的增大和表皮系数的减小,流入动态曲线明显向右移动,渗透率由2×10qptm。升为2×10_。“m。时,最大气水总流量由0．205kg／s迅速增大到1．20kg／s．开采中,煤层水的相对渗透率不断减小,而气的相对渗透率和泄流半径逐渐增大,导致动态曲线有向左移动的趋势,但其影响并不显著．     

水平井气水变形泡状流测井分析模型实验研究

变形泡状流是水平井气水两相石油开发测井过程中最为常见的流型之一,为建立适用于此流型的测井分析模型.在16 m长、可任意倾斜的透明实验环路上,以空气和自来水为介质,利用实际测井仪器串,对井斜75°～90°达到稳定的气水变形泡状流动进行实验测量,通过把握实验过程中变形泡状流的流动特性及机理,选择以漂移流动模型为基础进行理论推导修正.基于实验数据的模型检验证明,实验数据符合修正后模型反映的流动规律.依据实验数据计算的相分布系数与漂移速度系数,体现了水平及近水平井眼中仪器串对井筒内原有流动状态的干扰.分析模型能同时反映水平井气水变形泡状流测井过程中的流动机理以及仪器测量对流型的影响,适用于水平井气水变形泡状流测井解释.     

致密气藏产水气井相渗曲线及生产特征研究

针对致密气藏开发中的气井产水问题进行相渗曲线及生产特征研究。基于苏里格气田实验及生产数据,结合气井测试及数值模拟技术,分析致密气藏相渗曲线特征,反演储层相关参数,观察产水气井生产动态特征及各因素的影响。研究表明,致密储层的气-水相渗曲线形态与覆压渗透率具有较好的相关性,而产水气井的生产动态特征则受到相渗曲线、含水饱和度、储层渗透率等多因素的综合影响。     

黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T_2谱及气水相渗特征与控制因素

通过核磁共振(NMR)与气水两相相对渗透率实验,描述黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T2谱与气水相渗特征,并结合压汞、最大镜质体反射率以及煤物质组成等基础测试,从煤级、显微组分、孔隙结构等角度分析主要控制因素,最后通过与沁水盆地高煤阶煤储层、美国中-低煤阶煤储层相关结论进行对比,揭示本区煤层气开发潜力.研究结果表明:本区煤储层以无烟煤为主,NMR T2谱呈双峰态分布,不可动峰明显而可动峰微弱,揭示束缚水饱和度高,有效孔隙度较低,两峰相互分离,截止值T2c为10ms,对应孔隙直径约为100nm,表明扩散孔(100nm)和渗流孔(100nm)之间连通性差.T2谱特征与压汞孔隙结构具有良好的匹配性,即微小孔发育、中大孔不发育,中孔比例极低,孔隙类型以半封闭孔为主,连通性较差,说明煤级控制之下的孔隙结构决定了T2谱的形态特征.气水相渗特征受控于孔隙结构、煤级、显微煤岩组分等因素,本区相渗条件总体优于沁水盆地南部,但相比于美国中-低阶煤储层,仍然表现出残余水饱和度高、残余水条件下气体相对渗透率低、气水两相流区间窄等特点,揭示本区煤层气开发面临着我国高煤阶煤储层普遍存在的解吸与渗流瓶颈问题.     

裂缝性气水两相地层井筒组合数值模拟

气水井试井对天然气开发具有重大意义。借助数值模拟方法了解地下气流和水流的变化，对于提高采收率是极为重要的。通常的数值模拟中仅考虑了储层的渗流动态，而把井筒视为线汇处理，这不能准确的反映出井筒和储层之间的相互影响。建立了气水两相组合模型，借助有限体积法导出了组合模型的离散方程，并讨论了求解的边界条件。实算表明了这种方法能更有效地反映出试井过程中的各种现象。     

新型水平气井气水两相管流压降计算模型设计

为了更准确地把握压降,提出一种水平井筒内气水两相管流的压降计算模型.该模型基于两个假定:假定气相和液相的速度相等;假定两相介质已达热力学平衡状态,压力、密度等互为单值函数.实例计算结果显示,出水水平气井井筒压力沿趾端根端方向呈单调下降趋势,但趾端附近的压降明显小于井筒内其他位置的压降.     

