典型致密油区储层评价及渗流机理研究

发布时间：2020-07-24 16:19

【摘要】：本文以长庆、川中、大港以及大庆四大典型致密油区储层为研究对象,综合利用低温氮气吸附、高压压汞、恒速压汞、核磁共振、离心、物理模拟等方法,系统的对比研究了典型致密油藏储层微观孔隙结构特征、孔隙类型、流体赋存规律、动用界限及致密油储层综合分类评价；从微纳尺度力以及EDL对流动的影响出发,对微纳通道流体存在状态进行了新的分区,提出了相应的粘性修正方法,并建立了微纳通道渗流的动电耦合模型；针对致密油开采特征,设计了致密油溶解气驱渗流阻力测试系统,提出了溶解气驱渗流阻力变化数学模型,建立了新的溶解气驱渗流数学模型,研究了溶解气驱渗流机理。取得的主要研究成果以及认识如下：1.在深入分析致密岩样低温氮气吸附、高压压汞、核磁共振以及离心数据的基础上,最终通过“两次插值,一次连接,一次检验”的方法建立了致密岩样全尺度测试方法。研究表明,致密岩样孔隙主要处于纳米级和亚微米级尺度空间,当致密砂岩纳米级孔隙占据60%以上时,储层极难动用。大庆和长庆致密砂岩渗流能力50%以上来自亚微米级,川中和大港致密碳酸盐岩依靠少量较大孔隙以及微裂缝提供渗流能力。2.致密油储层流体可动用性研究发现：致密碳酸盐岩与致密砂岩相比,更多的将流体赋存于纳米级孔隙,说明致密碳酸盐岩孔喉更微细、纳米级孔隙更多。随着渗透率增大,亚微米级、微米级可动流体量逐渐增大,致密砂岩可动流体量比致密碳酸盐岩大。3.在孔径全尺度图谱基础上,结合低温氮气吸附实验,从微管单元体出发,利用微积分思想,推导了不同尺度空间的内表面积计算方法。同时综合全尺度图谱和离心-NMR数据,计算出了不同尺度空间的束缚水体积,因此可进一步计算出不同尺度空间束缚水膜厚度。通过绘制束缚水膜厚度-渗透率曲线,发现大庆孔喉动用下限为22nm,渗透率动用下限为0.08mD,长庆孔喉动用下限为18nm,渗透率动用下限为0.03mD。4.通过吸附脱附曲线研究了基质孔隙形状。通过压敏数据,由幂指数法可大致预测储层整体孔隙类型。大港为裂缝宽度远远大于孔隙半径的双重孔隙,大庆致密油储层为裂缝宽度与孔隙半径接近的双重孔隙。在以上成果基础上,综合各种因素,绘制了不同油区,不同岩性致密油储层孔隙模型。5.在低渗透了储层综合分类评价基础上,以平均喉道半径、可动流体百分数、启动压力梯度、粘土含量、原油粘度、压力系数、脆性指数为关键参数,初步建立了致密储层“七元综合分类系数"法,为后期综合评价奠定了基础。6.致密储层基质孔隙主要以表面力为主,体积力作用减弱。扩散双电层(EDL)集中了各种微纳尺度力,固-液耦合作用致使粘度明显异于体相流体。将微纳通道流体划分为体相流体和EDL流体,并对EDL流体进行粘性修正。体相流体流动带动EDL流体流动,将产生电渗效应,这是一个动电耦合的流动过程。在粘性修正基础上,从H-P流和电渗流出发,推导得出了新的微纳通道渗流的数学模型。计算结果以及相关理论认识,与同领域实验研究不谋而合,同时对相关实验研究进行更深入的理论解释。7.秉承亨利·达西思想(将影响流动的众多微观因素以渗透率K的形式呈现,复杂问题简单化),从而设计了致密油藏溶解气驱渗流阻力测试系统。研究发现溶解气驱渗流阻力呈指数形式变化,在此基础上建立了新的溶解气驱渗流数学模型,与非线性弹性驱耦合计算发现：溶解气驱泄油半径非常小,并且在泡点附近急剧减小,越靠近井筒压力变化越快。同时,溶解气驱产能非常低。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13;TE312

【参考文献】