包郵多孔介質(zhì)非線性滲流及試井分析

作者：傅禮兵等

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2022-09-01

開本： B5 頁數(shù)： 204

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目錄
節(jié)選

多孔介質(zhì)非線性滲流及試井分析版權(quán)信息

ISBN：9787030696779
條形碼：9787030696779 ; 978-7-03-069677-9
裝幀：一般膠版紙
冊數(shù)：暫無
重量：暫無
所屬分類：
工業(yè)技術(shù)
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能源與動力工程

多孔介質(zhì)非線性滲流及試井分析內(nèi)容簡介

本書基于多孔介質(zhì)中流體滲流的影響因素分析，系統(tǒng)歸納總結(jié)多孔介質(zhì)中低速非線性流和高速非線性流的滲流特征及表達式，并給出一套判斷方法；并基于指數(shù)式、啟動壓力梯度式以及二項式運動方程，針對穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流，詳細對比分析了非線性流與達西線性流時的產(chǎn)量、壓力以及無因次井底壓力等指標的不同及相關(guān)規(guī)律，并繪制了相應(yīng)的試井曲線圖版；在啟動壓力梯度式運動方程的基礎(chǔ)上，建立了單重介質(zhì)、雙重介質(zhì)以及三重介質(zhì)非線性滲流數(shù)學(xué)模型，并給出解析解，同時繪制相應(yīng)試井曲線圖版。

多孔介質(zhì)非線性滲流及試井分析目錄

目錄
前言
**章非線性滲流機理及特征分析 1
**節(jié) 多孔介質(zhì)中流體滲流影響因素分析 1
第二節(jié) 低滲透油藏非線性滲流機理 3
一、低滲透油藏非線性滲流特征 4
二、低滲透油藏非線性滲流模型 5
第三節(jié) 低滲透油藏應(yīng)力敏感機理 8
一、低滲透油藏應(yīng)力敏感特征 8
二、低滲透油藏應(yīng)力敏感模型 10
第四節(jié) 高速非線性滲流機理 13
一、高速非線性滲流簡介 13
二、高速非線性滲流特征 15
三、高速非線性滲流判定方法 16
四、高速非線性滲流描述方程 19
第二章單重介質(zhì)低速非線性滲流模型 26
**節(jié) 啟動壓力梯度式低速非線性滲流模型 26
一、穩(wěn)定滲流模型 26
二、不穩(wěn)定滲流模型 27
三、不穩(wěn)定滲流無因次化試井模型 30
第二節(jié) 指數(shù)式低速非線性滲流模型 37
一、穩(wěn)定滲流模型 37
二、不穩(wěn)定滲流模型 40
三、不穩(wěn)定滲流無因次化試井模型 44
第三章多重介質(zhì)低速非線性滲流試井理論 50
**節(jié) 雙重介質(zhì)低速非線性滲流數(shù)學(xué)模型 51
一、運動方程 51
二、竄流方程 51
三、狀態(tài)方程 52
四、連續(xù)性方程 53
五、基巖滲透率和裂縫孔隙度簡化模型 53
六、基巖滲透率簡化模型 55
第二節(jié) 雙重介質(zhì)低速非線性滲流試井理論 56
一、雙重介質(zhì)試井數(shù)學(xué)模型及求解 56
二、考慮井筒存儲和表皮效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型 59
三、雙重介質(zhì)低速非線性滲流試井曲線特征 59
四、雙重介質(zhì)低速非線性滲流試井曲線影響因素分析 62
第三節(jié) 三重介質(zhì)低速非線性滲流數(shù)學(xué)模型 70
一、三重介質(zhì)的理想模型 71
二、三重介質(zhì)試井數(shù)學(xué)模型及求解 73
三、三重介質(zhì)低速非線性滲流試井曲線特征 78
四、三重介質(zhì)低速非線性滲流試井曲線影響因素分析 81
第四章低滲透油藏考慮應(yīng)力敏感的非線性滲流試井分析 93
**節(jié) 應(yīng)力敏感影響因素及數(shù)學(xué)表征 93
一、應(yīng)力敏感規(guī)律 93
二、應(yīng)力敏感影響因素 95
三、應(yīng)力敏感數(shù)學(xué)表征 98
第二節(jié) 考慮應(yīng)力敏感的非線性穩(wěn)定及擬穩(wěn)定滲流模型 101
一、考慮應(yīng)力敏感的非線性穩(wěn)定滲流產(chǎn)能及壓力分布模型 101
二、考慮應(yīng)力敏感的擬穩(wěn)定滲流產(chǎn)能及壓力分布模型 101
第三節(jié) 考慮應(yīng)力敏感的非線性不穩(wěn)定試井分析 103
一、模型假設(shè)及建立 103
二、低滲透油藏考慮應(yīng)力敏感的試井模型求解及典型圖版 106
第四節(jié) 裂縫-孔隙型雙重介質(zhì)考慮應(yīng)力敏感的試井分析 114
一、裂縫滲透率敏感性分析 115
二、考慮應(yīng)力敏感的雙重介質(zhì)試井模型及典型曲線 117
第五章高速非線性穩(wěn)定滲流模型分析 127
**節(jié) 達西線性滲流 127
第二節(jié) 二項式非線性滲流 128
第三節(jié) 指數(shù)式非線性滲流 130
第四節(jié) 達西線性滲流與高速非線性滲流計算結(jié)果對比 132
一、定產(chǎn)量生產(chǎn) 132
二、定井底壓力生產(chǎn) 138
第六章高速非線性不穩(wěn)定滲流試井分析 146
**節(jié) 指數(shù)式高速非線性滲流模型 146
一、指數(shù)式高速非線性滲流模型的建立 146
二、指數(shù)式高速非線性滲流模型的解析解 148
三、指數(shù)式高速非線性滲流模型的數(shù)值解 152
四、結(jié)果與討論 157
第二節(jié) Forchheimer二項式高速非線性滲流模型 162
一、滲流模型的建立 162
二、模型的求解 163
三、結(jié)果與討論 165
第七章動邊界高速非線性不穩(wěn)定滲流試井分析 169
**節(jié) 模型條件假設(shè) 169
第二節(jié) 數(shù)學(xué)模型建立及求解 170
第三節(jié) 結(jié)果與討論 172
參考文獻 178
符號注釋 183
附錄虛宗量整數(shù)階Bessel函數(shù) 191

