裂缝-孔隙介质油、水两相微观渗流物理模拟
砾岩储层不同润湿性水驱油微观仿真实验研究
第12卷第36期2012年12月1671—1815（2012）36-9928-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.12No.36Dec．2012 2012Sci.Tech.Engrg.化学砾岩储层不同润湿性水驱油微观仿真实验研究段宝江1熊伟1，3高树生1，2胡志明1薛惠1聂超飞4（中国科学院渗流流体力学研究所1，廊坊065007；中国石油勘探开发研究院廊坊分院2，廊坊065007；北京大学地球与空间科学学院3，北京100087；中国石油大学4，北京100087）摘要根据砾岩油藏岩石的复杂孔隙结构，在玻璃片上制作透明的微观玻璃平面模型，并对其作不同润湿性的处理后进行水驱油实验，来分析油层内油水界面的状态、剩余油的分布规律以及水驱油规律。
实验表明：（1）油湿与水湿的模型在油水分布平衡条件下，其微观孔隙内油水分界面凹凸方向相反；（2）微观孔隙结构中，细小孔道、流向垂直孔道、大孔道的壁面、盲孔这四种典型的孔隙结构极易形成剩余油；（3）亲油性油层的驱油效率比亲水性油层的低。
关键词水驱油微观模型油水界面剩余油水驱规律中图法分类号O647.5；文献标志码B2012年8月1日收到，8月27日修改第一作者简介：段宝江（1987—），男，中国科学院渗流流体力学研究所硕士研究生。
研究方向：油气藏开发。
E-mail ：jiangfeng9913@ 。
随着数字化岩心技术的发展，将逐步实现岩心数据在计算机中的存储。
利用微观模拟模型可以模拟岩心中的孔隙大小分布、孔隙的网络拓扑结构、相对渗透率曲线，毛管压力曲线等。
通过油水两相微观模拟，实现了将宏观问题转化为微观问题，使宏观参数的求取可以通过微观对象的研究而得到解决，这也为获取宏观参数提供一个新的途径。
近年来，有不少科研工作者通过电竞、CT 扫描驱替完的岩心，研究微观孔隙结构的变化［1—4］。
本实验通过光化学刻蚀工艺，把油田提供的铸体薄片的真实孔隙系统精密光刻到平面玻璃上，再通过显微镜帮助，可视化而又更清晰地观察水驱油渗流机理及微观孔隙结构中油水的状态。
基于格子玻尔兹曼方法的多孔介质渗流模拟
基于格子玻尔兹曼方法的多孔介质渗流模拟杜艳珍;舒晓;张甲【摘要】应用格子玻尔兹曼法模拟了单一孔隙尺度下的多孔介质渗流,预测了单向流动条件下的多孔介质的绝对渗透率,以及油水两相情况下的相对渗透率,并动态再现了水驱替油的过程.模拟结果表明,基于格子boltzmann模拟法计算的绝对渗透率和相对渗透率结果与实验室结果一致,水驱油模拟则反映了毛细管力占主导时,驱替前缘呈枝状突进;而粘性力占主导时,驱替前缘均匀推进.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2014(033)004【总页数】4页(P17-20)【关键词】格子玻尔兹曼;渗透率;流动模拟;水驱油;两相流动【作者】杜艳珍;舒晓;张甲【作者单位】中国石化中原油田采油六厂,山东菏泽274511;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石化中原油田采油六厂,山东菏泽274511【正文语种】中文【中图分类】TE122当前，油气资源经济开发的复杂性和专业性不断增加。
油（气）并非一般人想象的存储于地下的巨大水池中，而存储于地下的岩石孔隙中。
尽管这些孔隙在一定程度上是相互连通的，但其中的油在流向钻井的过程中也会遇到许多阻碍。
此外由于水也位于孔隙中，因此油和水常是同时被开采出来的。
因此即使通过勘探已经确定地下油气的位置，传统的基于泵抽取的技术也只能开采很小一部分石油储量。
而当前最常见的提高采收率的方法，在中国主要是通过注水井注水来驱使油流向生产井。
但这类开发工程耗资巨大，一口钻井的花费往往高达数百万甚至数千万人民币。
而为了开发后获得收益，目的储层必须具有足够大的体积，采收率也必须保持在一定水平之上，同时还需要科学地建立油水分离系统、水处理系统和油气运输通道。
随着勘探地区越来越偏远，环境越来越复杂，油气生产基础设施花费也越来越高，油气开发生产在获得高额回报的同时也常常伴随着巨大的亏损风险。
因此进行生产之前进行经济分析可以有效地对这一风险进行评估，其中储层流动性能模拟是风险评估的重要组成部分。
裂缝导流能力模拟实验
中国石油大学采油工程实验报告实验日期： 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：实验三 裂缝导流能力模拟实验一、实验目的(1) 了解支撑裂缝导流能力随闭合压力变化的规律，以及相同闭合压力条件下不同铺砂层数导流能力的差异；(2) 分别应用达西公式和二项式公式进行计算，分析结果的异同点，并说明原因；(3) 熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。
二、实验原理裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
三、实验仪器和材料(1) 仪器名称：裂缝导流仪，包括以下组成部分：压力试验机；空气压缩机；定值器；精密压力表；浮子流量计；岩心(钢板)模；游标卡尺、电子天平。
(2) 材料：不同产地的石英砂和陶粒。
四、实验步骤(1) 准备实验工作① 在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度。
