低渗透变形介质渗透率时变效应规律及对油田开发的影响

针对低渗透油田开发过程中存在的时变效应,以室内实验为基础,结合数值模拟方法研究了低渗透油藏渗透率时变效应规律及其对油田开发效果的影响.结果表明,上覆压力越大,渗透率时变伤害率越大,上覆压力增大至一定值之后,上覆压力的变化对渗透率伤害率的影响不大.渗透率越小,渗透率时变伤害率越大.当渗透率小于0.1×10-3 μm2时,渗透率时变伤害明显增大,同时难以恢复到原渗透率条件,裂缝性岩心时变伤害大且伤害后恢复更加困难.时变效应对渗透率的伤害主要集中在井筒附近,无因次半径越小,渗透率伤害越大;在相同的生产压差下,时变效应系数越大,油井产量越低.     

有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小,而孔隙度的微小变化,都会对渗透率产生大的影响,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在,在低渗透油气藏的开发中,不宜采用降压开采,进行油藏数值模拟时,也应进行油藏流固耦合数值模拟。      

开展对低渗透介质的水文地质学研究

低渗透介质水文地质学研究还处于萌芽状态,本文就其研究的主要内容提出了建议并进行了讨论     

镇泾油田低渗透油藏岩石渗透率应力敏感性研究

对镇泾油田低渗透油藏岩石进行了渗透率应力敏感性实验研究,并对其进行了应力敏感性评价。实验是在一定围压下,通过降低和增加内压的方式完成的,共进行了2个围压下的变内压实验。实验结果和应力敏感性评价结果表明,镇泾油田低渗透油藏不存在渗透率强应力敏感性,在原始地层压力条件下,衰竭式开发对地层的渗透率几乎没有影响,注水开发对地层的渗透率会有一定程度的改善。同时,通过对有效应力定律方程的研究,得出渗透率有效应力系数为常数且值很小,这从机理上解释了镇泾油田低渗透油藏岩石的渗透率对应力不敏感的原因。     

低渗透性多孔介质渗透性能测定评述

本文简要回顾了用于测定低渗透性多孔介质渗透性能的若干方法，着重对影响低渗透性介质渗透性能测定的有关因素进行了分析，指出对于低渗透性介质，目前还未有标准公认的渗透性能测定方法，尚需做大量的实验与理论研究工作。     

低渗透砂岩裂缝孔隙度、渗透率与应力场理论模型研究

低渗透砂岩储集层普遍发育裂缝, 裂缝不仅是重要的流体渗流通道, 而且在油井周围的发育程度直接影响着油井的生产能力.目前裂缝定量化预测方面存在的焦点问题是:缺乏一个有效而合理的力学模型, 裂缝渗透性的求取方法仍处于半定量化, 不具通用性.以史深100块沙三中储集层为目标, 从应力场和裂缝主要参数的关系入手, 以裂缝开度为桥梁, 通过实验和理论推导的方法, 建立了构造应力场和裂缝孔隙度、渗透率之间的定量关系模型.在岩石力学参数测试结果和地质模型建立的基础上, 对目的层裂缝发育时期的古构造应力和现今地应力进行数值模拟, 将结果代入关系模型, 计算研究区裂缝孔隙度和渗透率的空间分布, 进而指导低渗透砂岩油藏的裂缝参数定量预测、产能规划及井网部署.      

孔隙裂隙双重介质的三维逾渗数值模拟研究

基于三维孔隙介质的逾渗模型,首次把裂隙这一重要的渗透通道引入到三维逾渗研究中,提出了孔隙裂隙三维逾渗的研究方法,并建立了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模型,这一模型的建立使得逾渗理论的研究成果可以被应用到更多的领域中,如煤体、岩体等。基于VC++6.0开发了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模拟软件,模拟研究了双重介质的逾渗规律,模拟研究表明：裂隙的存在在很大程度上提高了介质的逾渗概率,使孔隙裂隙双重介质的逾渗规律明显不同于孔隙介质;随孔隙率、裂隙分形维数、裂隙数量分布初值由小到大逐渐增长,必然发生逾渗转变的自然现象。     

〖HT2H〗低渗透砂岩油层相对渗透率曲线特征、影响因素及其对开发的影响

低渗透储层油、水两相渗透率特征及其影响因素的研究,是认识、分析低渗透储层油、水两相渗流机理的重要途径,是合理开发油田的基础。本文在总结低渗透油藏油水相对渗透率曲线特征的基础上,对以火山岩、凝灰岩岩屑为主的岩屑砂岩相对渗透率曲线特征进行研究,并分析了其影响因素,研究表明低渗透储层的岩石学特征,碎屑颗粒的成份、结构,其表面的粗糙程度,及其粘土矿物的产状对相对渗透率曲线有明显的影响。这一研究成果对合理开发此类低渗透油田有着十分重要的意义。     