展開全部

多孔介質(zhì)非線性滲流及試井分析節(jié)選

**章非線性滲流機理及特征分析本章在分析多孔介質(zhì)中流體滲流影響因素的基礎(chǔ)上介紹了非線性滲流特征，并系統(tǒng)總結(jié)了描述非線性滲流特征的表達式。低速非線性滲流有啟動壓力梯度式和指數(shù)式兩大類，而高速非線性滲流有指數(shù)式和二項式兩大類。 **節(jié) 多孔介質(zhì)中流體滲流影響因素分析多孔介質(zhì)中的滲流流體包括體相流體和邊界流體兩部分：體相流體是指流體性質(zhì)不受界面現(xiàn)象影響的流體，其主要分布在多孔介質(zhì)孔道的中軸部位；邊界流體是指流體性質(zhì)受界面現(xiàn)象影響的流體，其緊靠在孔道壁上形成一個邊界層，如圖1.l所示[1]。滲流流體的性質(zhì)取決于體相流體和邊界流體的性質(zhì)、多孔介質(zhì)的特征及流動條件。邊界流體的性質(zhì)變化規(guī)律為：在多孔介質(zhì)的孔隙系統(tǒng)中充滿了流體，流體的某些成分可能與孔道表面的分子產(chǎn)生相互作用，從而導(dǎo)致在孔道表面處流體的濃度比遠離孔道表面處流體的濃度要高；流體成分的濃度隨孔道表面距離的大小而變化，將導(dǎo)致流體的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而使?jié)B流流體的性質(zhì)有特殊的變化規(guī)律。雖然體相流體的性質(zhì) 圖1.1 孔隙介質(zhì)中流體分布[1] 不受界面現(xiàn)象影響，但是從整體來看，滲流流體的性質(zhì)受界面現(xiàn)象影響。黏滯性是流體的一種重要的物理性質(zhì)。在流動過程中，由于流體各質(zhì)點的運動速度不同，在兩個相互接觸的層面之間，有一對大小相等而方向相反的黏滯力和剪切應(yīng)力。這對作用力的存在將導(dǎo)致速度大的流層減速，速度小的流層加速，這樣將影響流體的流動。多孔介質(zhì)的孔隙大小、孔道幾何結(jié)構(gòu)及其分布都會影響介質(zhì)中流體的滲流速度。巖層的孔道大小、連通性、滲透性是影響非達西滲流產(chǎn)生的重要因素。閻慶來等[2]利用低濃度鹽水對相同滲透率的天然巖心和人工巖心做單相滲流實驗，發(fā)現(xiàn)不同多孔介質(zhì)中同一液體表現(xiàn)出不同的滲流特征，說明多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)特征對滲流規(guī)律起著重要作用。滲透率是介質(zhì)中各種不同半徑孔道的孔隙系統(tǒng)允許流體通過的平均性能參數(shù)。不同滲透率的多孔介質(zhì)具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)，當流體在系統(tǒng)中流動時，就會出現(xiàn)不同程度的界面現(xiàn)象，對滲流流體的流動性質(zhì)將產(chǎn)生不同程度的影響。孔道幾何結(jié)構(gòu)也影響著流體通過孔隙介質(zhì)系統(tǒng)的難易程度。孔道半徑越大，流體越容易通過；孔道迂曲度越小，流體越容易通過。因此，巖石孔道等參數(shù)的大小，可以用來表征流體通過孔隙介質(zhì)系統(tǒng)的難易程度。比表面積體現(xiàn)了巖石的分散程度，與孔隙孔道半徑的分布及大小有關(guān)。而滲透率與平均孔道半徑成正比，因此，比表面積與滲透率的平方根成反比，比表面積越小，滲透率越大，流體與固體表面之間的分子力作用越弱，這將影響孔隙介質(zhì)系統(tǒng)中流體的分布及滲流特征。