裂缝性油藏等效渗透率张量的边界元求解方法

等效渗透率张量是裂缝性油藏渗流分析的重要参数,应用边界元算法可计算裂缝性油藏的等效渗透率张量。根据流量等效原理,考虑每条裂缝的空间分布和属性参数对流动的影响,建立了求解裂缝性多孔介质等效渗透率张量的数学模型,并给出了数学模型的边界元求解方法。实例研究表明,边界元法数值计算结果与解析结果较为一致;裂缝对介质的渗透能力有重要影响,忽略渗透率张量的非对角线元素将产生较大误差;等效渗透率张量能够反映裂缝性多孔介质的非均质性和各向异性。

基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型介质等效渗透率分析

根据缝洞型介质的特点和流体在不同尺度空间的流动特征,建立Darcy-Stokes耦合数学模型,推导出考虑基岩渗透率的广义立方定律和单裂缝多孔介质的等效渗透率张量表达式,以此为基础提出裂缝预处理技术,将溶洞-裂缝-基岩耦合流动问题转化为溶洞-基岩耦合流动问题,分析不同缝洞结构介质体的等效渗透率和渗透特性。结果表明:缝洞结构的存在不同程度地影响介质体的等效渗透率;含圆形溶洞介质的等效渗透率与基岩渗透率成线性关系;裂缝预处理技术可以提高计算效率。

基于离散裂缝模型的裂缝性介质等效渗透率求解新方法

等效渗透率是裂缝性介质流动数值模拟中的关键参数,基于离散裂缝模型,考虑每条裂缝的空间分布和属性参数对流动的影响,建立了一种计算裂缝性介质等效渗透率的新方法。首先,对裂缝性介质进行粗网格划分,获取每一粗网格中的裂缝信息,采用封闭定压边界建立相应的离散裂缝流动数学模型,在此基础上应用Galerkin有限元方法对此模型进行求解;然后基于达西定律和体积平均法求取粗网格的等效渗透率;最后,通过算例研究验证了本文方法的正确性和高效性。

裂隙单元修正等效渗透率模型及其验证

采用裂隙单元表征裂隙网络,引入裂隙单元等效渗透率的概念,按照流量等效的原则计算其大小,然而阶梯状裂隙单元造成渗流流程的增加,同时压差不变导致流量的减少,为解决这一问题,用裂隙在网格中的实际流程长度与裂隙迹长之比来修正裂隙单元等效渗透率,并且针对复杂裂隙网络,对其进行预处理——删除孤立裂隙、死端裂隙、孤立裂隙簇等非连通裂隙。用此修正模型对单裂隙、相交裂隙、复杂裂隙网络进行渗流数值模拟,并与理论解及离散裂隙网络模型方法渗流结果进行比较,结果显示:研究区域下游出口总流量及出口处流量分布均取得较好一致性;同时,此裂隙单元修正等效渗透率模型也能反映出裂隙岩体渗流的非均质和各向异性。

煤岩裂缝渗流能力实验评价及近井地层等效渗透率分析

煤岩裂缝的渗流能力是影响煤层气产能的重要因素。采用API导流仪及岩心驱替装置,模拟煤层气排采过程中煤层有效应力的连续变化,评价裂缝闭合压力逐渐升高、地层压力连续下降以及频繁开关井(间歇性排采)等工况条件下煤岩压裂裂缝的动态导流能力和含天然裂缝煤心的渗透率变化。实验结果表明,提高裂缝闭合压力、降低孔隙流体压力以及频繁开关井等都会降低煤岩裂缝的渗流能力,尤其对压裂裂缝的导流能力影响更为显著。基于此,利用实验数据分别回归了煤岩压裂裂缝导流能力和含天然裂缝煤岩渗透率与有效应力的经验关系式,建立近井煤层等效渗透率计算模型。利用该模型可以根据现场测算的等效渗透率,初步判断煤层压裂裂缝的有效导流能力或缝长,可以为煤层气压裂效果评价、分析排采过程中煤岩裂缝参数的动态变化提供一种新方法。