② 用游标卡尺量出岩心模的外径o r 和孔眼的内径e r ，记录在附表1中，用作计算岩心模面积。
③ 称一定重量的支撑剂(记下支撑剂的颗粒直径)均匀地铺在岩心模面上，要保持单层。
并按下式计算出支撑剂的浓度：支撑剂浓度=铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量(g/cm 2)，将此浓度值记入表1中。
④ 将上岩心片(孔眼向下)放于下岩心片的上方，然后将上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。
⑤ 认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。
(下) (上)图1 岩心模型(2) 岩心加压① 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。
② 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针(黑针)转到1.5吨(或1KN)时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮，使浮子指示到流量计刻度的最高度值。
③ 送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。
水驱油微观物理模拟实验研究
在亲油孔隙介质里 , 注入水进入孔隙时是在孔隙
的中心部位突入 (图 1b) 。水进入后 , 在孔壁的表面
形成一层油膜 , 这层油膜的厚度可能会由于驱替速度
大小 、岩石表面亲油性大小不同而有所不同 , 但几乎
所有的孔壁上都存在 。如果孔隙喉道很小 , 即使 “油
膜”很薄 , 也会充满孔隙 , 这样水就很难进入到孔隙
在注水开发的油田中 , 由于孔隙结构和润湿性等 地层条件的差异 , 注入水表现出不同的渗流特性 。当 油田开发结束时 , 仍有一半以上的原油留在储层孔隙 中成为剩余油 。搞清水驱油的渗流规律和这些剩余油 的形态及其形成机理 , 能够深入了解油田开发中剩余 油的形成规律和分布特征 , 为油田的开发提供科学依 据 。同时 , 随着三次采油技术在油田上的广泛应用 , 不同的三次采油方法对各种形式剩余油的作用也不相 同 。搞清这些剩余油的形态及其分布 , 能够选择适当 的三次采油方法 , 充分提高三次采油的效果 , 对提高 采收率具有重要的理论意义和实际应用价值 。
·48 ·
大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 第 21 卷 第 1 期
其中半径为 r 的液滴均匀分布 。假设流动时液滴形状 不变也无滑脱 , 在层流条件下 , 油水同流与仅存单相 流动时的速度比为
v = 1 - ( r)4
(2)
vo
ro
式中 v ———油水混合流动时的速度 , cmΠs ;
指进现象是水驱油过程中普遍存在的现象这是由于地层岩石的孔隙结构相当复杂油水在这些孔隙内流动时在各个孔道所受的阻力各不相同所以在各个孔道中的渗流速度也不相同同时由于岩石润湿性不同即使在结构相同的孔隙内产生的毛管力也不同因此注入水在不同孔隙内会以不同的速度推进从而产生指进现象
岩体孔隙-裂隙双渗流数值模拟研究
岩体孔隙-裂隙双渗流数值模拟研究邵建立; 周斐; 薛彦超; 杜后谦【期刊名称】《《煤矿安全》》【年(卷),期】2019(050)009【总页数】4页(P1-4)【关键词】双重介质; 渗流; 裂隙形状; 边界通量; 数值模拟【作者】邵建立; 周斐; 薛彦超; 杜后谦【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TD742+.3岩体渗流一直是矿山、水利水电、建筑等岩土工程的重要问题，流体在岩体裂隙中快速运移，也会相对缓慢的通过周围基质块中微小孔隙迁移。
采取合理的防渗措施是防控岩体渗流危害的有效手段，而准确地选取理论模型进行计算和模拟是预防和消除岩体渗流影响的关键[1-2]。
基于岩体具有裂隙和基质双重渗流过程，研究孔隙-裂隙双重介质渗流场发展变化规律尤为重要。
国内外学者已经针对裂隙岩体渗流特征进行了许多相关的研究。
朱斌[3]等结合开滦赵各庄矿14 水平开拓东大巷揭露的薄层煤岩体渗流演化过程进行数值模拟，通过调节渗透系数，获得了薄层煤岩体裂隙-孔隙双渗流在时间和空间上的孔隙水压变化过程；速宝玉[4-6]等通过实验研究裂隙岩体渗流应力耦合情况，阐明了单裂隙面的各种经验公式、间接公式及其适用条件，分析了裂隙岩体渗流应力耦合模型优缺点及目前工程应用情况。
李琛亮[7]等研制的双重介质渗流水力特性试验系统，研究了基于双重介质模型的水量交换以及渗流场的水压分布规律以及双重介质的水力性态和渗流机制，得出孔隙-裂隙双重介质水交换影响因子对双重介质水交换的影响能力；国外Barenblatt 提出均质、各向同性的孔隙-裂隙双重介质概念[8]，后续学者们开展了孔隙-裂隙双重介质模型及其解析和数值算法[9-10]。
Samardzioska[11]比较了岩体等效介质模型、裂隙网络模型和裂隙－孔隙双重介质模型的渗流演化规律，获得了不同介质假设下岩体渗流演化对比研究成果。
由于岩体内部不可视性和裂隙网络错综复杂，学者们难以可视化地揭露内部孔隙-裂隙渗流规律变化。
裂缝-孔隙介质油、水两相微观渗流物理模拟
