致密储层微纳孔喉非线性流动规律研究

发布时间：2020-11-04 00:31

　　 在我国致密油藏资源储量大,但是在致密储层中孔喉半径小,达到微纳米级别,常规油气流动规律及理论不再适用。在致密储层中会存在非线性流动,固体-流体相互作用等因素不能忽略从而造成微尺度效应。针对此问题,本论文开展了微纳米喉道流动规律的相关研究。本论文首先通过微观耗散粒子动力学方法(DPD)模拟流体在纳米喉道中的流动,从微观上展示流体在纳米喉道中的流动规律,运用边界层理论讨论纳米喉道中流动难的原因。通过密度场和速度场分析在纳米喉道中边界层对流动的影响,以及喉道半径和压力梯度对流动的影响。然后,在结合DPD和均质通道中微米流动实验基础上,分析微纳米孔喉中的非线性特征与边界层厚度特征,讨论了压力梯度、流体粘度和微圆管半径对流动的影响并提出考虑三因素的边界层计算公式。最后利用边界层计算公式研究边界层对于有效孔喉半径分布的影响,并讨论了边界层对实际致密储层有效孔喉的影响,在此基础上提出非线性流动方程。通过本文的研究,可以有效表征流体在微纳米孔喉中流动规律,解释了致密油藏中渗透率低、流动难的原因。本文研究成果为致密油藏渗流规律的认识提供了一定思路,也起到很好的启示作用。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE312
【部分图文】：

- 2 -图 1.1 中国主要盆地致密油分布Fig. 1.1 Tight oil distuibution of major basins in China目前常规油藏经过几十年的开发，老油田基本进入高含水、高采出程度的，原油增产、稳定面临着很大困难，许多油田已经进入产量递减期。为了满业、民用的需求，有效的勘探、开发非常规油气资源是非常必要的，而致密源已成为中国非常规油气资源中最现实的领域之一。其中鄂尔多斯盆地延长密砂岩已在室内研究和现场试验取得突破性进展，这将为中国其他地区致密发提供有效的借鉴和宝贵的经验。同时，致密油作为未来重要的石油接替资分认识它与常规油气开发的区别，明确致密油高效开发的技术和政策是当今

图 1.2 岩心尺度物理模拟实验装置图Fig. 1.2 Schetch of core-scale physical simulation实验装置由三部分组成：供压系统、压力采集系统和流动测量系统。Xiao 等人通过此岩心实验确定最小启动压力梯度（油藏的真实启动压力梯度）和临界启动压力梯度（非线性流动和线性流动的临界点）。通过完成 22 块渗透率在 0.01 ~8mD 的致密油藏岩心单相水、油流动实验，他认为在最小启动压力梯度随着渗透率的降低而增大，而且在不同渗透率下，致密油藏的临界井网密度差异很大。（2）微圆管物理模拟用于确定启动压力梯度的岩心尺度渗流实验[34,35]在行业内存在着较大的争议，有人认为存在启动压力梯度[11,36]；有人认为启动压力梯度存在与否存在一个临界值[37]；而有人认为不存在启动压力梯度[38-39]，他们认为只是受限于实验仪器所能测的最小流量值，导致在低压力梯度下的微小流量无法测量出来。岩心尺度渗流实验体现的是流体流动时受岩心矿物构成、岩心孔隙结构和流体性质等因素综合影响的宏观统计平均结果，不能体现微纳孔喉中流体流动真正

图 1.3 微圆管物理模拟实验装置Fig. 1.3 Schetch of micro-tube physical simulation人[45]在 2004 年通过研究去离子水、异丙醇和四氯化碳在半m 微圆管中的流动，通过分析定义的阻力系数比（实验阻力压力的关系研究流体在微圆管中流动的非线性特征。徐绍径为在 2μm，5μm，16μm，20μm 和 30μm 微圆管中牛顿流特性和非线性流动规律，实验采用的测量管内径为 320μm 和 5μm 微圆管中典型，分别从流动速度、流动横截面积和关系来分析非线性流动特征。通过分析雷诺数和压力梯度m 以上的微圆管中流动还符合经典流体力学理论值，而 2μ动会偏移经典流体力学理论值。2011 年刘卫东[47]等人用半0μm 的微圆管，去离子水作为实验流体进行实验，实验结果径的微管中流动偏离典型达西定律，体现出非线性特征。减小，实验结果偏离达西定律值的程度越大，非线性越明
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本文编号：2869331