聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析方法

基于两相渗流理论,考虑聚合物的剪切变稀、剪切增稠、对流、扩散、吸附滞留、不可及孔隙体积和有效渗透率下降的综合影响,建立了聚合物驱压裂井油水两相渗流不稳定压力分析模型。采用有限体积差分和牛顿迭代方法对模型进行求解,分析了裂缝导流系数、注入聚合物质量浓度、地层初始聚合物质量浓度和含水饱和度对压裂井试井典型曲线的影响规律。结果表明:裂缝导流系数增加,压力传导加快,压降减小,过渡流段压力曲线下移,双线性流段的持续时间更短,线性流段出现更早,且线性流持续时间更长。注入聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增大,压力传播损耗增加,压力和压力导数上移,双线性流段缩短。地层初始聚合物质量浓度增加,水相有效黏度增加,井筒储集段后的压力曲线整体上移。地层含水饱和度增加,水相相对渗透率变大,油相相对渗透率减小,油水两相总流度增加,压力传播损耗减小,井筒储集段后的压力曲线整体下移。模型退化后计算结果和商业试井软件计算结果对比及实测试井资料验证了新模型的可靠性、实用性。

基于应力敏感的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征

针对致密油藏应力敏感性强引起流体渗流能力变差和产能降低的问题,选取冀东油田某致密储层岩心进行全直径岩心驱替实验和原位CT扫描实验,研究应力敏感作用下的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征。研究表明:随净应力的增加,应力敏感性增强,岩心的喉道和较大孔隙受到压缩而发生变形,部分超微细小孔隙甚至闭合,油相相对渗透率下降速度和水相相对渗透率上升速度均增大,两相渗透率曲线逐渐下移;束缚水饱和度和残余油饱和度均增大,共渗点右移,两相渗流区逐渐变小,水驱油效率降低,说明油井见水后,含水率大幅增加,油水同产期较短,水驱突破快,水驱油效率下降,主要依靠补充地层能量降低应力敏感对油水两相渗流规律及采收率的影响。研究成果对致密油藏开发技术方案的制订具有重要指导意义。

盲端孔道内黏弹性聚合物驱油两相渗流规律

已有的聚合物溶液单相渗流理论与实验研究均已证实聚合物的弹性特征能够扩大其在多孔介质内的波及效率。在黏弹性聚合物溶液单相渗流理论的基础上,针对黏弹性聚合物溶液、原油两相流动中弹性对两相渗流的作用机制问题,建立了黏弹性流体、牛顿流体的两相渗流控制方程,用VOF方法进行两相界面追踪,以Open FOAM为平台,运用有限体积法对控制方程组数值求解,研究了黏弹性聚合物溶液在盲端孔道内的流动规律。从饱和度分布、速度分布、驱替压差和第一法向应力差变化特征方面,揭示了黏弹性聚合物溶液的微观渗流机理。结果表明:随着松弛时间的增加,即聚合物溶液弹性的增大,两相界面向盲端内部扩展越深,驱油效率越高;当驱替时间达23. 0 s时,松弛时间为0. 100 s的聚合物溶液驱油效率,比松弛时间为0. 001、0. 010 s时分别高19. 0%、9. 2%;聚合物溶液的弹性越大,附加压降越大,其第一法向应力差也越大,在一定程度上可提高驱油效率。研究结果为油田三次采油聚合物驱油体系设计、筛选提供了重要理论支持,同时有益于丰富黏弹性聚合物溶液的驱油机理。

相间力对微孔通道内两相驱替渗流影响规律的LBM研究

为研究了相间力对微孔通道内水-气两相渗流规律的影响,利用格子-Boltzmann方法建立了孔隙尺度下微孔通道内的水-气两相渗流驱替的数学模型。采用C++语言编制的程序对微孔通道内水-气两相渗流驱替过程进行了数值模拟。通过对模拟结果的分析发现:两相驱替的总体效果与相间力有较大关系,流固作用力越大,多孔骨架的亲水性越强,两相渗流的总体驱替效果就越好,驱替速度越大,反之亦然。

