孔隙-孔喉分形多孔介质复杂类型组构模式表征

自然储层孔隙结构复杂,孔隙和孔喉共存且往往会表现出分形特征。经典的数量-尺度关系Rns及其衍生模型虽然能有效获取分形维数D,然而它们之间多对一的关系无法保证反演建模的惟一性。与此同时,分形对象中复杂类型的种类及其组构模式尚不明了,这导致储层复杂孔隙结构等效表征的困难。因此,厘清孔隙和孔喉多类型共存、多尺度分布的孔隙结构中的复杂类型,进而定量表征其组构模式对评估油气的赋存和运移规律至关重要。新近出现的分形拓扑理论表明分形对象是耦合原始复杂性与行为复杂性的双复杂系统。这两类复杂类型表现出相互独立的组构模式,其中原始复杂性确定单尺度与多尺度、单相与多相、单类型与多类型等缩放类型,而行为复杂性则决定自相似、自仿射、多重分形等尺度不变特征。基于此,本文有效标定了孔隙-孔喉耦合分形结构中的复杂类型种类,查明了孔隙、孔喉以及其连通性的原始复杂性归属,利用泰森多边形算法实现了孔隙-孔喉耦合行为的定量描述,依据分形拓扑理论给出了行为复杂性的尺度不变定义,结合原始复杂性与行为复杂性组构模式发展了一种精细表征孔隙-孔喉耦合分形孔隙结构的算法。基于新算法,模拟了不同复杂组构模式下的分形多孔介质,分析了原始复杂性与行为复杂性对孔隙结构的影响,推演了孔隙度及比表面积计算公式并验证了其有效性。

多孔介质热弥散系数的分形模型

热弥散系数是与流体的物性和多孔介质结构有关的,表征多孔介质传热传质强弱的重要参数.该文建立了分形多孔介质的孔喉结构模型,研究了在孔喉结构处流体由湍流状态变为层流状态的局部水头损失和速度弥散效应,在考虑微观孔喉结构和速度弥散效应的影响下,推导了热弥散系数关系式.研究表明,热弥散系数与孔喉比、孔喉结构个数和迂曲分形维数成正比,与孔隙率和面积分形维数成反比.进一步研究发现,孔喉比在1~150范围内对速度弥散效应有显著影响,流体在孔喉结构处存在局部水头损失,导致速度弥散效应增强,热弥散系数增大.

CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质影响实验研究

明确CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质的影响规律是分析油藏条件下CO2驱油机理和确定提高采收率潜力的基础。开展了不同压力条件下CO2与岩心静态接触实验和岩心驱替实验,测试了CO2注入前后岩心物性及微观孔喉结构和地层流体主要离子含量、采出原油组分、黏度及其沥青质含量等特征参数。实验结果表明:CO2注入压力由5 MPa升至20 MPa过程中,储层多孔介质平均孔隙度增大19.16%,平均渗透率降低11.23%,直径为100~150μm的孔隙空间增加9.73%,直径小于1.5μm的喉道空间增加15.83%,岩心亲水性显著增强;随着CO2在不同压力下的逐渐注入,地层水中Ca^2+和HCO-3含量增大,采出原油中C 5~C 33组分含量呈现先增大后基本不变的规律,采出原油黏度及其沥青质含量呈现先迅速降低,后保持不变的规律。