基于数字岩心和LBM方法的页岩天然裂缝气水两相流动模拟

发布时间：2020-04-13 13:31

【摘要】：在页岩压裂实践中,发现页岩压裂液返排率比常规储层低,返排动态存在新的特性。返排初期,页岩储层中液相的单相流并不存在,而储层中流体的流动为气水两相流动。目前,对于致密油气储层,国内外学者建立了相关的单相流的返排模型,但对于页岩气储层,单相流模型并不适用。因此,本文针对该问题,研究了页岩储层初期返排阶段,对压裂后的裂缝模型进行建模分析,运用基于LBM方法的流动模型,初步认识了页岩的初期返排动态,初步指导页岩压裂后压裂液的返排。本文研究对象选取四川盆地的焦石地区的龙马溪组海相页岩,首先对该工区页岩的孔隙特征、孔隙度、渗透率、矿物组成等进行了实验分析。基于CT扫描实验,针对焦石地区龙马溪组海相页岩,分析了吸水实验后岩心孔隙变化,利用物理实验的方法建立数字岩心模型。利用阈值优化方法,对区块页岩岩心样品阈值进行优化处理;根据体素连通性的原理,提取了微裂缝空间网络模型;再次,建立模拟计算粗糙裂缝形态的BGK格式D3Q19格子模型的三维LBM流动模型。边界条件为:使用标准反弹格式、选用正方体网格作为计算网格、以“01标志位”处理粗糙裂缝边界,形成完整模拟计算过程。最后,联立数字岩心物理模型与裂缝内流体流动模型构建页岩返排初期流动动态数值模型。本文通过相关的研究,主要取得了以下的结论和认识:(1)对焦石地区龙马溪组海相页岩进行高精度CT扫描实验,获取吸水后岩心内部结构变化情况,结果表明,岩心吸水后产生新的诱导微裂缝,并且岩心孔隙度渗透率都有明显升高。基于CT实验结果,对岩心样品进行数字重构,重构的数字岩心与样品的一致性较高。(2)建立了 D3Q19格子模型的三维LBM流动模型,结合数字岩心,分析了页岩返排初期流动规律,认识了页岩气返排动态,即在返排初期,压裂液进入页岩孔隙中,置换其中的气体,被置换的气体进入大的孔道中与压裂液形成了气水两相流动。(3)针对不同的压裂液类型进行返排动态模拟,破胶液在岩心中的饱和度最低,即驱替出的破胶液的量最多,返排率最高,而蒸馏水则最低;(4)根据工程尺度的计算,模拟了不同的裂缝改造体积下压裂液的返排动态,结果表明裂缝的体积越大,则存在越多的小的孔道,以及较小的孔隙,则越多的压裂液滞留在小的裂缝空间及孔道中,使压裂液的返排率降低;(5)在低压差的情况下,气体对压裂液的阻力较小,并且气体的携液能力较差,小的孔道内的液体则不能随气体一起返排出来;然而在高压差的情况下,气体对压裂液的携液能力变强,缝内液相的饱和度降低,但缝内依然存在大量的压裂液。
【图文】：

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西南石油大学硕士研宄生学位论文第１章绪论逡逑研究的目的和意义逡逑与常规油气资源水力压裂技术不同的是，缝网压裂技术己经成为有效动用页岩储键技术。缝网压裂技术主要是通过泵注大量的滑溜水进入地层，实现大规模体积技术，在压裂施工后期，对地层中的压裂液进行返排。逡逑３．０邋丨－逡逑

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西南石油大学硕士研宄生学位论文第１章绪论逡逑研究的目的和意义逡逑与常规油气资源水力压裂技术不同的是，缝网压裂技术己经成为有效动用页岩储键技术。缝网压裂技术主要是通过泵注大量的滑溜水进入地层，实现大规模体积技术，在压裂施工后期，，对地层中的压裂液进行返排。逡逑３．０邋丨－逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE31

【参考文献】