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低滲透油藏滲吸開采機理研究 版權信息
- ISBN：9787030737182
- 條形碼：9787030737182 ; 978-7-03-073718-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
低滲透油藏滲吸開采機理研究 內容簡介
本書內容涵蓋多孔介質滲吸理論、低滲透儲層微觀孔喉結構恒速壓汞實驗、模擬地層條件滲吸實驗、高溫高壓滲吸前后CT掃描實驗、核磁共振水驅油實驗以及低滲透油藏滲吸-驅替雙重介質滲流數值模擬研究。
低滲透油藏滲吸開采機理研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 滲吸的概念 1
1.2 國內外滲吸研究進展 1
第2章 多孔介質滲吸理論 13
2.1 靜態滲吸特征 13
2.2 動態滲吸特征 14
2.3 滲吸發生條件 17
2.4 滲吸模型 19
2.4.1 滲吸實驗模型 20
2.4.2 滲吸毛管模型 20
2.4.3 實際油藏滲吸 23
2.5 滲吸實驗 24
2.5.1 實驗設備流程 24
2.5.2 實驗步驟 25
2.5.3 多孔介質滲吸影響因素 25
第3章 杏子川長6儲層微觀孔喉結構恒速壓汞實驗 30
3.1 樣品基礎物性 30
3.2 恒速壓汞實驗原理與方法 31
3.3 壓汞實驗裝置及步驟 31
3.3.1 實驗裝置 31
3.3.2 實驗步驟 32
3.3.3 實驗參數 32
3.4 恒速壓汞實驗結果 33
3.4.1 巖樣微觀孔喉結構特征參數 33
3.4.2 巖樣孔道累計頻率分布曲線 34
3.4.3 巖樣毛管力曲線及孔喉分布直方圖 37
3.5 微觀孔喉結構特征分析 42
3.5.1 孔喉半徑分布特征 42
3.5.2 孔喉半徑比分布 44
3.5.3 毛管力曲線變化特征 45
第4章 杏子川長6儲層模擬地層條件滲吸實驗 47
4.1 樣品基礎物性 47
4.2 滲吸實驗原理與方法 48
4.3 實驗裝置 49
4.4 實驗步驟 49
4.5 模擬地層條件滲吸實驗結果 50
4.5.1 滲吸T2譜 51
4.5.2 剩余油分布 53
4.5.3 剩余油飽和度變化和滲吸效率 58
4.6 模擬地層條件滲吸實驗結果分析 60
4.6.1 累計采收率分析 60
4.6.2 微觀孔喉結構分析 60
4.6.3 目標區塊常規滲吸效率 61
4.6.4 模擬地層條件滲吸與常溫常壓滲吸對比 63
4.6.5 恒定高壓滲吸與循環脈沖壓滲吸對比 64
4.6.6 基質滲吸與裂縫滲吸對比 64
第5章 杏子川長6儲層高溫高壓滲吸前后CT掃描實驗 68
5.1 樣品基礎物性 68
5.2 CT掃描實驗裝置及步驟 69
5.2.1 實驗裝置 69
5.2.2 實驗條件 69
5.2.3 實驗步驟 69
5.3 CT掃描實驗結果 70
5.4 CT掃描實驗結果分析 73
第6章 杏子川長6儲層核磁共振水驅油實驗 76
6.1 樣品基礎物性 76
6.2 核磁共振可動流體實驗原理與方法 77
6.2.1 T2譜孔隙度表征 77
6.2.2 T2譜滲透率表征 78
6.2.3 T2譜可動流體與束縛流體表征 78
6.2.4 T2譜孔隙半徑分布表征 78
6.3 核磁共振水驅油實驗裝置及步驟 79
6.3.1 實驗裝置 79
6.3.2 實驗步驟 79
6.4 巖樣核磁共振參數測量 80
6.4.1 測前準備 80
6.4.2 測量參數的選取及確定原則 80
6.4.3 測前刻度 81
6.4.4 巖樣測量 81
6.4.5 測量結果 81
6.4.6 測后檢驗 81
6.5 核磁共振水驅油實驗結果 81