在低静水压力下，典型水驱剩余油产状见图 12， 剩余油以占据大孔隙中的油珠、油丝和数个孔道的 油片(图 12(a))及周围由小喉道包围的数个到数十个 孔道的大油片(图 12(b))的形态存在。低静水压力下 的水驱剩余油产状以图 12(b)中的为主，高静水压 力下的水驱剩余油产状以图 12(a)中的为主。
(a) 束缚水状态
(b) 中间状态
(c) 剩余油
图 10 与主流线垂直的平行裂缝水驱油的动态(右上 方注入，左下方采出)
Fig.10 Process of water flooding in perpendicular paralleled fissures
图 1 裂缝-孔隙介质模型中裂缝分布示意图 Fig.1 Sketch of fissure distribution in fractured models
《2024年裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法及其应用》范文
《裂缝性特低滲透油藏物理模拟实验方法及其应用》篇一裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法及其应用一、引言随着全球能源需求的不断增长，特低渗透油藏的开发利用逐渐成为石油工业的焦点。
其中，裂缝性特低渗透油藏因其独特的储层结构和渗流特性，对开发技术和方法提出了更高的要求。
物理模拟实验作为研究此类油藏的有效手段，能够为实际生产提供有力的技术支持。
本文将介绍裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验的方法，并探讨其在实践中的应用。
二、实验原理物理模拟实验以实际地质条件为基础，通过对油藏储层结构和流体的特性进行简化与再现，对油气开采过程中的各种现象进行观测和分析。
其核心思想是通过物理模拟方法模拟储层内部的多尺度孔隙结构和复杂的流动过程，揭示特低渗透油藏的渗流规律。
三、实验方法（一）实验设备裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验需要使用专门的物理模拟设备，包括模拟储层、流体注入系统、压力测量系统等。
其中，模拟储层应能够模拟实际储层的孔隙结构、裂缝分布等特性。
（二）实验步骤1. 准备实验样品：根据实际储层条件制备相应的实验样品，如模拟岩心等。
2. 建立实验装置：搭建物理模拟设备，设置相关参数，如压力、温度等。
3. 注入流体：通过流体注入系统向模拟储层注入原油或其他流体。
4. 观测记录：通过压力测量系统等设备观测并记录实验过程中的各种数据。
5. 数据分析：对收集到的数据进行处理和分析，得出结论。
四、应用实例以某裂缝性特低渗透油藏为例，采用物理模拟实验方法对储层特性和流体流动规律进行了研究。
首先，通过物理模拟设备建立与实际储层相似的物理模型；然后，向模型中注入原油，观测其渗流过程；最后，通过压力测量等手段收集数据，分析得出该油藏的渗流规律和开发策略。
根据实验结果，优化了开采方案，提高了采收率。
五、结论与展望裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法为研究此类油藏提供了有效的手段。
通过物理模拟实验，可以更准确地了解储层的特性和流体的流动规律，为实际生产提供有力的技术支持。
裂缝性油藏大尺度可视化水驱油物理模拟实验
样 。其存在 方式各 有不同 ， 主要形式有柱状 、 角隅状 和膜状 ， 每种 残余油 的形成机 理也 有所不
同。结合 实验结 果， ２组可视 化模型水驱油效率 以及含 水率变化规 律进 行 了分析 ， 对 发现 与常
规 孔 隙介 质 水 驱 油特 征 有 明显 差 别 关键词 ： 裂缝 性 碳 酸 盐 岩 ； 大尺 度 可视 化 物理 模 型 ； 拟 实验 ； 余 油 分 布 ； 驱 油 机 理 模 剩 水 中 图 分 类 号 ：Ｅ ４ Ｔ３１ 文献标识码 ： Ａ
引 言
胜利 油 田地处 渤海 之滨 的黄 河三 角洲 地带 ， 是
型 尺寸 为长 ９ ０ｈ 宽 ６ ０ｍｍ， Ｉ０ ｍ３。裂 缝 ５ ｉ ｍ， ０ 厚 １ ｌ １ 尺寸 为宽 ６Ｉ 深 ２ Ｔ 图 １ ） ｌ Ｔ ｍ， ０ｍｌ（ ａ 。 ｌ
实验 井 网设计 中上 部 和下部 的井 排分 别编 号 ： 模 型底 端 ７口井 为饱 和水 时所 用 ， 亦可模 拟底 水 锥 进 ； 驱油 过程 中上 部 １８为 注水 井 ， ３５、 水 、 ２、 、 ６为 采 油井 ， ７关 井 ； ４、 改变 注 水井 时 ２ ６为注 水 井 ， 、 、 １
岩油藏流体渗流机理物理模拟研究基础上
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
， 建
立模 拟实 验装 置 ， 特点 是可 直观 观 测模 型裂缝 中 其
的水驱 油 过程 ， 并通 过物 理模 拟手段 研究 裂缝 系统 中油水 运 动方式 和不 同阶段采 收率 ， 为裂 缝性 碳 酸
盐岩油藏注水开发提供 了技术支持 。
ｌ 模 型设计制作
１１ 第 ｌ ． 组模 型— — 未充填 裂 缝大 尺度 可视 化模
型
ａ 未 充 填 ｂ 充 填
孔隙-裂隙双重变形介质中的油水两相流动理论研究
第３ Ｏ卷 第 １期
２０ ０ ７年 １月
合肥 工 业 大 学 学 报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦ ＥＩＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｉ ＯＦ ＴＥ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １３ ．