夹层分布对小层等效渗透率表征的影响

夹层是指小层内部非渗透层和特低渗透层。夹层在层内对流体流动起到不渗透夹层作用,直接影响小层的渗透率,从而会影响到油藏开发动态特征和产能计算;因此需要明确层内夹层分布对等效渗透率表征的影响。针对层内不连续平行分布夹层,首先通过物理实验研究明确了层内夹层分布对小层局部区域渗透率的影响;同时得到了计算层内均质储层和非均质储层小层等效渗透率的计算方法;然后通过建立与室内均质夹层物理实验模型类似的油藏数值模型,基于两者结果对比分析,得出采用油藏数值模拟方法研究夹层分布对等效渗透率的影响是满足精度要求的;最后通过数值模拟方法研究,得出了层内夹层分布位置、夹层个数与夹层分布方式对小层等效渗透率的影响规律。

粘弹型和幂律型驱油剂的等效渗透率

以扩张—收缩和收缩—扩张流道模拟油藏中的孔喉,以流道尺寸服从同一和不同分布的二维随机变截面微管束模拟油藏中均质和非均质孔隙介质,采用数值方法对比考察了粘弹型和幂律型驱油剂在单个孔喉和二维随机变截面微管束模型中的流动特性。建立了驱油剂在变截面微管束中流量与压降的关系式,结合达西定律,得到了等效渗透率的表达式,并以该参数作为评价驱油剂在地层孔隙介质中渗流能力的重要指标。结果表明,粘弹型驱油剂在孔隙介质中的渗流能力随着粘弹性、平均孔隙尺寸、孔隙介质非均质性程度及日注入量的增加而降低。幂律型驱油剂的渗流能力与日注入量无关,而只是幂指数与孔隙结构的函数。其渗流能力随着幂指数的减小而增大,平均孔隙尺寸和孔隙介质的非均质性程度越小,其渗流能力越高。

等效渗透率在底水油藏水平井数值模拟中的应用

研究了等效渗透率在底水油藏水平井数值模拟中的应用。首先在水平井筒内压力损失计算方法的基础上,依据混合密度、混合黏度与混合速度定义,推导了井筒内两相流动等效渗透率的数学表达式;然后利用等效渗透率将井筒内压降与流速关系改写为达西定律形式,统一了井筒与油藏中运动方程,因此可将井筒处理为油藏的一部分;最后基于达西定律推导了底水油藏水平井开采数学模型,建立了数值模拟方法。实例研究表明,基于等效渗透率的数值模拟能够较好地模拟井筒压降影响下的底水油藏水平井开采过程。

不同应力比煤岩等效渗透率变化的数值模拟

采用B-B破坏准则描述煤岩力学特征,并利用B-B准则参数与M-C准则参数之间的转化关系,对不同应力比(横向应力与竖向应力的比值分别为0.2、1、2、3、3.5、4)的裂隙演化规律、煤岩内部流量分布和煤岩的等效渗透率进行了研究。研究结果表明:煤岩体内部的裂隙随着应力比的增加呈现先减少后增多的现象;煤岩体内部流量在应力比为0.2、1、2、3时没有明显的变化,当应力比达到3.5和4时流量发生了明显的变化;煤岩体的垂直渗透率和水平渗透率都是先减小后增大,但是水平渗透率变化更明显。

