负压对不同孔周破碎煤体渗流特性影响研究

为探究抽采负压对破碎煤体内气体渗流特性的影响,采用自行设计的负压抽采模拟渗透试验系统,对负压影响下不同级配破碎煤体内气体渗流规律展开了研究;并对该过程气体能量损耗及表观渗透率关于受负压影响的敏感性问题进行了分析。结果表明:随着负压的增大,同一孔隙结构下气体渗透状态的非Darcy效应相较于Darcy效应表现得更加突出,但随Talbol级配系数n的增大其内部孔隙增大,两者之间的界限出现淡化,相关系数开始接近;通过引入惯性-湍流修正系数δ来对不同孔隙结构下气体能量损耗进行表征,整体随n的增大呈现减小趋势,当n处于0.2~0.6阶段内δ处于不稳定的阶段,而在n>0.6之后δ数值基本稳定,即随着孔隙结构的增大气体渗流能量损耗降低,趋向于Darcy渗流;在负压小于60 kPa时,不同级配试样的负压敏感曲线之间变化差异显著,而当负压大于60 kPa后,各条曲线相互靠拢,且n值越大负压敏感曲线偏离度越低,即负压较小时表观渗透率更易受负压影响;孔周破碎煤体渗透率在抽采负压较小时易受其孔隙结构影响,在孔隙结构及抽采负压较小时往往呈现出非Darcy渗流,造成抽采不畅等问题影响抽采效率。

煤矸石非Darcy渗流的渗透特性试验研究

利用自行设计的岩石渗透试验系统,采用稳态渗透法测试了10件标准煤矸石试样非Darcy渗流时的渗透特性。通过最小二乘法对渗流速度和压力梯度进行回归分析,得到煤矸石的Darcy流渗透率、非Darcy流渗透率和非Darcy流β因子。研究结果可为工程中煤矸石做充填材料提供参考。

低渗低速下非达西渗流特征及影响因素

流体在低渗低速下渗流时 ,具有一定的弹塑性 .实验证明 ,这种特性与介质和流体的种类和性质有关 .低渗透油藏的孔隙越小、喉道越窄 ,孔喉比就越大 ,因此具有很大的比表面能和自由能 .而固、液表面的分子作用力越强 ,则启动压力就越高 .在注水开发过程中 ,相界面的变化引发了多种物理过程和化学反应 ,进而诱导出流体的非达西渗流特征 .这表明 ,建立非线性渗流理论及其数学分析方法 。

高速气体非达西渗流数学模型

对达西行为的描述出发点是基于1901年Forchheimer提出的一个经典方程,即Forchheimer方程,利用该方程来弥补流体高速流动时达西定律的不足。在该方程中增加了一个非达西项到达西方程中以考虑达西方程的缺陷。非达西项是非达西系数、流体密度和流速平方的乘积。在确定非达西效应时一个最重要的方面是尽可能准确地估计非达西系数。为此,在大量文献研究的基础上,在对高速气体渗流时非达西行为的产生原因和目前各种非达西效应的数学描述进行分析的基础上,建立了非达西系数的求取通式,并且该通式适用的储集层类型、渗透率范围较大。进一步建立了一个新型的全隐式三维气藏渗流数学模型,该模型能有效地考虑高速气体渗流时的非达西现象。模型采用正交极小化方法求解代数方程组,速度快,稳定性好。

吸附水层对低渗透油藏渗流的影响机理

以玻璃微珠表面吸附水层随离心转速的变化实验为基础,得到了吸附水层厚度与驱动压力梯度的经验关系公式。利用这一结果,研究吸附水层对油藏中水渗流规律的影响。研究结果表明,在中、高渗透率油藏中,由于孔隙喉道较大,吸附水层厚度对渗流横截面的影响很小,渗流特征基本符合达西定律;而在低渗透油藏中,尤其在低流速的情况下,孔隙喉道半径与吸附水层厚度处于同一数量级,吸附水层厚度就成了影响水渗流规律的主要因素。变化的吸附水层厚度可以解释低渗透油藏中低流速下的非达西渗流特征。

低渗油藏非线性渗流特征及其影响

针对低渗透油藏渗流阻力大,注水效果差等问题,根据物理模型实验资料,推导了低渗透油层的渗流数学方程,并研究了低渗油层中油、水渗流特征及其规律。研究表明:低渗储层中的渗流具有启动压力梯度,启动压力梯度与储层的渗透率成反比,与原油极限剪切应力成正比。低渗储层的渗透率越小,单井产量减小幅度越大;同时,单井产量减小幅度随原油的极限剪切应力和井距的增大而增大。因此,可采用压裂或打水平井等技术手段对油层实施有效改造,通过降低原油剪切应力、使用小井距和较大的生产压差来改善开发效果。

