基于数字岩心和孔隙网络模型的油水相渗模拟研究--以W433长6油田为例

以W344长6油田低渗透砂岩为研究对象,通过X-CT扫描技术获得低渗透岩样多尺度三维灰度图像,通过降噪、二值化、连通性检验和孔隙分割等操作建立三维孔隙网络模型。通过tNavigtor软件进行数值模拟,对比分析了基于数字岩心和岩心驱替实验的相对渗透率曲线对油藏拟合效果的影响。实验结果表明,通过数字岩心技术得到的相对渗透率曲线更平滑,对应的残余油饱和度更低,在数值模拟过程中具有较好的应用效果。

基于孔隙网络模型的非牛顿流体驱替模式研究

本文提出了一种考虑了流体可压缩性与非牛顿流体剪切流变性的非稳态孔隙网络模型,用以研究非混相驱替中的毛管指进、黏性指进和两者之间的过渡区这三种不同的驱替模式.通过在孔隙网络模型中饱和非牛顿流体,研究不同注入毛管数和不同黏度比情况下的注水驱替模式.结果表明,非稳态孔隙网络模型可以模拟再现三种不同的流体驱替模式,并提出特征前缘流量用于区分三种驱替模式.毛管指进的入口压力的相对波动较大且手指的无序生长会抑制前缘的移动速度,因此特征前缘流量变化较小.黏性指进会抑制指进横向生长和向入口方向的流动,入口压力在突破时快速降低.在过渡区,驱替流体倾向于占据由更大半径孔喉组成的少量路径,并以更大的特征流量向出口处快速突破,导致更细的手指与较低的驱替效率.本文还对比了被驱替相为牛顿流体时的情况.结果表明,剪切流变性会减弱被驱替相黏性阻力的影响,从而使得过渡区的范围更宽.本研究有助于更好地研究复杂流体间黏性力与毛管力对驱替模式的影响,对于提高油气采收率和二氧化碳地质封存效率具有现实意义.

基于孔隙网络模型的气液渗流特性

CO_(2)地质封存是实现大量CO_(2)减排的有效途径之一,而阐明CO_(2)在岩石孔隙中的运移规律是CO_(2)长期安全地质封存的关键。基于岩心微观结构重建的孔隙网络模型,不仅可以反映真实岩心孔喉分布规律,又能体现孔隙空间的分布及其发育特征,在多孔介质多相流研究领域具有十分重要的意义。选用储层较为常见的Berea砂岩,基于微焦点X射线计算机断层扫描(micro-CT)技术获得二维CT图像,在ImageJ软件中通过尺寸裁剪、降噪滤波以及阈值分割等一系列图像处理过程,重建了岩心样品数字图像,并在Matlab软件中借助提取函数实现了二值化;然后,采用最大球算法,通过搜索最大球、建立最大球连通关系、孔喉的识别和参数计算3个主要步骤,提取了实验岩心样品中的孔喉拓扑等效网络,并运用Amira软件进行可视化,将孔隙和吼道等效为球杆模型。通过对比不同图像处理与孔隙网络提取方法得到的岩心孔隙度、配位数、孔喉几何尺寸与形状因子等结构参数,确定了能够较好反映真实岩心孔隙空间特征的数字岩心重构及孔隙网络模型提取方法,即模型Pic7:滤波处理时将Mean值设置为1.5,Median值设置为2;阈值分割选择Otsu算法且应用最大球法提取数字岩心时将最小孔径设置为1。确定了Berea岩心孔隙结构参数:配位数分布在30以内,峰值在5左右;孔隙半径分布在80μm内,集中在20μm左右;吼道半径分布在60μm内,集中在10μm左右;孔隙形状因子和吼道形状因子分布在0.07以内,孔隙形状因子峰值在0.03左右,吼道形状因子峰值在0.035左右。最后,借助帝国理工大学开发的孔隙网络两相渗流模拟程序,用0.103 mol/kg NaCl溶液表征咸水,在50℃、12.4 MPa的储层条件下,开展了基于孔隙网络模型的多孔介质内CO_(2)驱替咸水的渗流数值模拟,通过分析驱替和吸入过程中毛细管压力曲线和相对渗透率曲线,阐明了孔隙网络提取方法对多孔介质多相流过程的影响,再次验证了孔隙网络模型建模方法的可靠性以及所得建模参数的准确性。

孔隙网络模型在渗流力学研究中的应用

孔隙网络模型广泛地用于同多孔介质有关的微观模拟中.本文简介了利用网络模型研究储层渗流规律的基本思想、主要步骤以及网络模型同其它微观模型相比较的优缺点,总结了在微观渗流研究中使用的两大类网络模型(准静态网络模型和动态网络模型)的特征及其适用范围,综述了目前网络模型在研究渗流中的应用现状以及国内外研究比较活跃的几个方面,最后分析了网络模型今后的发展趋向.