裂隙-孔隙介质等效渗透率的数值试验研究

等效渗透率的影响因素一直是裂隙–孔隙双重介质渗透性研究中的难点。为了更好地研究裂隙–孔隙多孔介质的渗透特性,基于流体力学、渗流力学耦合作用原理,建立了裂隙–孔隙双重介质数学模型,得到了双重介质等效渗透率的计算公式。利用Comsol Multiphysics计算方法,研究了裂隙宽度、裂隙与压力梯度作用面角度及压力梯度对双重介质水平等效渗透率的影响规律。计算结果表明:1) 裂隙中的流速是孔隙中流速的104~107倍,裂隙宽度对水平等效渗透率的影响最大,起主导作用;2) 水平等效渗透率随裂隙与压力梯度作用面角度的增大而减小,从40°至45°之间减小的最为明显;3) 水平等效渗透率随压力梯度的增大而略有减小,压力梯度的大小对水平等效渗透率的影响不大。

碳酸盐岩酸蚀蚓孔等效渗透率影响因素研究

在碳酸盐岩储层在开发过程中,随着一段时间的生产,外来流体的侵入以及地层中的微粒会使得近井筒地带的储层受到污染从而渗透率下降,因此需要引入增产措施来改善地层渗透性。针对碳酸盐岩储层基质酸化形成的酸蚀蚓孔特点,基于基质酸化机理和分形理论,借助编制的VB软件,运用“点到圆”二分叉树状分形网络渗流模型,分析了二分叉网络长度分布分形维数、二分叉网络半径分布分形维数、二分叉网络分叉级数以及二分叉网络分叉角对蚓孔区无量纲等效渗透率的影响。

夹层影响下等效渗透率的表征

夹层是影响流体流动的主要因素,虽然地质模型能够很好刻画夹层分布,但在导入油藏数值模拟软件时,受模拟效率以及网格规模限制,夹层往往被粗化掉,导致数值模拟与实际开发存在差异。为了等效表征夹层影响下的渗流特点,引入Begg和King等人提出的流线法用来计算夹层影响下的渗透率等效值,并与实际油藏数值模拟器中流线法模拟结果进行了比较。考虑了夹层的个数变化、夹层的长度变化及夹层的分布方式变化等不同情况,分别利用流线法计算理论渗透率;同时在黑油模拟器中搭建了一样的网格模型,得到了不同情况下的压力值,将压力值与理论渗透率的值进行了拟合,拟合效果较好。该研究为精细地质模型准确粗化提供了手段,能够服务于油田开发。

裂缝型低渗油藏主、侧向井渗透率推算

低渗油藏一般都发育不同程度的天然微裂缝,这些裂缝直接或间接地与水力压裂缝沟通,造成主、侧向井平均渗透率的差异。目前还没有一种能准确推算低渗油藏主、侧向井间等效渗透率的方法。文中在低渗透油藏注水见效时间预测公式的基础上,根据实际动态生产资料,反推计算主、侧向井的渗透率。利用西峰油田长8储层M油藏现场动态资料进行实例验证,证明该方法在现场应用中简单可行。该方法为地质建模、油藏数值模拟、渗流分析技术,以及井排距调整方案等提供了更加准确的数据基础。

利用开发初期的煤层气井生产数据反求储层渗透率

在煤层气开发过程中确定储层渗透率是一个至关重要的因素,是有效评价煤层气井产能,合理安排生产制度,制定和优化开发方案的关键。而目前储层渗透率多是利用经验公式计算获得,或是停止生产重新测试,存在忽视生产过程中渗透率动态变化、影响生产等问题。本文应用渗流力学理论,结合煤层气实际生产特征,提出由生产数据反求煤层等效渗透率和裂缝渗透率的方法,通过编程计算等效渗透率评价煤层气压裂直井产能,裂缝渗透率评价煤层气井的压裂效果,并以延长煤层气实际生产数据进行计算求证,结果表明反求得到的渗透率能很好的匹配实际情况。

岩体裂隙网络串并组合渗透率预测模型

由三次方定理表达形式的转变,提出新的基于两端水头差的裂隙本征渗透率概念,分别探讨了裂隙在并联和串联情况下的等效本征渗透率。继而由岩体裂隙网络中裂隙的串并联关系,提出了岩体裂隙网络串并组合渗透率预测模型,首次提出了裂隙网络岩体本征渗透率概念。分别应用UDEC软件和所提出的串并组合渗透率预测模型对简单"人"字形裂隙进行了分析计算,得到了完全相同的结果。对两种理论的对比分析表明,二者在解决问题时是互逆的过程。所提出的裂隙网络岩体串并组合渗透率预测模型在实际应用中较为方便简单,也为煤矿突水的预测及防治打下了基础。