及储层变形等参数进 行 了数值 模拟 ； 结果 表 明 ， 隙储层 流 体运 动 主要 由裂 隙变形 、 水 的 Ｐ 裂 油／ ＶＴ特性 所 决定 。
关键词 ： 微裂缝性岩层 ； 隙一 孔 裂隙双重介质 ； 和油水两相渗流 ； 合理论模型 饱 耦 中图分类号 ： ３ ９ ０ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ３５ ６ （０ ７ ０ —０ ５０ １０ —００ ２０ ） １０ ９— ５
Ｊｎ ０ ７ ａ ．２ ０
孑 隙一 隙双 重 变 形 Ｌ 裂 介 质 中的油 水 两 相 流动 理 论 研 究
马 利 成 唐 汝众 仝 兴 华 薛世 峰 ， ， ，
５ ０ ０ ２ 中国石油大学 （ 华东 ）储运 与建筑工程学 院， 山东 东营 （． １ 中国石油化 工股份 胜利 油田分公 司 采油工艺研究 院， 山东 东营 ２ ７ ０ ； ．
Ａ ｏ ｐ ｅ ｏ ｌ－ ｒ ｓｔ ｃ ｕ ｌｄ ｄ ｕｂ ｅｐｏ ｏ ｉｙ
ｅ ０ ｈ ｔ ｒｏ ｌｆｏ ｌｆ ｒｔ ｅ ｗａ ｅ － ｉ ｌ ｗ
ｉ ｅ ｏ ｍ ａ ｌ ｉｓ ｒ ｄ ｓ ｎｄ ｔ ｎｅ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ｎ ｄ ｆｒ ｂ ｅ ｆｓ ｕ ｅ ａ ｓ ｏ ｅ ｅ ｖ ｉ ｓ
ａ ｅａ ｄ Ｃｉｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇ，Ｃｈｎ ｎｖ ｒ ｉｙｏ ｔｏｌｕ ，Ｄｏｎ ｙｎ ５ ０６ ，Ｃｈｉａ ｇ ｎ ｖｌ ｇｎｅ ｒｎ ｉａＵ ｉｅｓｔ ｆＰｅ ｒ ｅ ｍ ｇ ｉｇ ２ ７ ２ ｎ）
气水二相渗流数学模型
式中:
gw＝
dg
dS w
z
Tg g g
k＋1＝ g g
Tg z
k＋1
＝ g g
dTg dS w
S w z
k＋1
＝
g
gTgw
Sw z
k＋1
式中:
＝
g
gTgw
S w z
k
+
g gTgw
z
Sw
+
g
gTgw
z
Sw
Tgw＝
dTg dSw
qgk 1＝qgk
qg Pg
Pg
qg Sg
S 'g
f P1，P2， ，S1，S2， ＝0
i＝1，2， N
按上述原理处理，就可以得到一组用牛顿迭代法 求解的方程形式：
f i P1
k
P1＋
f i P2
k ＋
＋
f i Si
k
S1＋
f i S 2
k
S 2＋
＝bik
（i 1，2， ，N，k＝0，1，2， ）
3.2.2方程的建立
a. 考虑方程(1)式 1． 方程(3)左端项的展开
2T k＋1 gzk＋1 2
zk zk＋1＋zk
P －P k gi, j,k＋1
k gi, j,k
zk
2Tgkzk－1 2
zk－1＋zk
P －P k gi, j,k－1
k gi, j,k
....(19)
k＋1
S P g gw w
k g
P －P k＋1
g
gw xi＋２ １
（1）借助水气饱和度关系式,通过乘以适当系 数，合并气方程和水方程，消去差分方程中的 变量和,从而得到一个只含变量和的压力方程；
自发渗吸对页岩油储层压裂后闷井的影响
文章编号：1000 − 7393(2023)06 − 0756 − 10 DOI: 10.13639/j.odpt.202302025自发渗吸对页岩油储层压裂后闷井的影响韦世明 金衍 夏阳 徐丹 曾萍中国石油大学(北京)引用格式：韦世明，金衍，夏阳，徐丹，曾萍. 自发渗吸对页岩油储层压裂后闷井的影响［J ］. 石油钻采工艺，2023，45（6）：756-765.摘要：针对目前页岩油储层压裂后是否闷井、闷井时间设计缺乏理论指导的难题，建立了考虑毛细管渗吸的油水两相渗流模型，并采用有限元-有限体积方法进行闷井和生产联合模拟，模拟过程考虑了页岩基质渗吸是否产生微裂缝对渗吸和生产的影响，研究了闷井时间和毛管力对闷井过程中页岩基质吸水量和开井后页岩油产量的影响。
分析模拟结果发现：若页岩基质渗吸压裂液后产生微裂缝，渗吸作用能够明显提高页岩油产量；随着闷井时间和页岩亲水性增加，页岩基质渗吸压裂液后产生更多微裂缝，且水油置换作用更强，页岩油产量也随之增加。
若页岩基质渗吸压裂液不产生微裂缝，渗吸作用将降低页岩油产量；随着闷井时间和页岩亲水性增加，基质中的含水饱和度增加，油相相对渗透率降低，页岩油产量随之降低。
该研究成果明确了并非所有页岩油储层均适合压裂后闷井，对页岩油储层压裂设计具有重要指导意义。
关键词：页岩油；增产机理；压裂；闷井；渗吸中图分类号：TE312 文献标识码： AInfluence of spontaneous imbibition on post-fracturing well soaking in shale oil reservoirsWEI Shiming, JIN Yan, XIA Yang, XU Dan, ZENG PingChina University of Petroleum (Beijing ), Beijing 102249, ChinaCitation: WEI Shiming, JIN Yan, XIA Yang, XU Dan, ZENG Ping. Influence of spontaneous imbibition on post-fracturing well soaking in shale oil reservoirs ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(6): 756-765.Abstract: To address the current challenges such as the determination of well soaking after fracturing in shale oil reservoirs and lack of theoretical guidance on the design of soaking duration, this study established an oil-water two-phase flow model in consideration of capillary imbibition. By employing finite element-finite volume methods, joint simulation of well soaking and production was performed, which took into account whether the imbibition of the shale matrix will produce micro-fractures and their influence on imbibition and production. Furthermore, the influences of well soaking duration and capillary force on the water absorption of shale matrix during well soaking process and the shale oil production after well opening were investigated. The simulation results revealed that if micro-fractures are generated in the shale matrix due to capillary imbibition of fracturing fluid,imbibition significantly enhances shale oil production. With increasing well soaking duration and shale hydrophilicity, more micro-fractures will be generated in the shale matrix after fracturing, and the water-oil displacement effect becomes stronger, leading to increased shale oil production. In cases where capillary imbibition does not introduce micro-fractures in the shale matrix, the基金项目: 中国石油大学(北京)拔尖人才科研启动基金“超深层近井裂缝扩展转向流固耦合力学机理研究”(编号：ZX20230042)；国家自然科学基金重点项目“提高超深大斜度井压裂效率的关键力学问题研究”(编号：52334001)。
储层孔隙结构对油水两相相对渗透率影响微观模拟研究
２０ ０ ７年 ３月
第２ ２卷第 ２ 期
西安石油大学学报（ 自然科学版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｎＳ ｉ ｕＵｎｖｒｔ（ ａｕａ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ｈｙ ｉ ｓ ｙＮ ｔｒ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ Ｘａ ｏ ｅｉ ｌ ｅ ｔｎ
式中： 为横截面积 ； Ａ ｄ为周长 ． 圆形和正方形 的形 状 因子分 别为 １４ ，／６ 三 角形 的形 状 因子 为 ／ ￣ １１ ， ｒ
０ ～ ／ ６ ３ 、
喉道半径分布采用 比较有代表性的截断威布尔 分 布［ 表 示 ： ５ ］ Ｒ ＝（ 一 伽ｎ［ （ （ 一ｅ 吉 一 ） ＋ 伽ｎ ｔ Ｒ Ｒ 一 １ ） ＋ｅ Ｒ ， ） 一 吉］
（） ２
口 × 一
１ 孔 隙 网络 模 型 的建 立
孔隙网络模型由喉道及其相连 的孔隙体构成 ，
［一 ］ ．㈣
式 中， Ｒ 为喉道半径 ， Ｒ。 ｍ； 为孔隙半径 ， Ｒ 一 ， ｍ； Ｒ 对应最大和最小喉道 ０６ １—３ ２ ０ —１２
高慧梅 姜 汉桥２陈 民锋２ ， ，
（． １ 中国石油大学（ 北京）石油天然气工程学 院， 北京 １２４ ； ． ０２ ９ ２ 中国石油大学（ 北京 ）提高采收率中心 ， 北京 １２４ ） ０２ ９
摘要 ： 油水相对渗透率曲线是表示两相渗流的重要信息， 而储层微观孔隙结构特征是影响相对渗透 率的重要 因素． 结合逾渗理论 ， 采用截 断威布 尔分布作为孔喉分布 函数， 模拟初次油驱和二 次水驱
含油 、 水两相 ， 存在薄膜形式 的层流和角隅流动， 传 导率公式极为复杂 ， 一般采用数值模拟获得经验公
式．
层， 每层 ４ ０ ０ 个点 ， 给每个点一个标记 ， 这些 点代表 孔隙． 然后再根据 配位数 的要求 ， 将点用键连接起 来， 键代表喉道 ， 使用多重链表征孔隙以及喉道之间 的配置关系 ， 最后赋予点和键明确的物理意义 ， 即各