由吸附理論可知，比表面積越小，吸附力越弱，流動阻力越小，此時多孔介質(zhì)中的流體越容易流動。從以上分析中可知：孔道壁處界面原油的黏度*高，朝著孔道中軸的方向，原油的黏度逐步降低，因為孔道的大小及分布與滲透率有關(guān)，所以滲透率的變化對流體的黏度有顯著影響。而黏滯力及剪切應(yīng)力都與流體的黏度成正比，與滲透率成反比，即滲透率越大，黏滯力及剪切應(yīng)力越小，越利于流體的流動。當滲透率達到一定值之后，流體的流動將不遵循傳統(tǒng)的滲流理論，而出現(xiàn)偏離達西規(guī)律的某種變化。由此可見，多孔介質(zhì)的性質(zhì)對滲流規(guī)律有實質(zhì)性的影響。此外，由于巖石中多含有黏土礦物，不同的黏土礦物表現(xiàn)出不同程度的水敏特性，即遇水膨脹變形，如圖1.2所示。同時黏土礦物還可以在吸水后分裂為碎�；蛟诹黧w流動剪切力的影響下把黏附在巖石顆粒上的黏土分解成更為細小的顆粒。無論是體積增大的礦物顆粒，還是分裂的細小黏土礦物碎粒，都會對流體流通孔道產(chǎn)生影響[3，4]。圖1.2 淡水引起黏土膨脹[1] 界面張力是影響流體界面形狀的關(guān)鍵因素，控制著滲流的形變特性。界面張力源于分子間的相互作用力且導(dǎo)致界面兩相性質(zhì)的差異。由于孔隙系統(tǒng)中孔喉作用明顯，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比表面積大，流體與固體之間的界面張力影響顯著，對孔隙介質(zhì)中流體的流動有不可忽視的影響。第二節(jié) 低滲透油藏非線性滲流機理低滲透油藏儲層孔喉狹小，使儲層滲透率很低、油氣水賴以流動的通道很細微、滲流阻力很大、液–固界面及液–液界面的相互作用力顯著；同時，低滲透多孔介質(zhì)的物性參數(shù)受上覆有效應(yīng)力的影響較大，導(dǎo)致滲流規(guī)律產(chǎn)生某種程度的變化而偏離達西定律，呈現(xiàn)低速非線性滲流現(xiàn)象。低滲透油藏原油邊界層不可忽略，當流體流動時，除了要克服黏滯阻力外，還必須要克服邊界層內(nèi)液–固界面的相互作用力。所以只有當驅(qū)替壓力梯度大于一定值時，流體才能流動。此時的驅(qū)替壓力梯度稱為啟動壓力梯度。低滲透儲層由于巖性致密、脆性強，在成巖過程和后期構(gòu)造運動中，在非構(gòu)造作用力和構(gòu)造作用力影響下可產(chǎn)生各種微斷裂和裂隙，形成低滲透裂縫型儲層。同時，天然微裂縫的存在使低滲透油藏更容易發(fā)生介質(zhì)變形，應(yīng)力敏感性更加嚴重。低滲透油田開發(fā)過程中出現(xiàn)了一系列有別于中高滲透油田開發(fā)的特殊問題：①油井單井日產(chǎn)量小，甚至不經(jīng)壓裂就無自然產(chǎn)能，穩(wěn)產(chǎn)狀況差，產(chǎn)量下降快，見水后含水急劇上升，產(chǎn)液指數(shù)和產(chǎn)油指數(shù)下降快。②水井注入壓力較高，油藏能量難以及時補充，油井見效不明顯，*終導(dǎo)致油藏難以建立有效的驅(qū)替壓力系統(tǒng)，采油速度和采收率都比較低。③低滲透油藏中的裂縫分布及發(fā)育規(guī)律復(fù)雜，定量識別裂縫及預(yù)測裂縫頻率、裂縫發(fā)育規(guī)模和空間分布的難度極大，需要多學(xué)科結(jié)合，發(fā)展新的裂縫識別及描述技術(shù)。