基于热流固耦合的稠油热采井出砂机理与规律研究

发布时间：2020-05-18 22:28

【摘要】：注入热流体进行降粘开采是目前稠油油藏最为有效的开发方式之一。在高温高压流体作用下,储层压力、温度发生显著变化,改变井周应力场,可能引起井周附近储层岩石发生显著的变形破坏,导致储层严重出砂。利用数值模拟方法进行不同生产条件下的出砂预测分析,对于生产制度的优化具有重要的意义。首先,本文针对稠油储层岩石开展物理力学实验,获得了稠油油藏储层岩石的孔渗物性参数、不同温度条件下的力学变形规律,为数值模拟分析提供基础数据。其次,基于岩石力学理论、渗流力学理论以及传热学理论,综合考虑储层岩石的受力与弹塑性变形、油水两相渗流以及热传导和热对流等因素,建立了稠油注热过程储层岩石热流固耦合数学模型。基于伽辽金有限元方法对模型的数学方程进行空间离散,采用后向差分方式进行时间域离散,得到稠油注热过程储层岩石变形破坏分析的有限元方程。在有限元离散的的基础上,基于ABAQUS有限元软件二次开发功能,编制了相应的稠油储层岩石变形破坏热流固耦合分析单元子程序。最后,本文以渤海某L油田为例,建立了稠油油藏注热过程储层岩石变形破坏规律分析有限元模型。参考文献提出的基于等效塑性应变的储层出砂判据,分析了稠油注热导致储层变形破坏与出砂机理。开展了注入流体温度、注热时间以及注入流体速率等参数对的地应力、温度以及孔隙压力以及储层出砂的影响规律分析。分析结果表明随着注入流体温度、注热时间以及注入流体速率增加,井周附近储层潜在出砂范围变大,其中注入流体速率的影响最为显著。从计算结果来看,当注入速率增加到一定程度时,井周附近地层潜在出砂范围快速增加。本文的数值分析结果能够为稠油热采注热参数优化提供一定的参考。
【图文】：

中国石油大学（北京）硕士学位论文年 E.Gravanis[33]建立了基于流固耦合的冲蚀模型来预测出砂的数值计算工具和特殊软件便可以对冲蚀流动引起的出砂厚壁筒出砂测试进行验证。年 Haotian Wang[34]建立了耦合多相流的弱胶结砂岩油藏地质题。采用的出砂准则结合了拉伸破坏、剪切破坏和塑性破变硬化/软化行为和流体流动冲蚀的作用。如图 1.3 所示，达到一定值则视为出砂，图中红色区域即为严重出砂区域。

本章节主要研究疏松砂岩基本力学特性，为数值模拟计算提供基础数据。现场采集的实际岩样展开了岩心物性与岩石力学实验测试，内容主要包括：密度微观形貌与微观结构、三轴岩石力学实验。2.1 岩样基本情况试验所用岩心来自 L 油田的疏松高渗稠油储层标准岩样。岩心资料如图 2.1图 2.2 所示。图 2.2 所示的岩心含油与胶结情况表明，L 油田储层岩石储层大部岩心富含稠油，，胶结差，较疏松，少部分岩心含油较少，胶结相对较好。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE53

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本文编号：2670404