热作为油运移动力的物理模拟实验

针对不同物性输导体、不同供油条件、不同温度差作用下油的运移情况进行了5组模拟实验。结果表明在温度差作用下油流体可以发生运移,证实热(温度)在一定条件下可以作为流体运移的直接动力。在实验条件下,温度差(热)是决定油运移进行与否、运移速度、运移距离大小的最主要因素。在其他条件相同的情况下,温差越大,运移距离越长;干砂中比湿砂中运移距离长;两端加热比一端加热运移距离长;一端开放更有利于油运移;不断补给供油量并不能使运移距离增大;储层物性并不影响油运移距离。     

低渗透储层原油边界层对渗流规律的影响

通过大量的室内实验,探讨了原油边界层厚度与毛管半径、压力梯度、流体粘度和组分的关系。边界层反映了储层、流体物性条件(储层孔隙度、渗透率、流体粘度、组分)和开发条件(压力梯度)的综合影响,认为边界层厚度随着毛管半径的增大而减小;在毛管半径相同的情况下,边界层厚度随压力梯度的增大而减小,最后达到一个临界值;毛管半径一定时,边界层厚度随粘度增加而增大;极性组分含量越大,吸附越明显,边界层厚度越大;边界层厚度越大,非达西渗流特征越明显。最后通过毛管束模型给出了描述低渗透油藏单相流体非达西渗流特征的经验方程。     

低渗透油层扩张-收缩孔道流动规律新模型及应用

低渗透油层孔隙结构复杂、喉道细小、孔喉比大,非达西现象严重是制约其进一步提高采收率的主要原因.在国内外关于微流体流动、非达西渗流规律等研究成果的基础上,对水驱油微观流动、多孔介质内微观作用力进行了研究,建立了微孔道内固液相互作用条件下的流体黏性系数表达式、二维流动控制方程以及相应边界条件,并进行求解计算,给出了考虑固液作用、不考虑固液作用2种情况下扩张-收缩流道流体的流动规律.数值计算表明,考虑固液作用条件下,对流体速度、切应力和流线分布均有较大程度影响.     

高温高压下岩心的声学性质研究

通过实验．模拟井下储层的温度压力条件,以钻井取心后制成的小岩心为对象．研究了岩心纵波速度与温度、压力的关系．以及在一定压力下随流体饱和度变化时纵波速度的变化规律和纵波幅度的衰减规律。研究发现．压力对声速的影响可达35％以上．因此在做声波驱替饱和实验时,必须考虑压力条件．而温度对速度的影响可以忽略;当温度和压力一定时．纵波速度的变化呈现3种规律．利用此性质可以识别气层。     

特低渗透油层边界层—双电层微流调控研究进展

有效动用并经济开发低渗透油田储量,对石油工业的持续稳定发展具有十分重要的意义。特低渗透油层孔喉细小,流体呈微纳流流动,边界层效应凸显。因此,有必要研究边界层的形成机制和作用方式,并以此为理论基础,改变油层润湿性,提出提高流体渗透率的微流调控方法。综述了特低渗透油层边界层厚度对孔喉有效半径的影响,各种矿物/流体作用模型,双电层模型及其对流体渗流能力的影响,分析了当前微流调控的物理—化学方法。指出今后研究的重点方向为:①边界层层内分子相互作用方式;②相邻不同矿物微粒表面上边界层的相互作用及对流体渗流的控制机制;③逐步完善各种微流调控方法,并注重各种调控方法的协同应用。     

加氢裂化空冷管束流动传热的耦合模拟

为研究加氢裂化空冷管道内流动场和温度场分布规律,在流动传热耦合分析的基础上,结合高雷诺数k-ε湍流模型和热对流传导模型,采用有限元方法数值模拟空冷管道内湍流流动与对流传热过程。研究结果表明:管道壁面处存在速度边界层和温度边界层,有着较大的速度梯度和温度梯度;衬管后存在回流区域,最大回流长度为4.8 mm;流体温度随管道长度呈近线性递减趋势,在同一截面处流体温差较小;流体出口温度随管径减小而减小,随流速的增大而增大。     

