低渗非达西渗流特征及影响因素

《高等渗流力学》读书报告

----低渗非达西渗流特征及影响因素

姓名: 张恒

学号：2010050031

专业：石油与天然气工程

教师：鲁洪江（教授）

低渗非达西渗流特征及影响因素

1 选题依据及研究现状

1.1选题依据

随着中国石油工业的发展,低渗透油藏在开发中所占的比例越来越大。低渗透油藏是我国今后乃至相当长一段时间内增储上产的主要资源基础。要合理高效地开发这些低渗透油藏,就需要充分合理的认识低渗透油藏本身所具有的特殊规律及其特性参数,并准确地描述低渗透油藏的渗流规律.

1.2研究现状

国内很多研究人员从实验方面发现了低渗透油藏的启动压力和非线性渗流规律的存在,从理论方面提出了描述启动压力和非线性渗流的模型[1]。但是,非线性渗流和启动压力梯度的存在并没有得到国内外学术界的普遍认可。反对者的意见是,引起低渗透油藏非线性达西流和启动压力的原因均为理论推测,而无充分的微观实验科学依据;在流速很低的情况下,受测量手段和如蒸发等现象的影响,对流速和压力的测量误差很大[2]

1.3 主要的参考文献

[1] 王正波,岳湘安等.影响低渗透油藏低速非线性渗流的实验研究[J].矿物学

报,2008,28(1),48-54.

[2]王慧明,王恩志等.低渗透岩体饱和渗流研究进展[J].水科学进展, 2003,14(2): 245

[3]辛莹娟.低渗透非达西渗流研究[J].西部探矿工程。2010（10）:115-117

[4]中国“八五”科技成果.低渗透油层多相渗流机理[M].北京:科学出版社,1996

[5]闫庆来,何秋轩,任晓娟,等.低渗透油层中单相液体渗流特征研究[J].西安石油学院学

报,1990,5(6):1-6.

[6]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油

学院学报,1999,23(2):82-84

[7]阮敏,何秋轩.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996

[8]程时清,徐论勋,张德超.低速非达西渗流试井典型曲线拟合法[J].石油勘探与开发,1996.

[9]宋付权,刘慈群.低渗透多孔介质中新型渗流模型[J].石油勘探与开发,1996.

[10]吴景春,袁满,张继成,等.大庆东部低渗透油藏单相流体低速非达西渗流特征[J].大庆石油学院学报,1999.

[11]李道品,等低渗透砂岩油田开发[M].北京:石油工业出版社,1997.

[12]诺曼,R莫罗.石油开采中的界面现象[M].鄢捷年等译.北京:石油工业出版1992.23~85.

[13]邓英尔,闫庆来,马宝歧.表面分子对低渗多孔介质中液体渗流特征的影响[A].渗流力学进展[C].北京:石油工业出版社,1996.9.

[14]阮敏.低渗透非达西流临界雷诺数实验研究[J].西安石油学院学报,1999

2选题研究内容及拟解决的问题

达西定律中压力损失完全由粘滞阻力决定,这符合多孔介质比面大这个特点的.而在低渗透岩石中,流体在流动过程中受到岩石孔壁、粘土矿物遇水膨胀以及岩石颗粒的运移等一系列因素的影响而造成附加压力损失,所以流体在低渗透砂岩中的渗流规律不满足达西定律达西定律是渗流的基本规律,但是在低渗透油藏中,渗流表现出对达西定律的偏离,这就使我们有必要对非达西渗流进行深入的研究,从低渗透非达西渗流特征、低渗透非达西渗流模型,非达西渗流过程等几个方面的研究进展进行了总结.为从事相关工作的研究人员提供参考[3]

3 方法及路线

3.1 低渗透非达西渗流特征

同中高渗透率油层相比，低渗透油层具有以下几个特点：低渗透油层一般连续性差、采收率与井网密度关系特别密切；低渗透油层存在“启动生产压差现象”，渗流阻力和压力消耗特别大；低渗透油层见水后，采液和采油指数急剧下降，对油田稳产造成急剧影响；低渗透油田一般裂缝都较发育，注入水沿裂缝窜进十分严重[4].室内实验结果表明,流体在低渗透储

层内渗流时,存在非线性段[5,6]压力梯度超过某一定值后,渗流曲线变为直线,见图1.由图1可知,流体通过低渗岩心的渗流特征显示出弹-塑性.低渗透非达西渗流的特征可概括为以下两点.(1)在较宽的渗流速度域内,渗流过程由2个连续过渡而特性各异的渗流曲线段组成,即:低渗流速度下的凹型线性渗流曲线段;较高渗流速度下的直线段;(2)当压力梯度在比较低的范围时,渗流速度是上凹型非线性曲线。当压力梯度增大时,渗流速度直线性增加,出现线性渗流区.

3.2低渗透非达西渗流模型

低渗非达西渗流模型与运动方程,不同的研究者通过实验和理论分析,得出了不同的表达。下面列出比较有代表性的几种:

阮敏[7]给出了用分段函数表示的运动方程

式中:α1J n(n<1)———与岩体性质及流体性质相关的常数;

J0———启动压力梯度;

J b———拟启动压力梯度;

J c———临界压力梯度,如图2(a)所示

程时清[8]出了忽略非线性段的存在启动压力模型:

式中:J0———拟启动压力梯度,为低渗透介质线性渗流段的延长线与压力梯度轴的交点,如图2(b)所示Halex[9]据启动压力梯度J0给出如下的表达式:

式中:Kn———低于达西定律下限时介质的渗透系数;J0———启动压力梯度,如图2(c)所示

吴景春[10]所有低渗非达西渗流曲线由3种基本曲线组成,组合形式有2种。3种基本曲线为

式中:v———渗流速度;K———渗透系数;J———压力梯度;a、b———待定系数,与岩石及流体性质有关; J0———拟启动压力梯度;Jc———临界压力梯度,如图2(d)所示。

3.3渗流过程的分析

3.3.1造成非达西渗流的原因

自发现非达西渗流现象以来,许多学者都在研究造成非达西渗流的原因。一般认为孔隙吼道狭窄、孔隙的连通性差、岩石的渗透率低、均质性差是造成非达西渗流的主要原因。而造成渗透率低、均质性差的原因有以下两个方面[11]

(1)砂岩的沉积成因。岩石颗粒的大小、分选性、排列、胶结物成份等都与物源和沉积环境有关,而这些因素都影响到岩石的渗透率。一般低渗透储层都为近物源沉积和远物源沉积。近物源沉积的颗粒未经过长距离的搬运及沉积下来,颗粒大小相差悬殊,分选性较差,不同粒径颗粒堆积在一起以及泥质充填在颗粒孔隙建造成孔隙度减小,渗透率降低。远物源沉积,通常碎屑物质经过长距离的搬运,颗粒较细,悬浮物较多,成岩后形成孔隙细小,泥质等含量较多的低渗透岩石。

(2)成岩作用及后生作用。成岩后,岩石在压实、胶结及溶蚀作用下,岩石的孔隙度渗透率将发生很大的变化。在上覆沉积物的作用下,沉积物的孔隙空间和总体积将不断的降低。沉积物中的矿物质使散砂变为岩石的过程中,石英次生加大、碳酸盐岩胶结等作用同时也使得砂层的孔隙度、渗透率降低。此外一些特别致密的储层,在溶蚀作用下也会导致致密岩石变为具有储积能力的低渗透岩石。