孔隙网络模型法计算气液体系吸吮过程相对渗透率

针对实验法难以直接测定气液体系吸吮过程相对渗透率曲线的问题 ,利用驱替过程相对渗透率实验资料 ,通过孔隙网络模型确定合适的孔隙结构参数 ,然后再由网络模型计算吸吮过程的相对渗透率曲线。利用文献中一油气体系的实验资料进行了初步验算 ,由一实际储层岩样的气驱水实验数据 。

多孔介质孔隙网络模型的应用现状

孔隙网络模型广泛应用于多孔介质的微观模拟中,已经可以较好地实现对渗流参数的定量预测,并用来描述微观渗流过程。首先对孔隙网络模型建立方法和孔隙空间描述作了扼要介绍,总结了准静态和动态两类孔隙网络模型的特征及应用范围,然后着重论述了孔隙网络模型的应用情况及研究较活跃的几个方面,最后对其发展趋势进行了展望。

基于三维孔隙网络模型的纵波频散衰减特征分析

波场在含流体的孔隙介质中传播时会产生频散和衰减现象.波场的频散和衰减与孔隙介质的岩石物理属性有关,包括孔隙度、渗透率、流体属性等.现有的三维裂缝/软孔隙网络模型利用椭圆截面纵横比的变化模拟从扁裂缝、软孔隙到硬孔隙的多种情况,而未考虑同时包含孔隙和裂缝的全局性网络空间.为了更好地描述裂缝-孔隙空间,本文提出同时包含裂缝和孔隙的三维裂缝孔隙网络模型,并给出渗透率的计算方法.通过体积平均法推导了三维裂缝/软孔隙网络模型和三维裂缝-孔隙网络模型的波动方程,利用平面波分析方法得到纵波频散/衰减曲线的表达式,同时应用数值模拟研究了总孔隙度、裂缝孔隙度、裂缝纵横比、裂缝数密度、孔隙流体黏度对纵波衰减和速度频散特征的影响.结果表明,在三维裂缝-孔隙网络模型下,总孔隙度、裂缝参数等对纵波频散衰减特征的影响与三维裂缝/软孔隙网络模型相似.具体表现为:纵波在高频段内出现频散和衰减现象.孔隙度的变化主要影响逆品质因子曲线峰值的大小;裂缝数密度主要控制速度显著变化的范围;裂缝纵横比对纵波速度和特征频率有显著影响.

孔隙网络模型法计算水相滞留对气体渗流的影响

孔隙结构是影响气藏储集层孔喉中水相滞留的一个重要因素。考虑滞留的水相在孔隙中的微观分布,利用Bethe网络模型模拟,研究水相滞留对不同孔隙结构体系的气体渗流能力的影响规律,主要包括孔喉大小和分布均匀程度等影响因素。初步模拟计算表明,应用孔隙网络模型研究水相滞留对气体渗流的影响规律是可行的,能将水相微观滞留堵塞机理与宏观损害程度相联系。

基于孔隙网络模型的非水溶相液体运移实验研究进展

进行多孔介质中非水溶相液体(Non-Aqueous Phase Liquids,NAPLs)运移的微观机理研究,微观孔隙网络模型实验是目前应用比较广泛且行之有效的方法。通过网络模型实验,获得对NAPLs在多孔介质中运移更深入的认识。从多孔介质孔隙结构测量、孔隙网络模型制作、NAPLs运移网络模型实验和数值模拟4个方面评述了该方向的研究进展,结果显示测量孔隙结构方法、图像刻蚀技术、可视化测量实验数据方法等有力地促进了本实验研究的发展。分析了孔隙网络模型实验存在的问题以及未来的发展趋势,对开展孔隙网络模型实验研究有一定的启发作用。

基于孔隙网络模型的微观水驱油驱替特征变化规律研究

结合逾渗理论,采用截断威布尔分布作为孔喉特征分布函数,模拟储层岩心的初次油驱过程和二次水驱过程,建立了油水两相三维准静态孔隙网络模型;通过模型计算与试验结果的对比,验证了孔隙网络模型的有效性。利用建立的孔隙网络模型,研究了岩心在水湿情况下,储层微观孔隙结构参数如孔喉比、配位数、形状因子等对水驱油驱替特征的影响。研究结果表明,储层岩心的孔喉比越小、配位数和形状因子越大,残余油饱和度越小,水驱油的驱替效果越好;形状因子的变化对驱油效率影响较大。