原状铁尾矿砂渗透特性试验研究

铁尾矿砂渗透特性是影响其坝体稳定性的重要因素之一。而渗透系数是表征其渗透性的重要指标。国内外学者均对渗透系数进行了广泛的研究,分别建立了相应渗透系数的计算公式。但这些公式多适用于粗粒土,其对铁尾矿砂的适用性尚不明确。因此,有必要对现有公式准确性进行验证,并建立适用于铁尾矿砂的渗透系数计算模型。通过室内变水头试验,从FC值、级配、粒径、比表面积和粉粒间孔隙比等多个角度出发,对铁尾矿砂原状样的渗透性质进行了分析。结果表明：原状铁尾矿砂的渗透系数受细粒含量影响明显,细粒含量的阀值在35%左右;应用传统渗透系数计算公式对原状铁尾矿砂渗透系数进行计算,结果并不准确;受细颗粒含量影响,原状铁尾矿砂的渗透系数与不均匀系数Cu、曲率系数Cc、平均粒径、加权平均粒径、体积比表面和粒间孔隙比es之间呈现明显的非线性关系,应用这些参数难以表征细粒含量较大时的渗透系数变化;但是,有效粒径和粉粒间孔隙比与原状铁尾矿砂的渗透系数呈现出了较好的相关性,据此建立铁尾矿砂渗透系数计算公式,其计算结果较为准确。这对陈坑尾矿坝的渗流场分析与稳定性计算具有一定意义。同时,所取尾矿砂试样主要为磁铁矿尾砂,这对类似铁尾砂渗透性计算也有一定借鉴意义。     

硬水铝石在高温高压下的弹性性质研究

利用激光加温金刚石对顶砧装置（DAC）并结合基于平面波赝势方法的密度泛函理论研究了高温高压下硬水铝石的压缩特性和晶格参数.研究表明：温度为1 900 K时,在较低压力区域（13.5～18 GPa）,a轴方向要比b和c轴方向更容易压缩,而在较高压力区域（18～27.87 GPa）3个轴的压缩性质趋于一致;硬水铝石在300 K,1 900 K及淬火后300 K条件下,等温体模量KT值分别为137.6 GPa,124.8 GPa和141.3 GPa;常压下且温度为300 K时,利用平面波赝势方法计算出的等温体模量KT值为139.3 GPa.     

高温熔盐的制备及实验研究

为满足太阳能高温传热、蓄热的要求,分析了工业应用的高温热载体,制备了NaCl、KCl和无水MgCl₂形成的新型高温熔盐,采用差示扫描量热法对混合熔盐热力学性质进行了测量,实验结果表明,高温熔盐具有较好的热稳定性,是一种理想的高温热载体.     

实际地层温度压力条件下的渗吸实验研究

采用低渗透砂岩岩心进行实际地层温度压力条件下的渗吸实验,分析低渗透砂岩注水吞吐过程中的渗吸规律,并与常温常压渗吸实验进行了对比。实验表明,常温常压渗吸效率为18%~24%,平均为21%;前6 h岩心渗吸速率最快,为0.8~1.7 %/h。实际地层温度压力条件渗吸效率为24%~31%,平均为27%;第1轮次渗吸速率最快,为2.6~3.6 %/h。与常温常压渗吸相比,实际地层温度压力条件下能提升渗吸效率5%~7%,渗吸速率也明显高于常温常压渗吸,分析认为实际地层温度压力条件下可增加渗吸动力、减小渗吸阻力,更有利于发生油水置换。建立了渗吸深度理论计算模型,得出岩心渗吸波及的深度为0.25~0.63 cm,认为前期快速渗吸阶段进入的深度属于厘米级范围,渗吸深度随渗吸效率的增加而增加。综合研究认为,提高地层压力和进行大面积压裂可有效提高渗吸效率。     