6.5.1 水驅油T2譜 81
6.5.2 剩余油分布 86
6.6 核磁共振水驅油實驗結果分析 90
6.6.1 高滲透性組水驅含油飽和度變化 90
6.6.2 中滲透性組水驅含油飽和度變化 90
6.6.3 低滲透性組水驅含油飽和度變化 91
6.6.4 不同驅替速度條件下驅替效率分析 92
6.6.5 滲吸驅替采出程度分析 92
6.6.6 驅替速度對溫和注水采出程度的影響 93
6.6.7 滲透率對溫和注水采出程度的影響 94
6.7 不同滲透率巖心油水滲流驅替實驗 94
第7章 滲吸-驅替雙重滲流數值模擬研究 96
7.1 裂縫性油藏滲吸開采流體滲流數學模型及求解 96
7.1.1 模型假設條件 96
7.1.2 基于滲流微分方程 96
7.1.3 模型定解條件 98
7.1.4 改進的裂縫和基質系統交換量計算方法 98
7.1.5 裂縫性油藏滲吸開采數值模型 106
7.1.6 數值模型求解 111
7.2 滲吸-驅替雙重滲流數值模擬研究 111
7.2.1 滲吸-驅替雙重滲流機制 111
7.2.2 模型參數場 112
7.2.3 裂縫滲透率與基質滲透率比值變化對滲吸作用的影響 117
7.2.4 壓力變化對滲吸作用的影響 118
7.2.5 基質滲透率對滲吸作用的影響 120
7.2.6 原油黏度對滲吸作用的影響 120
7.2.7 基質滲透率為1mD時壓力對滲吸作用的影響 123
7.2.8 毛管力對滲吸作用的影響 125
7.2.9 含油飽和度對滲吸作用的影響 126
7.2.10 裂縫間距對滲吸作用的影響 126
7.2.11 相對滲透率曲線對滲吸作用的影響 128
7.2.12 注入量對滲吸作用的影響 129
參考文獻 131
前言
第1章 緒論 1
1.1 滲吸的概念 1
1.2 國內外滲吸研究進展 1
第2章 多孔介質滲吸理論 13
2.1 靜態滲吸特征 13
2.2 動態滲吸特征 14
2.3 滲吸發生條件 17
2.4 滲吸模型 19
2.4.1 滲吸實驗模型 20
2.4.2 滲吸毛管模型 20
2.4.3 實際油藏滲吸 23
2.5 滲吸實驗 24
2.5.1 實驗設備流程 24
2.5.2 實驗步驟 25
2.5.3 多孔介質滲吸影響因素 25
第3章 杏子川長6儲層微觀孔喉結構恒速壓汞實驗 30
3.1 樣品基礎物性 30
3.2 恒速壓汞實驗原理與方法 31
3.3 壓汞實驗裝置及步驟 31
3.3.1 實驗裝置 31
3.3.2 實驗步驟 32
3.3.3 實驗參數 32
3.4 恒速壓汞實驗結果 33
3.4.1 巖樣微觀孔喉結構特征參數 33
3.4.2 巖樣孔道累計頻率分布曲線 34
3.4.3 巖樣毛管力曲線及孔喉分布直方圖 37
3.5 微觀孔喉結構特征分析 42
3.5.1 孔喉半徑分布特征 42
3.5.2 孔喉半徑比分布 44
3.5.3 毛管力曲線變化特征 45
第4章 杏子川長6儲層模擬地層條件滲吸實驗 47
4.1 樣品基礎物性 47
4.2 滲吸實驗原理與方法 48
4.3 實驗裝置 49
4.4 實驗步驟 49
4.5 模擬地層條件滲吸實驗結果 50
4.5.1 滲吸T2譜 51
4.5.2 剩余油分布 53
4.5.3 剩余油飽和度變化和滲吸效率 58
4.6 模擬地層條件滲吸實驗結果分析 60
4.6.1 累計采收率分析 60
4.6.2 微觀孔喉結構分析 60
4.6.3 目標區塊常規滲吸效率 61
4.6.4 模擬地層條件滲吸與常溫常壓滲吸對比 63
4.6.5 恒定高壓滲吸與循環脈沖壓滲吸對比 64
4.6.6 基質滲吸與裂縫滲吸對比 64
第5章 杏子川長6儲層高溫高壓滲吸前后CT掃描實驗 68
5.1 樣品基礎物性 68
5.2 CT掃描實驗裝置及步驟 69