低渗透砂砾岩油层相对渗透率曲线的形态及其变化特征

以宝浪油田低渗透砂砾岩储层为例，主要分析了低渗透储层相对渗透率曲线的形态及变化特征和影响相对渗透率曲线形态变化的原因。分析结果表明，低渗透砂砾岩储层的非达西渗流使油相的相对渗透率增大，使水相的相对渗透率减小。孔隙结构的非均质性，特别是粘土矿物的含量和注入水水质对相对渗透率曲线的影响都很大。     

应用主成分分析法研究渗透介质的渗透稳定问题

结合国内多个水电工程的大量渗透试验数据,在多维系统中选择了5项指标:干密度、孔隙比、不均匀系数、渗透系数和临界坡降,采用多元统计中的主成分分析法进行聚类, 运用回归分析建立了砂性土、砂卵石土、断层带物质三类渗透介质的渗透模型.将所建立的断层带物质渗透模型应用到单薄山梁断层带的渗透稳定分析预测上,得到了模型计算结果与渗透试验所得结果相一致的结论,说明主成分分析法在渗透稳定分析中具有一定的适用性.     

影响低渗透油藏注水开发效果的因素及改善措施

在单砂体划分和内部结构研究的基础上,运用地质因素与生产相结合的手段,研究了影响低渗油藏注水开发效果的因素,发现影响低渗油藏开发效果的地质因素主要有3个:(1)孔隙结构特征。一般孔隙结构越复杂,孔径越小,开发效果越差。(2)砂体内部构型。砂体建筑结构越复杂,开发效果越差。(3)夹层频率的影响。适量的夹层提高厚油层的开发效果,而过量的夹层,则降低开发效果。除地质因素以外,还分析了渗流特点、贾敏效应以及压敏效应等开发因素对低渗透油藏开发效果的影响。启动压力梯度越大,开发效果越差;贾敏效应降低开发效果;压敏效应越严重,开发效果越差。针对以上影响因素提出了5种改善低渗透油藏开发效果的措施:以小层为单位按单砂体合注合采、水平井开发、适当放大生产压差、尽量减小井距以及早期注水。     

混合含水介质压密作用下渗透系数的变化规律研究

渗透系数是重要的水文地质参数,不同含水介质在不同条件下的渗透性不同。通过对中砂、细砂及其分别按1:1、2:1比例均匀混合的四种砂样进行压密实验,然后根据达西定律计算其在不同压密条件下的渗透系数,分析不同砂样的渗透系数呈现的线性关系,得出含水介质在不同压密作用下渗透系数的变化规律。结果表明,渗透系数随模拟含水介质压密的增大呈线性减小趋势,线性拟合决定系数为0.845 2～0.885 5;在单一砂样长时间实验下,由于重力影响所产生的细小颗粒运移,各砂样所测得的渗透系数均为前期快速下降,后期下降速度趋缓;含水介质透水能力主要取决于粒间空隙大小和多少等因素;混合砂中,随着粒径较小介质的比例增加,渗透系数在不同程度上更倾向于粒径较小的含水介质。     

Research advances in non-Darcy flow in low permeability media

More and more experimental results show that Darcy’s law is not fully applicable in low permeability media,and non-Darcy flow has been identified.In this paper we reviewed the research of non-Darcy flow experiments in low-permeability media in recent decades,discuss the existence of non-Darcy flow,and summarize its constitutive equations.The reasons for the threshold gradient were also discussed and summarized for the criterion of the critical point of non-Darcy flow.On this basis,the future development of non-Darcy flow experiments in the rock and clay media were discussed,in order to provide a certain reference for subsequent research on seepage laws in low permeability media.     

周期振荡法在低渗透测量中的应用研究

周期振荡法是一种新兴的多孔介质渗透率测量方法,具有测量周期短、稳定性好、精度高等优点。然而,由于缺乏对周期振荡法的系统研究,该方法未能在低渗透测量领域得到推广应用。采用数值模拟方法,分别研究了不同孔隙率、渗透率对周期振荡法气压测量结果的影响,以及不同形式周期波在周期振荡法渗透率测量中的适用性。结果表明:无论是孔隙率,还是渗透率都会影响气体压力传递过程;周期振荡法渗透率测量时可以不需要初始气压平衡过程,一定时间后测量结果几乎不受初始气压状态影响;与正弦波相比,方波对下游气体压力响应的影响更明显,而且方波、三角波和锯齿波具有容易加载的特点,建议采用方波取代正弦波进行周期振荡法试验。研究成果对指导周期振荡法试验和解决低渗透测量难题有一定帮助。     

超临界CO2温变对低渗透煤层孔渗变化的实验研究

为解决我国高瓦斯煤层渗透性差导致瓦斯抽采率低的难题,利用超临界二氧化碳强扩散和溶解增透等独特优点,采用自制三轴渗透实验装置,开展不同温度下超临界二氧化碳作用后煤的宏观增透实验,在宏观增透实验基础上进行煤微观扫描成像实验。结果表明：恒定体积应力和孔隙压力条件下,不同温度超临界二氧化碳作用后,煤的渗透率较增透前提高一个数量级,但在二氧化碳的超临界温度范围内,煤的渗透率随温度增加呈负指数变化规律。超临界二氧化碳作用后,煤微观孔隙率较增透前提高两个数量级,随着温度增加,煤微观孔裂隙的演化速率减慢,孔隙率随温度增加呈负指数变化规律。宏微观实验数据同时表明,煤宏观渗透率随微观孔隙率增加而增大。超临界二氧化碳增透过程中,孔隙压力对低渗透煤层的增透效果起主控作用。     

