特低渗透油藏流体非线性渗流--杨正明

储层特点
孔隙度低、渗透率低 孔道细小 （半径小于1.5μm） 微观孔隙结构复杂
造成
固液相界面上的表面分子作用力达到了不可忽
略程度，形成了附加渗流阻力。
孔道壁 边界流体 体相流体
产 生 非线性渗流
Q,cm3/min
拟线性段源自文库
f
非线性段
e d a bc
临界
△P/L,MPa/m
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
6 矩形 5 8.6 41.5 12.4 3293 13.6 朝 503 等
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
由于渗透率低和非线性渗流的作用，导致低渗透油田注采井间难以
建立有效的驱动压力体系，致使注水压力上升，采油井压力下降——注 不进、采不出！
注 水 井
采
低效的油水井间储
油 井
层驱替压力系统
？
注 水 井
渗流速度(m/d)
1.20
0.90
0.15m
0.60
D
0.30
0.00 0.00
10.00
20.00 30.00 压力梯度(Mpa/m)
40.00
50.00
渗流速度(m/d)
10.00
8.00 1.34m
6.00
D
4.00
2.00
0.00 0.00
5.00
10.00
压力梯度(Mpa/m)
15.00
建立特低渗透油藏非线性渗流模型，对非线性渗 流进行了比较系统理论表述和理论推导
大庆外围扶杨低渗透油田有效开发技术研究及工作建议 (5)油田合作项目：
① 吉林油田储层特征和井网部署研究 ② 华北典型低渗透油藏储层评价及渗流规律研究 ③ 大庆扶杨油层储层评价及渗流规律研究
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
汇报提纲
一、研究背景 二、特低渗透油藏非线性渗流新模型 三、特低渗透油藏井网优化计算软件 四、特低渗透油藏井网优化软件的应用
25.00
渗流速度(m/d)
1.00
0.80 0.13mD
0.60
0.40
0.20
0.00 0.00
5.00
10.00 15.00 压力梯度(Mpa/m)
20.00
25.00
渗流速度(m/d)
1.2
1.0
0.8 3.02m
0.6
D
0.4
0.2
0.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
压力梯度(Mpa/m)
特低渗透油藏非线性渗流新模型:
v k p p(1 i )
p
喉道分布百分数 （％）
核心观点：有效液相渗透率不再是一个常数，随压力梯度的变化而变化 启动压力梯度是变化的
8
6 长庆1.72md
4
2
0
0
2
4
6
8
10
喉道半径（微米）
模型的理论基础
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
通过对大庆海塔盆地、扶杨油层、长庆西峰油田等不同特低渗透储层喉道分 布特征研究认为低渗透油藏累计喉道个数与喉道半径呈指数关系:
支撑课题
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
受国家、股份公司和油田等多个课题或项目支持：
(1)国家油气重大专项课题：特低渗透油藏有效补充能量开发技术 (2)中石油科技部项目：特低渗透油气藏有效储层评价及渗流规律研究 (3)中石油勘探生产分公司项目：
特低渗透油藏有效压力驱动体系和合理井网部署研究 (4)中石油油藏评价处支撑项目：
渗 流速 度（ m/ d）
5.00
4.00 1.16m
3.00
D
2.00
1.00
0.00 0.00
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 压力梯度（MPa/m）
渗流速度(m/d)
5.00
4.00 0.51mD
3.00
2.00
1.00
0.00 0.00
5.00 10.00 15.00 20.00 压力梯度（Mpa/m）
非线性渗流测试技术
创新点:在传统启动压力梯度测试技术基础上,形成新的 非线性渗流段的测试技术和分析技术
传统的“稳 定流法”
毛细管 平衡法
渗流所 所做的
流变曲线
Ⅰ
Ⅳ Ⅱ
Ⅲ 手动泵
实验流程图
不同渗透率特低渗透岩心实验测试结果
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
统计了240块特低渗透岩心实验测试结果，都表明存在非线性渗流特征
低渗透油藏资源丰富
2007年底,中石油探明低渗透储量65.1亿吨，约占总储量37%。 近8年新增探明储量约43亿吨，平均每年新增约5.3亿吨，低渗透约
占56.6%。——低渗透储量大多在2000年以后发现。 中石油剩余石油资源407.6亿吨，其中低渗透316亿吨，占77.5%。
历年新增原油探明储量变化情况
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特低渗透油藏流体非线性渗流 新模型及应用
汇报人：杨正明 石油勘探开发研究院廊坊分院
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
汇报提纲
一、研究背景 二、特低渗透油藏非线性渗流新模型 三、特低渗透油藏井网优化计算软件 四、特低渗透油藏井网优化软件的应用
研究背景
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
有效的油水井间储
采 油
层驱替压力系统
井
目前没有较好 的理论方法来 指导油田开发
研究目标
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
根据特低渗透油藏流体非线性渗流特征，建立 特低渗透油藏流体非线性渗流模型。在此基础上利 用油藏数值模拟方法和油藏工程方法，建立特低渗 透油藏有效驱动压力和合理井网部署的评价方法， 研究特低渗透油藏合理井网部署，为特低渗透油藏 的开发决策提供依据。
N aebr
其中N为喉道累积个数；a，b为拟合参数；r为喉道半径，μm。由该公式可得
喉道分布的密度函数为： 单根毛管的流体流量为：
dN abebr dr
qsin gle
r 4 8
p
pminrmax r
中国石油勘探开发研究院廊坊分院
则储层中流体的流量为：
Q
A
aebr 8b4
p24
br24
br12
br4
br
b
pminrmax 6
许多低渗透油田在开发初期主要采用正方形反九点注水方
式井网300m×300m ，在开发上表现为“注不进、采不出”的特
征，表明井网适应差
大庆外围油田扶杨油层井网类型统计表
序 井网 区块 百分比 面积 百分比 地质储量 百分比 号 （m×m） (个) （%） （km2） (%) （104t） (%)
备注
1 300×300 47 81.0 269.1 80.4 19438 80.1
正方形反九点井网
2 350×350 1 1.7 3 250×250 3 5.2 4 400×400 1 1.7 5 不规则 1 1.7
1.4 0.4
98
16 4.8 1126
5.3 1.6 215
1.5 0.4 101
0.4 升南
4.6
东 18 树 2 树 103
0.9
朝阳沟试 验区北
0.4 茂 801