eclipse数值模拟双孔基质裂缝双重介质模型
ECLIPSE双孔模型双孔模型，流体存在于（基质）rock matrix和（裂缝）rock fractures。
双孔单渗：基质看成源，裂缝为渗流通道，连接着相邻两个基质；双孔双渗：考虑可基质与基质之间相互连通。
DUALPORO双孔关键字DUALPERM双渗关键字每个网格块设置两个模拟单元，分别表示基质和裂缝单元体积。
ECLIPSE 中porosity, permeability, depth 等可能需要独立设置。
基质裂缝耦合传导系数（matrix-fracture coupling transmissibility ）模拟流体膨胀、重力、毛管压力下两个系统之间的流动。
双孔模型中，Z方向的层数被设置成双份的，网格上半部分（ NDIVIZ/2 layers）是基质块，下半部分是裂缝。
因此，NDIVIZ必须设置成相同的。
matrix-fracture coupling transmissibility 计算可以在整个区块设置一个单值，使用关键字SIGMAV；如果对每个单元进行设置，采用对应于第一层NDIVIZ/2 的值。
裂缝系统的固有渗透率等于设定值乘以裂缝孔隙度，产生有效渗透率.如果使用NODPPM ，则直接使用固有渗透率。
也就是说，在不使用NODPPM关键字时，输入的PERMX, PERMY and PERMZ 通过下面公式进行修改。
设置transmissibility另一种方法，是使用 LTOSIGMA 关键字，如果基质块的维度使用LX, LYand LZ 输入，则传导率公式按下面计算：如果只是双孔不是双渗，则没有基质块之间的传导系数，如果双孔双渗，则需基质块之间的传导系数。
下面是一个简单的双孔双渗系统：其中NNC是Non-neighbor connectionsRecovery mechanisms双孔系统中，油主要在基质中，但进入井筒的油主要通过裂缝系统，注入流体不能波及到基质中的油。
基质中油通过下面机理产出：油的膨胀Oil expansion随着裂缝中压力的下降，基质中油流动平衡基质与裂缝中的压力，可以认为是泡点以上基质中油的膨胀或泡点以下溶解气驱。
基于页岩油水两相渗流特性的油井产能模拟研究
第 51 卷 第 5 期石 油 钻 探 技 术Vol. 51 No.5 2023 年 9 月PETROLEUM DRILLING TECHNIQUES Sep., 2023doi:10.11911/syztjs.2023084引用格式：孙鑫，刘礼军，侯树刚，等. 基于页岩油水两相渗流特性的油井产能模拟研究[J]. 石油钻探技术，2023, 51（5）：167-172.SUN Xin, LIU Lijun, HOU Shugang, et al. Numerical simulation of shale oil well productivity based on shale oil-water two-phase flow characteristics [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(5)：167-172.基于页岩油水两相渗流特性的油井产能模拟研究孙 鑫1,2， 刘礼军3， 侯树刚1， 戴彩丽2， 杜焕福1， 王春伟1（1. 中石化经纬有限公司地质测控技术研究院, 山东青岛 266003；2. 中国石油大学（华东）石油工程学院, 山东青岛 266580；3. 成都理工大学能源学院, 四川成都 610059）摘 要: 页岩孔隙结构及固液相互作用复杂，其微观渗流特性加大了页岩油产能预测的难度。
为准确评价体积压裂后多尺度孔隙结构发育的页岩油藏产能，基于页岩储层油水两相相渗计算方法和嵌入式离散裂缝模型，考虑页岩真实孔隙结构作用下的微观油水两相渗流特性，形成了考虑页岩体积压裂页岩油藏产能的数值模拟方法。
基于页岩储层孔径分布计算油水相渗曲线，结合页岩油藏压裂/生产流程，开展了页岩油藏压裂液空间分布以及油井产能评价模拟分析。
结果表明，不同孔径分布下的页岩油水两相相渗曲线存在差异，压裂液主要分布在压裂裂缝、与其相连的天然裂缝以及其周边基质中，在闷井过程中裂缝内压裂液逐渐渗吸进入基质并置换基质中原油，经体积压裂可实现改造区域的整体动用。
裂缝孔隙介质中二相驱动问题的交替方向有限元方法及理论分析
数学物理学报 裂缝孔隙介质中二相驱动问题的交替方向 有限元方法及理论分析
崔明
( 山东大学数学院 济南 250100)
摘要 考虑裂缝孔隙介质中二相驱动问题的 数值方法及理论分析 . 对压力方程采用混合有限元 方法 , 对裂缝和岩块系 统上的饱和度方 程采用交替 方向有限 元方法 , 证明了交 替方向有限 元格 式具有最优 L 2 -模和 H 1 模误差估计 . 关键词 交替方向有限元法 , 混合有限元法 , 误差估 计 . MR ( 1991 ) 主题分类 65N 30, 65M 15, 65M 60
的测度, 则裂缝孔隙介质中油水两相不可压
u = q, x ∈ , t ∈ J , u + K ( s ) p = 0, x ∈ , t ∈ J , st + 0 ′ ( s) u s( D ( s) s) =
( 1. 1) ( 1. 2) ( 1. 3) ( 1. 4) ( 1. 5) ( 1. 6)
i
c ( x , 0) = #( s i ( 0) ) , x ∈
.