④低滲透裂縫型油藏存在兩種不同的介質(zhì)系統(tǒng)，即高孔低滲基巖系統(tǒng)和低孔高滲裂縫系統(tǒng)，整個油藏呈現(xiàn)出嚴重的各向異性和非均質(zhì)性。⑤對裂縫發(fā)育的低滲透油田采用常規(guī)(連續(xù))注水開發(fā)，注入水沿裂縫水竄和暴性水淹嚴重，穩(wěn)產(chǎn)時間短，波及效率低，采出程度低，開發(fā)效果差。一、低滲透油藏非線性滲流特征在低滲透油藏中，達西定律的作用受到限制。黃延章[5]在前人研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了低滲透油藏非線性滲流的基本特征，如圖1.3所示：①當壓力梯度小于Ga(a點對應(yīng)的壓力梯度)，流體不發(fā)生流動；②當壓力梯度介于Ga和Gc(c點對應(yīng)的壓力梯度)之間時，滲流曲線呈上凹形曲線；③當壓力梯度大于Gc時，流體滲流速度隨驅(qū)替壓力梯度呈直線增加，并且其反向延長線不經(jīng)過原點，而交于圖中的b點，該點的壓力梯度為Gb，稱作擬啟動壓力梯度，或平均啟動壓力梯度。圖1.3 低滲透油藏非線性滲流特征曲線-壓力梯度在這個基礎(chǔ)上，黃延章[5]總結(jié)了三種模型來描述低滲透油藏單相流體非線性滲流的特征。經(jīng)過比較分析，黃延章認為第三種方案，即擬啟動壓力梯度模型，能反映低滲透油藏非線性滲流的基本特征，而且簡單實用。 (1.1) 式中，為黏度。但是，擬啟動壓力梯度模型忽略了小壓力梯度時的彎曲段，認為壓力梯度小于擬啟動壓力梯度時油藏沒有動用，縮小了流動范圍，無法體現(xiàn)低滲透油藏非線性滲流的真正流態(tài)。因此，后人提出了多個復(fù)雜模型，試圖采用分段函數(shù)或者特殊的數(shù)學(xué)公式，考慮滲流特征曲線中凹形過渡段的影響，并研究了相關(guān)的判據(jù)，建立了更加完整的低滲透油藏非線性滲流模型[6-9]。楊清立等[10]分析了大量的低滲透巖心滲流特征曲線，得到了一個反映低滲透油藏非線性滲流規(guī)律的連續(xù)模型。姜瑞忠等[11]基于邊界層理論和毛細管模型，對兩參數(shù)模型進行了理論推導(dǎo)，論證其合理性，其模型如下： (1.2) 式(1.2)中，右端括號外的部分與括號內(nèi)第1項的乘積反映了黏滯阻力的作用，與流體滲流速度成正比；括號外部分與括號內(nèi)第2項的乘積為非線性部分，反映了巖石與流體的相互作用。該模型不僅可以反映出流體在低滲透介質(zhì)中滲流時的啟動壓力梯度的現(xiàn)象，而且能很好地描述曲線的非線性凹形過渡段[9]。二、低滲透油藏非線性滲流模型對于低滲透油藏，根據(jù)邊界層理論和毛細管模型作如下假設(shè)：①流體在毛細管中做層流運動；②流體流動需克服屈服應(yīng)力τ0；③將具有屈服應(yīng)力的流體在不同半徑的毛細管中的流動看作穩(wěn)定滲流。當流體在毛細管中穩(wěn)定滲流時，黏滯阻力與驅(qū)動力等效，即 (1.3) 由于流體具有屈服應(yīng)力，其本構(gòu)方程為 (1.4) 將式(1.4)代入式(1.3)，得 (1.5) 對式(1.5)積分得 (1.6) 整理式(1.6)得 (1.7) 因此，單根毛細管的流量q為 (1.8) 假設(shè)單位面積的地層巖石上有根孔道半徑為ro的毛細管，則垂直通過滲流截面積為的巖石的流體的流量為 (1.9) 由于 (1.10) (1.11) 則有

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