三维数字岩心的重构及孔隙网络模型的孔隙度分析

数字岩心和孔隙网络模型是多孔隙级微观渗流理论研究的基础,为精确反映三维多孔介质孔隙体之间的连通性,根据二维数字岩心构建原理,采用Matlab软件重构三维数字岩心,研究了压实因子与成岩增量因子在三维数字岩心构建中的作用,并采用离散概率统计理论分析了三维数字岩心孔隙度,得出同一三维数字岩心局部孔隙度的差异随所取计算单元的划分边长增大而减小。

孔隙网络模型的可视化方法及应用

在微观渗流领域,孔隙网络模型的应用日渐广泛;但可视化成像方面研究的不足,使其应用受到极大的限制。基于四个基本假设,利用立体几何知识得到了喉道和孔隙体的确定方法。以孔隙网络模型数据文件为研究对象,将其应用于Berea砂岩的孔隙网络模型、复杂孔隙网络模型及孔隙网络模型中含油饱和度分布的可视化;由此将孔隙网络模型立体地呈现在人们面前。这样既可以展现同一个孔隙网络模型的孔隙体和喉道分布,又可以展现复杂孔隙网络模型的孔隙体和喉道分布,甚至还可以展现含油饱和度的分布状况,便于进行流动机理分析和微观剩余油分布分析,从而拓展了孔隙网络模型的应用范围。

基于孔隙网络模型的三相相对渗透率模拟计算方法

为准确获得注气驱、水气交替注入等提高采收率过程中的油、气、水3相的相对渗透率,基于孔隙网络模型,采用孔隙级流动模拟方法进行多相流动模拟。采用正交设计方法,优化网络模型参数拟合油、水2相实验数据,选取拟合程度最高的方案作为油、气、水3相渗流的模型参数。基于逾渗理论,采用优选出的模型,进行油气水3相渗流模拟,最终得到油、气、水3相相对渗透率,从而为油气田开发提供必要的基础数据。

基于孔隙网络模型的砂砾岩微观水驱油驱替特征

基于胜利油区砂砾岩油藏储层微观结构特征,采用双峰态曲线作为表征喉道半径的分布,结合储层微观孔隙结构参数(如孔喉比、配位数、形状因子等),建立反映砂砾岩岩石孔隙空间的三维孔隙网络模型。通过油水两相流模拟计算结果可知,与实测相渗曲线吻合较好,可用来计算油藏驱油效率和预测开发动态,尤其是对于新发现尚未进行取心实验的区块,开展砂砾岩三维孔隙网络模型计算无疑是一种有效的补充手段。

基于孔隙网络模型的碳酸盐岩岩心跨尺度分析

现有微观孔隙结构研究手段多局限于在微尺度提供孔喉尺寸、孔喉比等孔隙结构参数,所得结果无法直接应用于岩心尺度及矿场尺度等宏观尺度的研究中,其研究结果与储层实际结合具有一定困难。为此,从多尺度评价角度出发,以碳酸盐岩岩心数据体为研究对象建立孔隙网络模型分析碳酸盐岩微观孔隙结构,在此基础上,根据分布函数及分形函数对其进行尺度升级,获得岩心尺度评价参数。结果表明:尺度升级后的岩心表现出明显低渗、致密特性,与孔隙网络模型分析结果相符。可见,对微观孔隙结构分析结果进行尺度升级具有一定可行性,并且升级结果对于宏观尺度的评价工作具有一定的理论意义。

基于页岩孔隙网络模型的油水两相流动模拟

为了直观准确地认识页岩油流动特征以及微观剩余油的形成机理,以济阳坳陷沙河街组泥页岩储层为研究对象,利用聚焦离子束扫描电镜系统扫描成像,构建了三维数字岩心并提取了孔隙网络模型,分析了孔隙结构参数,将三维孔隙网络模型的物性参数与室内实验物性数据进行了对比,验证了该模型的准确性,在孔隙网络模型的基础上,分析了样品的孔喉结构特征,并结合Navier-Stokes方程建立了油水两相渗流数学模型。利用有限元方法进行求解,进行油水两相微观流动模拟。结果表明:泥页岩样品具有孔隙结构复杂、孔隙配位数低、连通性差等特点,页岩油储集空间和流动空间主要为纳米级孔隙。流体在孔隙网络模型中流动情况复杂,随驱替压力的增加采出程度提高;压力越大,越易出现指进现象,使局部剩余油形成。局部狭窄喉道的尺寸是限制流体流动的关键因素。当壁面润湿性为水湿时,驱油效果最好,模型壁面为油湿时,驱油效果最差,中性润湿时,不易形成剩余油。该研究成果对于微观条件下页岩油的油水两相流动研究具有指导意义。

