水层建库气驱水机理数值模拟

国外已建成的储气库中，水层储气库数量居第二位，占12.5% 。目前国内还没有水层储气库的建设实践，对水层建库机理的研究也较少。为此， 采用数值模拟方法，以渗流力学为基础，建立数值模型来描述流体在地层中真实的物理过程。水层建库的主要过程就是气驱水的过程，采用气水两相模型，应用稳定的全隐式解法，对影响气水界面运动和驱替效果的影响因素进行了模拟分析。模拟发现：倾角较大，物性较好的水层以及较低的注气速率，可使气体前缘推进较均匀，气体驱替效率和波及效率较高；倾角较小，物性较差的水层及较高的注气速率，会使注入气体突进较严重，重力分异作用得不到很好的发挥，气水过渡带的宽度明显变大，波及效率和驱替效率都很低，不利于建库。     

含水层储气库建库注气驱动机理数值模拟研究

含水层储气库建库注气与驱动机理数值模拟设计和模拟思路都有其特殊性和复杂性,目前国内对此研究很少。通过采用国外成熟的商业化数值模拟软件,对不同构造特点的含水层在建库过程中的气驱多相渗流特征、气水前缘运动规律和对库容的影响进行了研究;结果表明,在选择适宜的浅层含水构造改建地下储气库时,应优先考虑地层倾角较大的含水构造,以发挥气体垂直重力驱替的良好作用,同时注气驱替时应保持较低的注气渗滤速度,以改善气体的波及效果。     

含水层型地下储气库惰性气体作垫层气的数学建模与求解

在含水层型地下储气库的建设中，为节省投资可以用惰性气体替换天然气作为垫层气。针对惰性气体与天然气的混合问题，建立了气水两相渗流模型及气体扩散模型，并以此为基础建立了二维平面有限元模型。采用半离散方法对数学模型进行了有限元方程的推导，并应用所建立的模型进行了含水层型地下储气库以惰性气体作为部分垫层气的建库过程和工业运行的模拟。     

含水层型地下储气库惰性气体作垫层气概述

地下储气库在天然气的开发和利用过程中起着重要的作用,对于新建储气库,垫层气的制作需要很大的投资。以廉价的惰性气体代替天然气作为部分垫层气具有重要的经济意义。介绍了国外以惰性气体作为垫层气的成功经验,阐述了惰性气体作为垫层气的运行机理及惰性气体与天然气相互混合的扩散原理,并提出了预防及减少混合的措施。     

水驱砂岩气藏型地下储气库气水二相渗流机理

水驱砂岩气藏型地下储气库的渗流机理具有特殊性及复杂性,并客观上决定了地下储气库多周期运行的注采效果。为此,针对其储层特征,开展了多轮次气、水互驱物理模拟实验,研究了储气库储层气、水二相渗流特征,分析了储气库储层孔隙空间可利用率的变化规律,并揭示了该类储气库建设及运行的主要影响因素。研究表明：①该类储气库经长期注采运行,水相渗流能力相应增强,导致边水运移越发活跃,储层孔隙空间出现大量残余气、束缚水,气相渗流阻力相应增加,气库扩容及注采效果受到影响;②储气库运行中边水往复运移造成储层空间形成大量死气区,导致储层孔隙空间利用效果变差,库容可利用率降低,储层孔隙空间可利用率介于40%～70%;③该类储气库建设及运行过程中应重视储层含水量的变化,并采取相应措施以降低水侵对储气库运行效果的影响。     

多相渗流的数学模型研究

通过理论分析,指出现用渗流数学模型存在的问题,并进一步提出了两个新的渗流数学模型。新模型比旧模型更合理、更简单。     

大港油田驴驹河储气库注采渗流机理研究

为深入研究大港油田板桥地区储气库在多周期注采过程中气水两相流体的渗流规律,以该地区驴驹河储气库储层岩心为对象,开展储层流体相渗特征及储层注采模拟岩心渗流特征实验研究。结果表明：经过多次气水交互驱替实验后,出现气水相渗滞后现象,孔隙系统中部分区域孔喉微小,导致相渗滞后现象更为明显;建库储层在周期性注采过程中,气驱水纯气带受膨胀携液作用影响,储气空间增加;气水过渡带受气水互锁作用影响,气相渗流及动用率降低。该研究可为驴驹河储气库开发动态分析、预测、调整、提高采收率、设计库容参数以及安全运行提供科学依据,也为后期储气库数值模拟研究分析奠定基础,达到准确评价与预测储气库产能的目的。     

页岩油藏裂缝网络多相渗流数值模拟研究

为了准确表征页岩油藏复杂裂缝中多相流体的流动,建立了嵌入裂缝多相流动模型和多裂缝交叉网络多相流动模型,采用数值模拟方法,研究了多相流体在多裂缝交叉网络中的流动规律。研究结果表明,裂缝网络多相渗流数值模拟方法解决了表征流体单一、裂缝尺度范围大、划分网格要求精度高、流体参数在裂缝界面处不连续等问题,能够判断水力压裂裂缝与天然裂缝沟通的规模及距离,数值模拟计算的地层压力可以表征页岩油藏裂缝网络附近区域内压力随生产时间的变化规律。裂缝网络多相渗流数值模拟,实现了数值模拟的高效计算,为评价页岩油藏储层提供了新的技术方法。      