低压气井修井注气吞吐复产气液两相渗流规律

在低压气井修井复产所采用的注气吞吐工艺中,准确预测气、液两相渗流规律是高效复产的关键环节。以龙会山—铁山区块气井开发现状及复产情况为基础,选取飞仙关组3段孔隙型、孔隙-裂缝型两类储层短岩心,开展岩心驱替实验,分析气、液两相渗流规律。将实验数据进行归一化处理,形成了气、液相对渗透率曲线标准图版;针对孔隙-裂缝型储层的渗流特点建立假设,在考虑非均质性的情况下提出气、液两相相对渗透率曲线校正方法并对相应图版进行校正。校正后的裂缝型碳酸盐岩储层气液两相渗流曲线能更真实地反应气液两相渗流规律,孔隙-裂缝型储层中的束缚水饱和度比校正前图版更小,实际共渗范围更大,驱替效率更高。研究工作可为孔隙-裂缝型碳酸盐岩气藏开发提供理论参考。

海相砂岩水驱气藏气水微观渗流特征研究

为研究海相砂岩气藏气水两相驱替微观渗流特征,以番禺气田储层为例,开展气水相渗及微观可视化实验,模拟气藏成藏及开发过程中不同类型储层的气水渗流及分布规律。结果表明:研究区目的层位储层渗流能力较好,Ⅰ类储层的共渗区明显大于Ⅱ、Ⅲ类储层。微观可视化实验表明气驱水过程气体优先进入大孔径、孔隙中央,且气驱前缘发生跳跃式的转换;而在水驱气过程中,水优先进入小孔径,在毛管力的作用下产生强烈的指进现象,而当流速增大到一定值时,孔径尺寸不再影响水的前进方向,水能够同时进入各个大小的孔径中,使得水驱前缘均匀推进,且随着驱替速度的适当增加,水驱气末期残余气饱和度越低气体采出程度越高;残余气主要有绕流和卡段两种,各自具有不同的形成机理。研究成果可为海相砂岩水驱气藏高效开发及调整挖潜提供依据。

湿润性对孔隙介质两相渗流驱替效率的影响

孔隙介质中多相渗流的驱替效率对二氧化碳封存效率和石油采收率具有决定性影响,是实际工程调控中的一个关键指标.湿润性是影响多相渗流驱替模式及其效率的一个重要因素.本文通过微流体模型−显微镜−高速相机可视化实验平台,对基于真实砂岩孔隙结构的微流体模型进行湿润性修饰,开展了5种流量和2种湿润性的两相驱替可视化实验,研究了湿润性对砂岩孔隙结构中两相渗流驱替模式及其效率的重要影响.实验结果表明:随着流速的增大,两相渗流驱替模式由毛细指流向稳定流发生转变;在低流速条件下,由于毛细力的主导效应,亲水性介质中指进的宽度和被驱替流体团簇的数目均小于疏水性介质,而被驱替流体团簇的最大半径、平均半径和方差均大于疏水性介质.实验结果还证实了亲水性介质中由于单支优势通道和“绕流”现象的发生,驱替效率显著小于疏水性介质.最后,通过考虑接触角效应对毛细管数进行修正,建立了考虑湿润性影响的驱替效率和毛细管数之间的统一关系式,为不同湿润性条件下驱替效率的预测提供了一种潜在方法.

流线法在二维两相渗流解析求解中的应用

以五点井网为例,基于压力叠加原理及Buckley-Leverett方程,利用流线法求解特征线,建立了二维两相非活塞式驱替的解析求解模型,并运用该模型对驱替过程中的饱和度分布、驱替前缘位置等进行了计算。文中将Buckley-Leverett方程应用于多维计算,给出了二维两相渗流问题的解析求解方法,并将计算结果与Eclipse数值求解结果进行对比,验证了该方法的实用性,对渗流计算的简化及解析求解理论向多维多相的进一步发展具有一定的推进意义。

双重孔隙介质中两相驱替理论及其计算

1 基本方程一般多孔介质中两相驱替理论已由Buckley和Leverett建立,对于裂缝——孔隙介质中的同类问题,自60年代初提出了双重孔隙介质中两相渗流的数学模型以来。