单裂缝多孔介质渗透特性研究

单裂缝多孔介质渗透特性的研究是裂缝性介质渗流分析的基础。针对含单裂缝的多孔介质,分别利用Darcy方程和Stokes方程描述基岩和裂缝中的流动,采用连续边界条件、Bea-vers-Joseph边界条件和Beavers-Joseph-Saffm an边界条件,得到考虑基岩渗透率的广义立方定律和分别满足3种边界条件的单裂缝介质的等效渗透率理论计算公式。参数分析表明,由3种边界条件所得到的单裂缝介质的等效渗透率较为一致(尤其当α>1时),因此应用经典的连续边界条件可简化问题,提高计算效率。研究结果为含裂缝多孔介质流动分析的参数确定提供了理论依据。

低渗透油田注入井井底滤饼对注入能力的影响

通过岩心流动实验和理论计算,并结合实际生产情况,研究了注入井井底滤饼对注入压力和注水量的影响。结果表明,"等效渗透率"理论适用于计算井底滤饼对不同储层的伤害程度。实验测得120 m L 5%、150 m L30%硅藻土形成滤饼的厚度分别为0.35、2.51 cm,滤饼渗透率分别为4.2×10-3、0.3×10-3μm2。滤饼渗透率为0.3×10-3μm2时,滤饼对低渗透储层的渗透性影响较小,对中高渗和高渗储层的伤害非常严重,储层渗透率越大伤害率越高;当储层渗透率为50×10-3、100×10-3μm2时,储层渗透率伤害率分别为29.0%、45.3%。滤饼渗透率为4.2×10-3μm2时,滤饼对不同储层的渗透性几乎没有影响。低渗透储层井底滤饼的形成会引起注水压力的升高;但注水井的注水量随滤饼厚度的增加变化较小。

缝洞型油藏大尺度缝洞体等效模拟方法研究

针对目前缝洞型油藏仍采用常规油藏数值模拟器的现状,提出了更符合缝洞型油藏大尺度缝洞体流体流动规律的等效数值模拟方法。该方法是在分析缝洞型油藏储渗空间类型和流体流动规律的基础上,对大尺度缝洞体等效渗透率大小的确定和分布进行研究。分析表明对大尺度缝洞体进行等效模拟时可以基于Possuellie方程设置等效渗透率近似值;通过模型方案对比,在采用渗流模型等效模拟Darcy-Stokes模型时,等效渗透率分布应设置为缝洞体中间大、边部小。该方法从缝洞型油藏流体流动规律的角度出发寻找到了对大尺度缝洞体等效模拟的有效途径。

孔槽泡沫夹芯复合材料真空辅助树脂传递工艺仿真与优化

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

哈萨克斯坦盐下油藏双重介质三维地质建模

以哈萨克斯坦肯基亚克盐下石炭系油藏为例,在详细岩心观察基础上,综合取心、测井、地质、地震等多方面资料,分步建立了双重介质储集层的三维地质模型。首先建立研究区构造模型,利用地震相和测井相分析建立沉积相模型,在数据结构分析和方法优选的基础上,建立相控的储集层基质属性模型;第二步利用地震几何属性分析和岩心裂缝描述结果,模拟建立裂缝分布网络模型;第三步将基质属性和裂缝分布网络模型有机结合,利用基质和裂缝渗流交换原理建立双重介质储集层三维综合地质模型。建模最终给出了裂缝的网络分布模型,裂缝的等效渗透率和双重介质等效渗透率模型,可直接提供给油藏工程研究人员开展数值模拟研究。