高渗压小水力梯度岩石渗透性测试

对低渗透岩石的渗透性测试一般采用瞬时压力脉冲法,但该方法不能真实模拟野外高孔隙水压力、小水力梯度的现场实际条件,而且试验存在较大误差。为此开发研制了一套新型高压渗透仪,在渗透出水端安装了管路过滤器、调速阀两种器械元件,可手动任意调控流量大小,而流量大小采用精确测量渗出水体积变化量表示。试验只要保证进水端水压不变,当调控的水流量与试样的渗流量达到平衡时,则会在出水端形成一个稳定的水压值。该套试验设备不但可对圆柱体试样进行渗透性、力学特性测试,而且还可以对方柱体试样进行渗透性测试,实现了对岩石实际所处应力、高孔隙水压力环境的真实模拟。实测检验理论技术可行,达到了满意的试验效果。     

低渗透岩芯水驱油试验相似理论

以相似理论为基础,考虑低渗透多孔介质非达西渗流特性,研究了油水两相渗流模拟试验理论。应用方程分析法,推导出油水两相渗流控制方程的无量纲形式,获得了低渗透岩芯水驱油模拟试验的相似准则。采用隐式求解压力、显式求解饱和度的方法（IMPES）对无量纲控制方程进行求解,得到包含相似准数的数值模拟器。通过敏感性分析,得到了每个相似准数对试验结果的影响程度,并通过实际低渗透岩芯的水驱油试验结果进行了验证。结果表明,敏感因子大的相似准数对试验结果影响较大,反之影响则较小。因此,在设计物理模拟试验时,当无法满足模型和原型所有相似准数相等时,应该优先满足敏感因子较大的相似准数相等。     

低渗透油藏注采井间压力分布与流态响应研究

利用非线性数学模型,能够全程描述低渗透油藏的非线性流动规律,从理论上给出了低渗透油藏中流态分布的计算方法,分析了注采压差、注采井距和地层渗透率对流态分布的影响,指出了流体在低渗透油藏中以特低速度流动时压力分布的特点,纠正了前人在这个问题上的认识失误。实际岩芯的渗流试验检验了理论的正确性。     

苏里格气田低渗透储层微观孔隙结构特征及其分类评价方法

以苏里格气田盒8段和山1段为例,开展了低渗透储集层微观孔隙结构特征的研究工作。以取心井压汞测试、扫描电镜、铸体薄片等分析化验资料为基础,通过分析储层的孔隙结构和孔隙类型,将储层微观孔隙结构分为4类,分析了各类微观孔隙结构的特征。沉积环境和成岩作用的双重影响使得盒8段和山1段的储层孔隙结构非常复杂,造成本区储层特低渗透率的主要成因机制为成岩期强烈的压实作用及各种自生矿物的充填和胶结作用。主要的储集空间为次生孔隙,孔喉组合主要为低孔小喉型。应用聚类分析和Bayes判别分析方法,选取7种宏观和微观非均质参数,在建立4类微观孔隙结构判别函数的基础上,对苏里格气田进行了微观孔隙结构识别,绘制了主力小层储层综合评价图。分析表明：Ⅰ类、Ⅱ类储层为研究区的优质储层,是今后低渗透盒8段和山1段的主要勘探开发目标。     

非均匀多孔介质等效渗透率的普适表达式

多孔介质渗流是普遍的物理过程,涉及地下工程、地热开采、环境工程等各行各业,尤其是工程建设,常面临防渗问题。由于地质条件的复杂性,工程区域地层受到成岩、压实、风化、生物作用等各种影响,故渗流性质复杂,常需要对建设区域的渗流状况进行数值模拟,从而为工程的设计施工提供决策依据。数值仿真结果依赖于对地层介质关键参数的选取,但目前工程多将其视为均匀介质处理,对于介质的非均匀特性考虑较少。文章旨在研究非均质多孔介质渗透率空间分布与等效渗透率的关系。基于连续介质假定、达西定律以及非均匀多孔介质渗透率空间分布函数,建立一维到三维的达西渗流问题模型,通过求解偏微分方程和理论推导,得到基于渗透率空间分布函数的等效渗透率理论表达式,并与有限元计算的数值解进行对比分析,结果表明理论值和数值解误差很小,证明等效渗透率的表达式的合理性。利用该成果可通过多点局部渗透率的测定构建渗透率空间分布函数,从而对整体渗流区域的渗透性质进行快速计算和评估,从而简化异常复杂的工程地质模型以减少计算量需求,对于工程仿真的快速计算和结果评估有重要意义。