稠油非线性渗流及其对采收率的影响

稠油中含有大量的胶质、沥青质,而胶质、沥青质的极性和表面活性很强,当它们与岩石颗粒表面接触时,就表现出明显的相互作用。这样,在岩石颗粒表面就形成一个富含极性物质的特殊液体层——边界层。稠油边界层的存在影响到稠油在地层中的流动,最终影响到水驱采收率。通过室内试验研究了稠油在多孔介质中的渗流规律,并以此为基础研究了注采压差与采收率的关系。结果表明,稠油在多孔介质中流动存在一启动压力,渗透率越低,启动压力越大,注水开发时注入压力必须高于启动压力,在考虑防止指进的情况下适当提高注水压力,降低边界层的厚度,才能提高稠油的采收率。     

潜江凹陷页岩油藏渗流特征物理模拟及影响因素分析

针对目前低渗储层渗流特征实验精度低、实验仪器微泄露无法有效确定等缺点,利用自行研制的封闭式高精度致密储层渗流特征测试方法,结合核磁共振和大面积扫描电镜成像(MAPS)技术,研究了潜江凹陷致密页岩油渗流特征及微观孔隙结构对其渗流特征的影响。结果表明:在渗透率小于0. 100 m D时,流体渗流特征表现为典型的"勺型"曲线;当渗透率为0. 100～1. 000 m D时,流体以线性渗流为主;当渗透率大于1. 000 m D时,流体渗流曲线表现出"反勺型"特征;页岩油渗流特征主要由边界层和应力敏感共同决定;应力敏感对含有微裂缝储层渗流能力的影响要大于对基质储层的影响。该研究结果对页岩油藏高效开发具有重要理论指导意义。     

宾汉流体型稠油油藏水平井产能预测新方法

为了研究非牛顿流体特性对稠油产能的影响，特别是对稠油冷采时产能预测准确性的影响，将稠油视为宾汉流体，并在考虑启动压力的基础上，利用Simpson积分方法求出了水平井两端的平均势函数。根据速度势理论，推导出了三维空间定压边界条件下水平井的产能预测公式，并与没有考虑启动压力的公式相比较。计算结果表明，所推导出的公式准确性更高。     

盖层物性封闭力学机制新认识

根据渗流力学原理,建立了包含边界层阻力的盖层物性封闭能力的力学方程,边界层阻力以启动压力梯度表征,该方程表明:盖层的物性封闭烃类能力取决于毛细管力、盖层厚度和边界层阻力。并用模拟实验和文献资料验证了盖层厚度及烃类流体性质对盖层物性封闭能力的影响。认为深入理解盖层厚度和边界层阻力对盖层物性封闭的影响,将有利于发现特殊盖层,解放更多的油气资源 。     

基于PHOENICS的长输管道沟槽减阻数值模拟

通过对湍流微分方程采用有限容积积分法进行离散化处理,对离散后的代数方程采用SIMPLEST算法实施计算求解,利用PHOENICS软件数值模拟了V形沟槽尖峰对湍流边界层特性的影响。模拟结果认为,沟槽的尺寸大小可能不是影响沟槽表面阻力的主要因素,而真正影响沟槽表面阻力的因素是无量纲化之后的槽间距s+,在相同的流动条件下,沟槽处的速度减小,壁面剪切力也随之减小。     

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算。模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响。综合分析了模型中沙、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响。数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确。     

气体钻井中井眼温度变化及其对注气量的影响

目前关于气体钻井时所需注气量的计算方法均是将环空流体的温度取同一深度的自然地层温度来进行计算，没有考虑井眼内流体与地层进行换热的影响，这必然会带来误差。而且随着井深的增加，这种误差还会相应增大。为此，根据能量守恒原理，建立了考虑井筒流体与地层换热对井筒流体温度影响在内的数学模型，并进行了求解。然后利用求解获得的环空流体温度计算了所需注气量，并将其与按照地层未受干扰温度所得的注气量进行了对比。结果表明，按照自然地层温度所得的注气量偏小，并随着井深的加大该差值会逐渐增大。因此，在进行深井气体钻井作业时需要考虑地层与井眼流体换热的影响来计算井眼流体温度，进而确定出合理的注气量。     

储层条件下砂岩纵波和横波速度的理论计算

详细讨论了利用Biot-Gassmann方程计算储层条件下砂岩纵、横波速度的方法，并利用计算结果对纵、横波速度的变化规律进行了分析。该方法综合考虑了骨架成分、泥质含量、孔隙度、流体成分、饱和度以及温度和压力对油气层速度的影响。这种方法既可用来预测储层条件下油气层的速度，研究各种因素对速度影响的程度；又可用于模拟分析储层特性变化对地震响应的影响。特别是对油藏动态时移地震监测的理论研究与可行性分析具有重要的意义。     