i 分别为裂缝系统 i 为常数. s , c 其中 J = ( 0, T ] . , ∀ 及多孔岩块 i 上的孔隙度, 且 i 上 ∀ - 1 分别为 及 i 上油相饱和度 ; #= p c ・P c , ( x ∈ ) , P c , p c 分别为 及 i 上的毛管力 . ! 为
635
( 2. 10a) ( 2. 10b)
求S
n+ 1 h
B(u , ∀ ) = - ( q, ∀ ) , ∀∈ W h. ∈M h, 对 1≤ n≤N - 1, 满足 n n ( d tS n h, z ) + ( 0′ ( Sn h ) uh Sn h , z ) + ( D ( S h)
裂缝-孔隙模型中气水两相分形渗流实验和数学模型建立
裂缝-孔隙模型中气水两相分形渗流实验和数学模型建立朱忠谦;张啸枫;张承泽;李登伟;佘姣凤;罗辑;杨小松
【期刊名称】《地质科技情报》
【年(卷),期】2014(33)4
【摘要】大量的理论和实验研究证明,油气藏渗流力学中渗透率的分布、孔隙度的分布、裂缝性油气藏中裂缝网络的分布等许多现象都具有标度不变性。
对气水两相在裂缝-孔隙模型和平面径向流模型中进行了微观渗流实验,对实验结果进行了黑白二值化处理,得到了其分形维数。
在分形理论的基础上,建立了裂缝-孔隙介质中气水两相分形渗流的数学模型及差分模型。
【总页数】5页(P86-90)
【关键词】分形理论;裂缝-孔隙介质;分形渗流模型
【作者】朱忠谦;张啸枫;张承泽;李登伟;佘姣凤;罗辑;杨小松
【作者单位】中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院;中国石油天然气股份有限公司对外合作部;中国石化集团国际石油勘探开发有限公司开发生产部;中国石化股份有限公司石油勘探开发研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
【相关文献】
1.可视化微观孔隙模型中气水两相渗流机理 [J], 李登伟;张烈辉;周克明;郭了萍
2.非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究Ⅰ--数学模型 [J], 薛世峰;
宋惠珍
3.幂律流体在裂缝—孔隙双重多孔介质中渗流的分形模型 [J], 吴涛;李港
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摘要 为了研究油、水在孔隙-裂缝介质中的渗流微观机理，利用微观岩石薄片模型，研究了不同裂缝分布情况下，
孔隙-裂缝介质中水驱替油的微观过程，分析了裂缝形态、孔隙结构等因素对油、水渗流的影响，得出了有益的结
论。对于认识非混溶两相流体在孔隙-裂缝介质中渗流规律和油气田开发具有重要意义。
关键词 渗流力学，孔隙-裂缝介质，渗流，微观模型，物理模拟
2002 年 4 月 4 日收到初稿，2002 年 6 月 18 日收到修改稿。 * 国家自然科学基金(50179034)、国家重点基础研究发展规划(2002CB412708)和中国科学院武汉岩土力学研究所领域前沿基金(Q000212)资助项目。 作者 刘建军 简介：男，31岁，博士后，1996年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程系采矿专业，现任副教授，主要从事渗流力学方面的科研工作。
图 3 束缚水分布 Fig.3 Restrained water distribution
低静水压力 15 cm 水柱下，水驱渗吸速度很 小，水一般首先进入沿主流线阻力较小的大孔道和 通过连续的润湿水膜往前运移，把孔道中的油往前 和孔道中间挤压，在水线前缘只有油的流动。当裂 缝与注入端和采出端相通时，如图 4(a)所示，水首 先沿裂缝两侧基质中阻力较小的一侧的壁挤压油， 并同时横向流入孔隙基质，推挤油向出口流动；然 后，逐渐把裂缝中的油沿裂缝往前推进(图 4(b))。 水推进的最前沿始终在裂缝中，沿裂缝运移的水首 先到达采出端，水从裂缝窜流后，远离裂缝的部分 油也能通过连续的油路继续被驱出，水驱替油的动 态过程显示于图 4(a)～(c)中。图 4 中，在所研究的
(1Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics，Institute of Rock and Soil Mechanics， The Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430071 China)
(2 Institute of Porous-Media Mechanics，Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023 China) (3Institute of Porous Flow and Fluid Mechanics，Tthe Chinese Academy of Sciences， Langfang 065007 China )
本文从孔隙层次上对裂缝-孔隙介质中油、水 两相流体的渗流进行了实验研究。实验利用二维岩 石薄片模型[6]，设计了 6 种裂缝-孔隙介质模型，对 不同形态下的裂缝模型进行了油、水两相流体微观 渗流物理模拟，得出了一些有益的结论。
2 微观模型实验
2.1 裂缝-孔隙介质模型及实验流体 Nhomakorabea实验是在仿真正方形网络的二维玻璃微观模
(a) 束缚水状态
(b) 中间状态
(c) 剩余油
图 10 与主流线垂直的平行裂缝水驱油的动态(右上 方注入，左下方采出)
Fig.10 Process of water flooding in perpendicular paralleled fissures
分类号 TE 312，O 357.3
文献标识码 A
文章编号 1000-6915(2003)10-1646-05
PHYSICAL SIMULATION OF WATER-OIL MICROCOSMIC FLOW THROUGH FRACTURED POROUS MEDIA
Liu Jianjun1，2，Liu Xiangui3，Feng Xiating1