低、特低渗透砂岩气藏单相气体渗流特征实验

由于低渗透、特低渗透砂岩气藏储层孔隙结构的特殊性,其单相气体的渗流特征与中高渗透储层相比存在很大的差别,有必要对其渗流特征进行研究。通过对数十块低渗透、特低渗透砂岩岩心不同驱替压力下单相气体渗流特征的实验研究,结果表明,一般情况下特低渗透砂岩储层(小于0.1×10-3μm2)的渗流特征符合克氏渗流曲线特征,但是在孔隙压力很低的情况下会表现出由于强滑脱效应而引起的非线性渗流特征;对于低渗透率储层(大于0.1×10-3μm2),气体的渗流特征在低驱替压力下符合克氏渗流曲线特征,但是在较高驱替压力下会表现出明显的高速非线性渗流特征。对于特低渗透砂岩储层而言,气体渗流一般不可能发生高速非线性流效应;而对于低渗透储层,就要考虑高速非线性效应对低渗透砂岩气藏气体渗流规律的影响。

低渗透油藏注水开发的生产特征及影响因素

低渗透油藏注水困难的原因有低渗透非达西渗流视渗透率的变化、油水两相渗流的有效渗透率降低、地层压力降低所引起的压力敏感性伤害和注入水质不合格所引起的不配伍性伤害等。针对这些影响因素 ,阐明了改善低渗透油田注水开发效果的途径。

低渗透气藏气水两相渗流模型及其产能分析

开发实践与室内实验表明,低渗透气藏的气、水渗流规律不遵循达西定律。为此,建立了符合低渗透气藏气水耦合渗流特征的广义达西渗流模型,推导得到了低渗透砂岩气藏气水两相稳态径向渗流问题的半解析解。利用该模型对广安低渗透气田气水同产气井建立了单井气、水两相流入动态关系理论曲线,模拟计算了气井的合理井距及生产压差。算例表明,含水饱和度是影响气井产能的主控因素,当含水饱和度达到40%时,气井无阻流量的损失幅度约为70%;低渗气井的合理生产压差应该控制在5～10MPa,井距以600m内为宜。实验和计算结果可以为低渗气藏气水同产气井产能预测及井距评价提供科学、适用的依据。

含水低渗气藏低速非达西渗流数学模型及产能方程研究

在低速非达西渗流实验研究基础上,对含水低渗气藏气体流动特性进行了分析,并建立了含可动水、不动水和束缚水影响下的3类低速非达西渗流数学模型,推导出了气体滑脱效应和启动压力梯度分别存在和同时存在条件下的系列气井产能公式。通过实例计算证明数学模型符合现场实际,气井产能公式可为确定不同含水条件下低渗气藏气井合理的产能提供必要的理论依据。

低渗砂岩气藏气体特殊渗流机理实验研究与分析

针对渗透率低于10-3μm2天然低渗透砂岩岩心,在改造的气体渗透率测定仪上进行含水岩样中气体渗流规律的室内实验。实验中运用微波法建立含水饱和度模型,通过在不同孔渗范围内的低渗岩样中进行气体渗流实验以达到研究气体特殊渗流机理的目的。研究发现,气体渗流受渗透率和含水饱和度的控制。在干燥和低含水饱和度状态下,气体渗流曲线呈上凸型,渗透率越小,受滑脱效应的影响越明显。随含水饱和度增大,渗流曲线由上凸型向下凹型转变,滑脱动力影响变小,毛细管力影响变大。复合型渗流曲线则完整反映了气体渗流的整个过程。本研究对制定低渗透气藏相关开发技术对策具有重要的指导意义。

低渗透储层非达西渗流机理探讨

从多孔介质的孔隙结构、孔隙介质与渗流流体之间的相互作用和渗流流体性质等方面阐述了低速非达西渗流产生机理的不同观点,探讨了孔隙大小、孔隙喉道的几何结构、比表面积与渗透率的关系及其对启动压力的影响。深入研究了地层水、界面张力、边界层、渗流流体性质等对非达西渗流形成的作用机制。

垂直裂缝井两相非达西椭圆渗流特征线解、差分解及开发指标计算方法

水力压裂能使油井周围地层形成对称的垂直裂缝面,是有效的增产措施。垂直裂缝井采液时诱发地层中的平面二维椭圆渗流,形成以裂缝端点为焦点的共轭等压椭圆和双曲线流线族。基于扰动椭圆的概念和等价的发展矩形的思想,建立了具有启动压力梯度的油水两相非达西椭圆二维渗流数学模型。这种模型属于具有活动边界的非线性问题,分别用特征线法和有限差分法求解,得到了含水饱和度分布和活动边界的变化规律。还基于非活塞驱替理论,导出垂直裂缝井注水水开发低渗透油田时的产油量、压差及井排见水时间的计算公式,并进行实例计算分析,认为在此情况下,启动压力梯度和注入率对含水率、含水上升速率、含水饱和度分布、活动边界变化规律影响较大,对产油量、压差随时间变化规律及井排见水时间的影响也较大;还认为,低渗透非达西流条件下存在可获得最经济开发指标的最佳注入率。为垂直裂缝井注水开发低渗透油田的研究提供了数值模拟的模型和动态分析及预测的理论依据。图4表1参8(王孝陵摘)