稠油溶解气驱渗流特征物理模拟和数值模拟

为了改善稠油冷采开发效果,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了稠油溶解气驱渗流特征。首先测定了稠油和气体在不同压力下的界面张力,然后通过微观可视化实验和填砂管驱油实验研究了溶解气驱不同阶段渗流特征,最后对室内实验结果进行了数值模拟。研究结果表明：溶解气驱过程中气体逐渐由分散相聚并形成连续相;泡沫油会增大流体的弹性能量,有利于维持溶解气驱地层压力和增大生产压差,从而改善稠油溶解气驱开发效果。在室内实验的基础上,通过3种气体组分（溶解气、分散气和连续气）的转化来描述稠油溶解气驱渗流过程,数值模拟值和物理实验值拟合效果较好。     

二氧化碳—原油多相多组分渗流机理研究

二氧化碳与烃类体系的多相多组分渗流机理,对于深入理解实际油田注二氧化碳的驱替特征、提高采收率及地质埋存等都具有非常重要的意义。应用细管和多次接触实验以及包含相间传质的多相多组分CO₂驱油藏数值模拟模型,系统研究了CO₂—原油体系的相变规律以及多组分体系的变相态渗流特征。结果表明,,CO₂能够大量蒸发C₁₁以下的烃组分,甚至能够蒸发C₃₂等重烃组分;CO₂气驱过程是一个蒸发与凝析的混合过程, 混相带出现在气驱前缘附近;温度越高,CH₄和N₂含量越大,最小混相压力越大。     

高、低渗"串联"气层供气机理物理模拟研究

在国内低渗气田开发过程中,对非均质气层（近井高渗、外围低渗）供气机理认识还存在许多问题。利用物理模拟技术,结合苏里格气田单井地质模型,建立了平面均质高、低渗气层“串联”物理模拟模型（“串联”模型）及实验方法,模拟研究了衰竭开发过程中非均质气层压力和产量变化规律、单井生产动态特征和配产对稳产期产气量的影响。     

流固耦合油藏数值模拟中物性参数动态模型研究

根据流固耦合的基本思想，将渗流力学与岩土力学相结合，阐述了流固耦合油藏数值模拟的基本原理及其实现过程；将油藏开采过程中的物性参数视为应力与温度的函数，并根据体积应变的概念，导出了流固耦合藏数值模拟求解所需的孔隙度孔隙压缩系数及涌透率等物性参数动态变化的理论计算模型，为实现流固耦合油藏数值提供了有效的途径。     

注气非混相驱数值模拟机理研究

本文研究了由非混相驱至近混相驱至混相驱的物理变化过程及在非混相至近混相过程中的热力学状态参数与界面张力关系，指出了影响注气非混相采收率的主要因素。     

低含液率混输管路气量瞬变稳定时间试验研究

天然气、湿天然气等低含液率输送管线稳定平衡时间的确定为海上油气田开发的一个重要技术难题。通过大量试验，得到气量增加和减小过程稳定平衡时间都与流型有关：分层流情况下，稳定平衡时间都随液相折算速度增加而降低；段塞流情况下，稳定平衡时间都随液相折算速度增加而增加，气量减小过程稳定平衡时间小于对应互逆的气量增加过程稳定平衡时间。选择液相雷诺数、欧拉数等9个控制气液两相管流的无量纲数进行灰色关联分析，确定出了各无量纲数对稳定平衡时间的影响程度，并选择影响最大的3个因素：气相折算速度准数、气相折算速度准数增加值以及液相折算速度准数，得出了气量瞬变过程稳定平衡时间计算关系式，具有一定的理论价值。     

大庆油区地下储气库建库研究

本文对大庆油区地下储气库建库中几个具体问题进行了探索性研究，其中包括储气库建库原则、气井注采能力的确定、储气库运行方式、气井部署、开发指标测算以及储气库动态监测等，所涉及的内容对储气库的建设具有重要的参考意义。     

疏松砂岩气藏出砂机理研究

柴达木盆地东部的涩北气田为第四系浅层生物气田,其储层岩石成岩性差,疏松易散,开采时易出砂,影响生产。通过系列室内岩心实验,分析了涩北气田储层岩石的颗粒和孔隙结构特征、岩石力学性质,采用物理模拟方法研究了涩北气田的出砂机理及其影响因素,结果表明,岩石强度是决定储层是否出砂的决定性因素,岩石破坏时将大量出砂,而气田在控制压差生产条件下岩石未产生破坏时的出砂形式主要为微粒运移,孔隙越大,越容易产生微粒运移出砂。     

天然气水合物储气量及分解安全性研究

利用可视化实验设备，研究了表面活性剂T40、T80及其复配溶液构成的5组反应体系中Ⅱ型气体水合物的储气及其分解情况，利用定温压力搜索法测定了水合物分解热平衡条件，并运用含气率、分解速度及分解热理论对实验数据进行了计算。结果表明，合成的天然气水合物样品含气率高、分解速度小。从传质和传热两方面分别分析了表面活性剂和水合物分解热对实验体系中气体-溶液-天然气水合物三者界面之间物质和热量传递过程的影响；分析结果表明：适当表面活性剂的加入有利于提高天然气水合物的储气量，水合物的高分解热是其分解速度低的主要原因。水合物的高储气性和分解安全性为天然气水合物储运技术的实践奠定了基础。     

地下储气库注气系统节点分析方法研究

根据地下储气库的具体特点 ,研究建立了地下储气库注气系统的节点分析方法。经喇嘛甸油田地下储气库实际资料验证表明 ,该方法计算结果比较准确 ,符合储气库生产情况 ,可以用于储气库系统优化、指标预测、配注方案编制和运行参数优选等工作中。