裂缝介质流动模拟研究及理论研究

论文摘要

随着石油勘探开发程度的不断深入,凸显出裂缝型油藏在石油工业中地位的重要性。中国裂缝型油藏油气资源丰富,开发前景十分乐观,但是油藏的复杂性决定了其开发难度大,开发效益差的局面。由于油藏复杂性也决定了深入认识多相渗流机理的难度大,缺乏对渗流机理的深入认识。在现有的裂缝型油藏渗流理论中,基本上以立方定律或者不同修正方法修正的立方定律为基础,来指导裂缝型油藏的开发,但应用现有的渗流理论处理与实际情况有很大的差距,这给油藏的开发带来了极大的困难。因此,深入研究裂缝型油藏的渗流机理,对于实现裂缝型油藏的高效开发具有深远的意义。本文根据物理模拟的相似原理,设计、制作和组装了裂缝介质的宏观和微观两种类型的实验模型,来研究裂缝介质的渗流机理和界面现象。通过对实验模型进行不同裂缝张开度、不同裂缝密度、不同裂缝网络结构、不同裂缝倾角和不同粘度流体等影响因素下的单相、两相流动实验,以及对可视化实验过程中的界面现象的分析,验证了立方定律的不适用性,得到了裂缝介质的渗流模式,及其相关因素的影响程度,得到了两相驱替实验中的相对渗透率曲线、采出程度、含水率等两相流动指标,以及驱替过程中的界面现象和驱替前缘的现象。本文通过对裂缝介质流动模拟研究,发展和完善了裂缝型油藏流动规律的基础理论,为提高裂缝型油藏的开发能力,实现经济高效地开发提供科学的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 单裂缝渗流规律研究
• 1.2.2 裂缝介质系统渗流规律研究
• 1.2.3 裂缝微观渗流物理模拟研究
• 1.2.4 裂缝介质模拟实验发展现状
• 1.3 主要研究内容和关键技术
• 1.4 技术路线
• 第二章 裂缝介质流动物理模拟理论与技术
• 2.1 物理模拟与物理模型
• 2.1.1 物理模拟的基本观念
• 2.1.2 物理模拟的基本原理
• 2.1.3 裂缝介质物理模型
• 2.1.4 油藏物理模型的应用特点
• 2.1.5 油藏物理模拟与数学模拟比较
• 2.2 物理模拟的相似准则
• 2.2.1 相似准则群的推导
• 2.2.2 相似准则的确定
• 2.3 小结
• 第三章 裂缝介质模型制作和流动模拟实验方案
• 3.1 模型制作
• 3.2 模型参数的确定
• 3.2.1 裂缝张开度的确定
• 3.2.2 裂缝面粗糙度的确定
• 3.3 模型参数
• 3.3.1 微观模型参数
• 3.3.2 宏观模型参数
• 3.4 实验方案
• 3.4.1 物理模型实验系统
• 3.4.2 模拟实验材料的选择
• 3.4.3 流体流动速度范围的确定
• 3.4.4 物理模拟实验方法
• 3.4.5 基本实验步骤
• 3.5 小结
• 第四章 单相流动物理模拟实验研究
• 4.1 不同裂缝张开度的单相渗流规律
• 4.1.1 光滑裂缝中不同裂缝张开度对渗流规律影响
• 4.1.2 粗糙裂缝中不同裂缝张开度对渗流规律影响
• 4.2 不同裂缝密度实验结果分析
• 4.2.1 渗流特征
• 4.2.2 垂直于渗流方向的裂缝密度对渗流规律的影响
• 4.2.3 非线性流动临界速度与裂缝密度关系
• 4.3 不同裂缝网络实验结果分析
• 4.3.1 渗流特征
• 4.3.2 非线性渗流模式的两项式表达式
• 4.3.3 非线性渗流模式的指数表达式
• 4.3.4 渗流系数和渗流指数与连通度的关系
• 4.3.5 渗流系数和渗流指数与裂缝密度比的关系
• 4.3.6 非线性流动临界速度与裂缝连通度的关系
• 4.4 流体粘度对渗流的影响
• 4.4.1 流体粘度对渗流系数的影响
• 4.4.2 流体粘度对渗流指数的影响
• 4.5 裂缝倾角对渗流的影响
• 4.6 小结
• 第五章 油水两相流动物理模拟实验研究
• 5.1 不同裂缝张开度对水驱油的影响
• 5.2 不同裂缝密度对水驱油的影响
• 5.3 不同裂缝网络结构对水驱油的影响
• 5.4 不同粘度流体对水驱油的影响
• 5.5 两相流动过程中的界面现象
• 5.5.1 不同裂缝张开度下的采出程度
• 5.5.2 两相流动实验中驱替前缘现象
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