基于NMR的煤体孔隙结构表征及气液两相渗流研究

煤矿开采逐渐走向深部,深部煤岩体表现为复杂的孔隙结构及低渗透特性,因此正确认识气体与水在煤岩等低渗岩土介质中的渗透规律、表征煤岩孔裂隙结构网络对于深部开采具有重要意义。核磁共振在研究煤岩孔隙结构和渗流路径方面具有快速无损的特征。为研究深部煤体在氮气驱水与渗流过程中的流体运移和分布,以及深部煤体原始状态与各级围压状态下的煤体内部孔隙的分布情况,对平煤十二矿己15-31030工作面圆柱形煤样试件分别进行了称重、烘干、饱水,在不同驱替压力下对试件进行了氮气驱水与渗流状态下的核磁共振CPMG序列测试和核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)成像检测,对饱水试样进行了变围压状态下的核磁共振CPMG序列测试。得到了煤样的横向弛豫时间T 2谱、一维频率编码和NMR成像图,并进行了结果分析。分析结果表明,煤体随着围压的增加,其孔隙率并不是单调变化,而是先增加再减小最后趋向于不变,其吸附孔数量变化规律趋近孔隙率的改变;氮气驱水能驱掉运移孔中的水分,对于渗透孔及以下级别孔隙中的总含水量影响不大;通过核磁共振CPMG序列计算得到煤体孔隙率演化图形。NMR成像结果表明,深部煤体大多无散布大孔隙,且小孔隙分布较均匀。

S7断块油藏表面活性剂渗流行为及驱油机理

以SN油田S7块油藏为例研究了表面活性剂进入多孔介质后,在岩石/油/水这个复杂系统中的渗流、驱油过程。表面活性剂对残余油的作用机理分为乳化、运移、富集3个方面。低界面张力体系能使油珠分散,使油珠直径变小,使油珠易于流动。实验研究表明,注入表面活性剂后,相对渗透率曲线发生变化,水相曲线左移,液相渗透率明显提高,残余饱和度减少。

气液驱替法提高燃料电池输出功率初探

本文介绍了多孔电极的一种新的工作方式 ,在周期性的压力作用下 ,通过气液两相在多孔电极内的驱替运动 ,在多孔电极内表面形成有利于气体参与反应的三相界面 ,并促进反应物的补充和生成物的排泄 ,使电极能在高电流密度下工作 ,最终提高燃料电池单位体积的输出功率 .

黏度对不同渗透率稠油油藏流体渗流特征的影响

稠油中胶质、沥青质形成的结构造成的黏度异常反映了稠油油藏的特性,对稠油的渗流特征有非常重要的影响。通过配制不同含稠油比例的油样,利用流变仪和岩心驱替装置,对不同黏度油样的流变性及其在多孔介质中的渗流特征进行了实验研究,分析了黏度对稠油渗流特征的影响。结果表明:随着油样中所含稠油比例增大,多孔介质中油样的非牛顿渗流特性增强,且渗透率越小,油样的非牛顿特性表现越明显;随着油样中稠油比例增大,水相相对渗透率迅速增大,而油相相对渗透率急剧降低,导致开采效果变差,且对流体在较低渗透率岩样中的相对渗透率影响大于高渗透率的岩样;随着被驱替油样中稠油比例增加,产出液中含水率上升的速度加快,且渗透率越低,含水率随采出程度增加的速度越快。

低渗透油藏注水开发的水突进特征

用活塞式水驱油方法,研究具有启动压力梯度的油藏中油水两相径向渗流特征,包括单一油层的驱替特征和双层油层在水驱过程中油水界面突进的差异。分析表明:相同注采压差条件下,启动压力梯度越大,生产阻力越大,油水界面推进越慢,产液量越低。增大注采压差,可以增加油井的产液量,减弱启动压力梯度对生产的不利影响。启动压力梯度加剧了双层油层注水开发时的层间矛盾,特别是在低渗透层渗透率小于50mD时影响更为显著。

低渗气藏克林肯贝尔常数和非达西系数确定新方法

文章通过室内物理模拟气体驱替岩心实验,从流体在低渗透多孔介质渗流机理出发,对所得实验数据进行处理,研究了一种确定低渗气藏气体渗流克林肯贝尔常数和非达西系数的新方法,并验证了气体在低渗气藏中的渗流存在滑脱现象,即克林肯贝尔效应,遵循非达西渗流规律。通过对实验数据进行回归分析,得到低渗气藏气体渗流克林肯贝尔常数大小与地层平均渗透率关系式,并绘制了求解低渗气藏气体渗流克林肯贝尔常数大小的理论图版。文章中所确定的克林肯贝尔常数和非达西系数数学表达式为建立气、水两相渗流数学模型、数值模型以及求解数值模型奠定了基础。