致密油藏与常规油藏物性界限研究方法探讨及其应用

对于致密油藏与常规油藏物性界限的判定以往主要基于对典型致密油盆地的大量实测物性统计资料,缺少理论的依据。以鄂尔多斯盆地延长组长7致密油为例,从致密油藏、常规油藏成藏机理与成藏特征出发,通过石油质点受力状态分析、流体渗流特征的物理模拟实验及现今致密和常规油藏油水分布特征,探讨储层致密上限参数。基于浮力和毛管阻力相等时的力学平衡法、真实砂岩石油充注物理模拟实验、现今致密油与常规油藏物性分布特征及高压压汞排驱压力与储层物性关系等4种方法相互印证,确定的储层致密上限参数基本一致,综合得出储层致密上限渗透率约1×10^(-3)μm^2,对应孔隙度上限约12%。

考虑真实气体PVT动态的高速非达西渗流模型

在分析天然气高速非达西渗流特征的基础上,考虑了天然气黏度、压缩因子和压缩系数等随压力变化的情况,建立了天然气高度非线性的不稳定渗流数学模型,采用数值差分方法对模型进行了求解,并分析了非达西渗流条件下气体产能特征,以及真实气体PVT参数随压力变化对产能的影响。结果表明,考虑高速非达西流和真实气体PVT参数动态变化时的产能高于达西线性流和PVT参数为常数时的产能,在不稳定渗流的早期、晚期阶段,天然气黏度、压缩系数变化都会对产能产生影响。因此在气藏产能计算和动态分析中应该考虑非达西流和PVT系数变化对产能的影响,以准确指导气藏开发。

低渗油藏非线性渗流压力分析

针对低速渗流,推导出存在启动压力梯度的非线性渗流试井分析模型,给出拉氏空间解和典型曲线理论图版;结合数据光滑、曲线自动拟合和历史拟合技术,编制了低渗非达西渗流的试井软件。通过三个油田若干口井的实例得到了满意的解释结果:消除了用达西渗流模型解释存在不渗透边界的假象,有效地解释了低渗透油藏非线性渗流压力资料(包括试井早期资料),并获得启动压力梯度值。对合理高效开发低渗油田具有重要理论和实际意义。

气体低速非达西渗流机理及渗流特征研究

为明确气体在低速渗流状态下的渗流规律以及产生低速非达西渗流的实质性原因,运用分子动力学、热力学和渗流力学等相关知识,基于滑脱效应和阈压效应两方面分析了气体在低速渗流状态下的渗流机理及渗流特征。研究认为,气体滑脱效应是毛细管壁处气体分子滑流和毛细管内部气体分子扩散的综合效应,是浓度场和压力场作用叠加的结果。

考虑流动边界影响的低速非达西渗流试井解释模型

流体流动边界不断向外扩展是低速非达西渗流压力波传播的特点。针对这种情况 ,建立了考虑井筒储存和表皮效应影响的低速非达西渗流定产量生产的固定边界数学模型 ,用格林函数法求出井底压力的拉普拉斯空间解 ,根据流体从静止到流动所需的启动压差确定不同时刻的流动边界半径 ,用固定边界模型计算井底压力与时间的关系 ,以此作为流动边界模型的一种数值逼近。用Stehfest数值反演算法绘制了井底无因次压力与无因次时间关系曲线 ,讨论了流动边界、启动压力梯度、井筒储集和表皮效应的影响及非达西渗流与达西渗流井底压力动态的差别。

低渗透油藏启动压力梯度的简单测量

方法 以质量守恒定律为基础 ,推导出用平衡法测量启动压力梯度公式。目的 寻找低渗透油藏启动压力梯度的简单测量方法 ,为低渗透油藏开发提供理论依据。结果 已知油藏参数 (h、Φ、Ct)时 ,采用一次开井生产一段时间后 ,关井测稳态井底压力或岩心端面压力的方法 ,可以计算出岩心或油藏的启动压力梯度 ;未知油藏参数 (h、Φ、Ct)时 ,采用两次开井生产 ,两次关井测稳态井底压力或岩心生产端压力方法 ,可以计算出岩心和油藏的启动压力梯度。结论 用稳态测压法可以简单地求解低渗透岩心或油藏的启动压力梯度。

变形介质地层低渗非达西渗流的油藏数值模拟

低渗油藏液体渗流存在一定启动压差,即只有当压力梯度超过某一阀值后液体才开始流动,其渗流规律不满足达西定律,通常存在着启动压力梯度阀值和地层绝对渗透率随地层压力动态变化的现象,为此建立了变形介质地层低渗非达西渗流的数学模型与数值模型;研制出了变形介质低渗非达西渗流的油藏数值模拟软件,它能模拟其他油藏数值模拟软件不能有效模拟的地层绝对渗透率动态变化和渗流规律不满足达西定律的油水两相三维渗流问题。