低渗透油田非达西渗流规律研究

室内试验研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时表现出非线性特征,流体的粘度和地层温度对渗流规律都会产生影响。渗透率越低,粘度的影响越明显。随着温度的升高,渗流曲线愈发接近于直线,拟启动压力随着温度的升高而减小。通过理论分析,建立了描述低渗透多孔介质非线性渗流的运动方程,给出了出现非线性的临界条件,从边界层角度对低速非达西渗流的产生进行了理论分析,认为边界层的厚度随着压力梯度的增加而减小,当压力梯度增大到一定值后,不动层为固化层,进入线性非达西流阶段。     

低渗透储层非达西渗流机理探讨

从多孔介质的孔隙结构、孔隙介质与渗流流体之间的相互作用和渗流流体性质等方面阐述了低速非达西渗流产生机理的不同观点，探讨了孔隙大小、孔隙喉道的几何结构、比表面积与渗透率的关系及其对启动压力的影响。深入研究了地层水、界面张力、边界层、渗流流体性质等对非达西渗流形成的作用机制，并对进一步开展低渗透储层渗流研究提出了建议。     

流体识别因子试验分析及应用

利用地震资料对储层中的流体进行识别是储层预测的重要内容之一。基于流体识别因子实现对流体的识别是对储层中流体进行识别的重要方法之一。为了对储层中的流体进行更好的识别,首先从Gassmann公式出发,分析了填充不同流体时岩石对速度和波阻抗的影响,在此基础上进一步提出了一个新的流体识别因子。利用Hilterman统计出的3种砂岩的参数资料分析了几种流体识别因子,结果表明,新的流体识别因子比其它流体识别因子对流体更为敏感,对砂岩的识别能力更强。将流体识别因子应用于QL地区实际地震资料的反演,结果表明,新的流体识别因子的识别能力好于其它因子,能够在一定程度上识别流体。     

不同压力条件下部分饱和砂岩速度实验结果及理论解释

在实验高频条件下，对储层砂岩样品采用常规饱和方法得到的弹性波速度随饱和度的变化呈现出复杂的样式，不同于地震勘探中用有效流体模型给出的理论结果，这种差异在低围限压力下更为明显。本文在变压力条件下，对部分饱和储层砂岩的纵、横波速度变化规律进行了系统实验研究及定量分析。研究表明，在实验高频条件下，两种不同孔隙尺度上流体分布的不均匀性明显影响实验结果，也是实验结果与有效流体模型理论值存在差异的主要原因：孔隙尺度上纵横比较小的裂隙中的饱和流体在高频条件下非“弛豫”作用对弹性波速度存在影响；较大尺度上（包含多个孔隙）孔隙流体不均匀的斑块分布对纵波速度存在影响。因此不论在实验室条件下，或是在实际地震勘探中分析弹性波速度时，应考虑这些因素影响。     

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。     

边界层对致密油藏逆向渗吸的数值模拟

致密油藏开发过程中一般采用水平井多段体积压裂方法进行开采,近井基质被缝网充分切割,极大的增加了基质与裂缝的接触面积,压裂液或水通过缝网与基质发生逆向渗吸,因此无论压裂过程还是注水吞吐开发过程都不能忽视逆向渗吸作用的影响,另外由于致密储层流动规律不同于普通油藏,这导致致密油藏的逆向渗吸与常规油藏的逆向渗吸作用存在许多不同,为了准确模拟裂缝性致密储层中的渗吸作用,首先采用耗散粒子动力学的方法验证了致密储层微纳米喉道中渗吸过程中边界层的存在并得到渗吸过程中边界层厚度的变化规律,然后利用孔隙网络模型计算考虑边界层的关键渗流参数,主要包括渗透率、毛管力曲线及相渗曲线;并将计算获得的关键渗流参数应用到表征致密储层复杂缝网的数值模拟模型中,模拟结果显示边界层对渗吸作用具有抑制作用,当考虑边界层后储层的渗吸能力大幅度减弱,致密储层的渗吸采收率可能仅为不考率渗吸时的3/8而已,因此应当重视致密储层中边界层的存在,否则可能会高估储层的流动能力。