饱和黏土非达西渗透特性试验研究

利用改造过的渗透固结仪,通过交叉,进行固结试验和渗透试验,对河南某地饱和黏土在不同固结压力下的渗透规律进行了研究.试验证明,该种饱和黏土中的渗流存在偏离Darcy定律的现象,并可用Hansbo的非线性分段模型来描述.试验结果表明,黏土渗透性与孔隙比呈非线性关系,黏土渗透性随固结压力增加呈现非线性减小.在此基础上分析了相关渗透参数与孔隙比之间的关系.     

高温高压固井防气窜技术

高温高压固井的特点是要面对复杂的地质情况和多变的地层压力体系,需要解决水泥浆的抗高温性能、稳定性能,尤其是防窜性能等具体问题。因此,对水泥浆的综合性能和防窜性能要求很高。     

高温高压下高密度全油基钻井液流变模式

在高温高压深井中,受温度和压力的影响,油基钻井液处理剂会发生降解、交联、甚至固化等,导致钻井液的流变性发生巨变,严重影响了钻井液的携岩性,甚至会导致钻井无法进行,为准确掌握油基钻井液在井底高温高压下的流变状态,建立了全油基钻井液的高温高压流变模式。使用Fann50SL型高温流变仪分析温度和压力对两种油基钻井液体系流变性能的影响,并采用回归分析方法对实验数据进行处理。实验及回归分析表明,钻井现场作业中普遍采用的宾汉模式不能完全准确表示全油基钻井液的高温高压流变特性,应根据具体地层条件和钻井液组成采用实验手段选出最优流变参数模型。     

高温常压下高强力再生胶的制备及性能研究

为解决传统再生胶生产中的环境污染和提高高强力再生胶质量问题,采用高温常压下动态连续脱硫技术,实现高强力再生胶的新型生产工艺研究。采用5组双螺杆组成,螺杆外套通过电感应加热,5组双螺杆上下排列结构工艺装备,在脱硫温度为250℃,动态连续脱硫工艺条件下,生产拉伸强度超过14MPa,门尼黏度不超过70的再生胶。并通过高强力再生胶性能与生产工艺的性能试验,在满足节能环保和质量要求下,为进一步降低能耗,优化结构设计提供试验支持。     

地层压力变化对渗透率的影响实验研究

储层岩石在地下随有效应力改变而发生变形,从而影响其渗流特性。利用从美国引进的三轴向岩石力学测试系统,从岩石的力学特性入手,研究了储层岩石在地层压力下降和压力回弹过程中的变形特征及渗透率变化规律。实验发现,储层岩石的受力变形不是完全弹性的,在地层流体压力回弹过程中,部分变形不可恢复,地层压力恢复时机越晚,产生的塑性变形越大,地层压力恢复后的渗透率保留率越低。对于某些储层岩石,当上覆压力增大,超过其抗压强度后,又会产生裂缝,从而改善其渗透性能。     

高温高压环境下C_(60)的相变研究

高温高压环境下,C60分子之间发生聚合反应,邻近的C60分子间相对的两个六边形上的双键打开,通过[2+2]加环反应在C60分子之间形成sp3杂化键。聚合物的聚合链的维度及相结构和所加的压力与温度有关,X-ray衍射(XRD)花样研究表明,在不同的压力和温度条件下主要形成3种不同的有序结构,一维正交相orthorhombic(1D-O)、二维四方tetragonal(2D-T)和二维菱形相rhombohedral(2D-R),更高的压力和温度将导致C60分子球笼的毁坏而形成超硬相结构,为研究铁磁相的C60聚合物提供一定的参考价值。