碳酸盐岩双孔隙网络模型的构建方法和微观渗流模拟研究

碳酸盐岩油藏作为全球的主力油气储集层,在微观尺度上分布有大量发育的大孔隙和微孔隙,研究不同孔隙对其微观渗流特征的影响具有重要意义.本文基于碳酸盐岩中分别描述大孔隙和微孔隙特征的单一尺度孔隙网络模型,利用整合法构建出能够同时描述大孔隙和微孔隙特征的双孔隙网络模型,最后模拟各网络模型的渗流过程,计算相应的渗流特征参数并同岩心实验室渗透率进行了对比.结果表明,基于整合法构建的双孔隙网络模型可根据区间域随机产生任意大小的网络尺寸,不仅同时包含大孔隙和微孔隙的几何拓扑结构信息,而且可同时描述大孔隙和微孔隙的渗流特征,能够较好描述真实碳酸盐岩油藏中多尺度孔隙特征.双孔隙网络模型的绝对渗透率和实验室岩心结果基本一致,水湿油藏条件下对比各网络模型的相对渗透率曲线发现,双孔隙网络模型的等渗点含水饱和度均大于大孔隙和微孔隙网络,其残余油饱和度明显减少,这是由于大孔隙和微孔隙的整合极大地提高了双孔隙网络的连通性,进而大幅度提高网络的渗流能力,本研究为碳酸盐岩微观渗流研究提供了重要的理论基础.

基于叠加数字岩心和孔隙网络模型的页岩基质储层孔隙空间表征方法

针对页岩样品基岩既包含无机孔隙,又包含有机孔隙的特点,本文建立了能同时描述两类孔隙的数字岩心和孔隙网络模型.首先基于模拟退火法和马尔可夫链蒙特卡罗法分别构建了无机孔隙数字岩心和有机孔隙数字岩心,然后按照一定算法叠加两个数字岩心,重构出了既包含无机孔隙信息又包含有机孔隙信息的叠加数字岩心;对构建的表征不同孔隙类型的数字岩心,分别提取其孔隙网络模型,按照二者之间的连接信息,将两个孔隙网络模型整合到一起,建立了既包含无机孔隙信息又包含有机孔隙信息的双孔隙网络模型;最后基于两大平台,分析了页岩样品的几何拓扑结构性质,孔隙半径分布和配位数与实验结果拟合程度较好,验证了构建方法和数值分析方法的正确性.

基于CT扫描的滨海土壤孔隙空间网络表征与渗流模拟

以江苏省沿海地区不同围垦区剖面土层原状土样为研究对象,基于CT扫描技术,通过构建孔隙网络模型,对土壤孔隙分布及其拓扑关系进行定量表征,统计分析了土壤孔喉参数,包括孔径分布、配位数、喉道半径及喉道长度;运用提取的孔隙网络实现土壤中单相水的渗流模拟,分析土壤的绝对渗透系数(饱和导水率)及其主要影响因素。结果表明,围垦活动对改良土壤孔隙活动起到积极作用,随围垦年限的增加,连通孔隙的半径范围、平均配位数、喉道半径趋于增大,喉道长度趋于减小;浅层土壤的孔隙结构较为良好。单相水模拟中,模拟计算的土壤绝对渗透系数和试验测定的饱和导水率结果吻合度较好,呈现出一致的变化规律。灰色关联度显示喉道半径对土壤渗透性能的影响最大。

碳酸盐岩孔隙-裂缝双重网络模型构建及分析

为了明确孔隙-裂缝型碳酸盐岩微观渗流机理,需构建能够精准表征真实孔隙-裂缝双重介质系统三维结构的数字化模型。利用碳酸盐岩样品CT扫描图像和图像分割技术,构建出反映样品结构的孔隙-裂缝双重介质数字岩心模型,并依据不同的形态特征参数,分离出样品的孔隙和裂缝空间。通过中心线提取法和最大球填充法,对碳酸盐岩裂缝空间进行了裂缝网络模型提取,结合碳酸盐岩孔隙网络模型,融合为一套孔隙-裂缝双重网络模型,该模型计算得出的孔隙度和绝对渗透率与常规物性实验所获数据较为接近。基于该方法构建的碳酸盐岩孔隙-裂缝双重网络模型能够精准表征孔隙-裂缝双重介质系统的真实三维结构,可用于后期微观渗流机理的深化研究。