型上进行的，共设计了 6 种模型(图 1)，孔隙基质部 分的图案均相同，仅改变裂缝的条数、长短或方 向。
间，并用显微摄像记录下实验全过程。
压
力
系
摄
统
像
计算机 监视器
机
模型
录像机
图 2 实验流程图 Fig.2 Flow diagram of experiment
3 实验结果和分析
进行了两组 12 次水驱油实验，两组的静水压 力分别为 15 cm 水柱和 41 cm 水柱。图 3 显示了束 缚水分布的典型特征，水覆盖了整个孔隙表面，形 成了连续的润湿水膜，束缚水也分布在少部分小喉 道和盲端死孔隙中，如图 3 所示。
第 22 卷 第 10 期
刘建军等. 裂缝-孔隙介质油、水两相微观渗流物理模拟
• 1647 •
重要的意义。 流体在孔隙-裂缝介质中的流动规律研究，已经
发展了 40 a。早在 20 世纪 60 年代，Barenblatt 等人 就提出了以唯象学为基础的双孔模型[1]。有关裂缝孔隙介质渗流的模型已有很多，但都是基于各种假 设基础上所做的理论研究[2]。对于裂缝-孔隙介质渗 流微观机理的研究很少，两相流体在裂缝-孔隙介质 中的微观渗流机理研究得更少。进行两相流体在裂 缝-孔隙介质中渗流规律的微观研究，不仅可以在理 论上丰富渗流理论，而且在石油开发、水文地质、 环境科学等领域也有很大的应用价值[3～8]。
(a) 束缚水状态
(b) 中间状态
(c) 剩余油
图 7 3 条平行裂缝水驱油的动态过程(右上方注入，左下 方采出)
Fig.7 Process of water flooding in 3 paralleled fissures
(a) 束缚水状态
(b) 中间状态
(c) 剩余油
图 5 半裂缝水驱油的动态过程(右上方注入，左下方采出) Fig.5 Dynamic process of water flooding in half fissure
在低静水压力下，典型水驱剩余油产状见图 12， 剩余油以占据大孔隙中的油珠、油丝和数个孔道的 油片(图 12(a))及周围由小喉道包围的数个到数十个 孔道的大油片(图 12(b))的形态存在。低静水压力下 的水驱剩余油产状以图 12(b)中的为主，高静水压 力下的水驱剩余油产状以图 12(a)中的为主。
在与主流线平行的两条平行双裂缝和 3 条平行 裂缝的图 6(a)和 7(a)情况下，裂缝与注入端和采出 端均不相通。在这两种情况下，注入水刚开始较均 匀地沿主流线往前推进，但当水一旦进入裂缝，水 沿裂缝推进就较快，见图 6(b)和 7(b)。由于裂缝的 存在，使一些原来不相通的孔道与裂缝相连，在水 突破后，仍能通过裂缝被运移而采出。图 8(a)显示 了水淹后基质中的油已流入裂缝。图 8(b)显示了基 质中的油进入裂缝后，即将与原油片断开。图 8(c) 中显示了断开的油片继续沿裂缝往出口运移。因 此，裂缝的存在，扩大了基质中油运移的通路，促 进基质中更多的油被采出。从图 8(c)和 9(c)可以看 出，在裂缝和裂缝周围的区域中剩余油较少，3 条 平行裂缝的剩余油比两条平行裂缝剩余油少。
Abstract Using microcosmic glass-slice model，the two-phase fluid (oil and water) flow in fractured porous media is studied. Six different fractured models are studied. By observing the fluid flow in the models，some beneficial conclusions are obtained and they are significant to understand the fluid flow in fractured porous media. Key words fluid mechanics in porous media，fractured porous media，seepage，microcosmic model，physical simulation
图 1 裂缝-孔隙介质模型中裂缝分布示意图 Fig.1 Sketch of fissure distribution in fractured models
2.2 实验流体 实验中所用流体为蒸馏水和模拟油，模拟油采
用水和精炼白油配制，粘度为 5 mPa·s。为更清楚 地分辩出油、水的界面，模拟油染成红色。 2.3 实验过程
所有实验在标准大气压、室温和在强水湿度状 况下进行。微观模型水平放置，以消除重力影响。 每次实验都从 100%用水饱和微观模型开始，接着 在高流量下用模拟油驱替水建立束缚水，然后分别 在两种静水压力下进行水驱替油的实验，直至基本 无油驱出时为止。所用实验装置见图 2。实验中仔 细观察水驱替油机理，密切注视水驱前缘和见水时
1引言
长期以来，渗流力学的研究主要集中在宏观研 究方法，即以岩石或土壤的样品以及地层或土壤为 研究对象，渗流宏观方面的工作规模和研究深度已 达到相当可观的程度[1]。这方面的研究无疑是必要 的和重要的。但是，单凭宏观研究手段，很多问题， 特别是有关渗流机理方法的问题，很难获得较好的
解决方法。渗流力学的宏微观研究的相互配合，将 有力地促进有关问题的解决。渗流微观研究的方法 有两种，即物理模拟实验和数值模拟计算。利用微 观物理模拟，人们在多相渗流、物理化学渗流等方 面取得了许多成果。例如，我国科学家利用自己验 证的玻璃微观模型，提出了水驱油的几种机理，对 化学驱油、微生物驱油机理得出了新的认识。但 是，以上物理模型大多是均质的，研究裂缝-孔隙介 质中油水运动规律对于裂缝性油藏开发具有十分
(a) 束缚水状态
(b) 中间状态
(c) 剩余油
图 6 两条平行裂缝水驱油的动态过程(右上方注入，左下方 采出) Fig.6 Process of water flooding in 2 paralleled fissures
在图 5 半裂缝的情况下，注水的前期阶段与图 4 中全裂缝的情况类似。当注入水由裂缝进入无裂 缝的基质中时，水前缘推进比较均匀。从剩余油图 5(c)看，沿裂缝和主流线水驱油效率较高，远离裂 缝的两个三角区内剩余油量也较多。