5.2.1 實驗裝置 69
5.2.2 實驗條件 69
5.2.3 實驗步驟 69
5.3 CT掃描實驗結果 70
5.4 CT掃描實驗結果分析 73
第6章 杏子川長6儲層核磁共振水驅油實驗 76
6.1 樣品基礎物性 76
6.2 核磁共振可動流體實驗原理與方法 77
6.2.1 T2譜孔隙度表征 77
6.2.2 T2譜滲透率表征 78
6.2.3 T2譜可動流體與束縛流體表征 78
6.2.4 T2譜孔隙半徑分布表征 78
6.3 核磁共振水驅油實驗裝置及步驟 79
6.3.1 實驗裝置 79
6.3.2 實驗步驟 79
6.4 巖樣核磁共振參數測量 80
6.4.1 測前準備 80
6.4.2 測量參數的選取及確定原則 80
6.4.3 測前刻度 81
6.4.4 巖樣測量 81
6.4.5 測量結果 81
6.4.6 測后檢驗 81
6.5 核磁共振水驅油實驗結果 81
6.5.1 水驅油T2譜 81
6.5.2 剩余油分布 86
6.6 核磁共振水驅油實驗結果分析 90
6.6.1 高滲透性組水驅含油飽和度變化 90
6.6.2 中滲透性組水驅含油飽和度變化 90
6.6.3 低滲透性組水驅含油飽和度變化 91
6.6.4 不同驅替速度條件下驅替效率分析 92
6.6.5 滲吸驅替采出程度分析 92
6.6.6 驅替速度對溫和注水采出程度的影響 93
6.6.7 滲透率對溫和注水采出程度的影響 94
6.7 不同滲透率巖心油水滲流驅替實驗 94
第7章 滲吸-驅替雙重滲流數值模擬研究 96
7.1 裂縫性油藏滲吸開采流體滲流數學模型及求解 96
7.1.1 模型假設條件 96
7.1.2 基于滲流微分方程 96
7.1.3 模型定解條件 98
7.1.4 改進的裂縫和基質系統交換量計算方法 98
7.1.5 裂縫性油藏滲吸開采數值模型 106
7.1.6 數值模型求解 111
7.2 滲吸-驅替雙重滲流數值模擬研究 111
7.2.1 滲吸-驅替雙重滲流機制 111
7.2.2 模型參數場 112
7.2.3 裂縫滲透率與基質滲透率比值變化對滲吸作用的影響 117
7.2.4 壓力變化對滲吸作用的影響 118
7.2.5 基質滲透率對滲吸作用的影響 120
7.2.6 原油黏度對滲吸作用的影響 120
7.2.7 基質滲透率為1mD時壓力對滲吸作用的影響 123
7.2.8 毛管力對滲吸作用的影響 125
7.2.9 含油飽和度對滲吸作用的影響 126
7.2.10 裂縫間距對滲吸作用的影響 126
7.2.11 相對滲透率曲線對滲吸作用的影響 128
7.2.12 注入量對滲吸作用的影響 129
參考文獻 131
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低滲透油藏滲吸開采機理研究 節選
第1章 緒論 1.1 滲吸的概念 滲吸現象是一個非常復雜的現象，滲吸速度與強度受巖塊的幾何形態、物性特征（孔隙度、滲透率、潤濕性和毛管力等）、流體的特性（密度、黏度、界面張力）、熱動力條件、原始飽和度、邊界條件、裂縫特性、注入速度等因素影響。油藏的巖石是親水的，當水沿著次生孔隙系統侵入油藏時，依靠毛管自吸作用就能把油從低滲透基質中驅替出來。同時，水將沿著直徑較小的孔隙侵入基質巖塊中，然后油沿著較大的孔隙被驅替出來，驅替效率（原油采收率）取決于孔隙的空間結構、巖塊大小及地層條件下原油和驅油的水的性質。當基質滲透率很低時，以毛管自吸作用為基礎的油藏開發方式，從實踐的觀點來看是可行的。在裂縫-基質油層中，水沿裂縫朝前運動，結果是飽和油的基質被水包圍，將發生多孔基質的三維毛管滲吸作用，如果這種油層的多孔基質不具有滲透性，此時的毛管自吸作用將起決定性的作用。另外隨著滲吸的進行，巖心中飽和度發生變化，引起毛管力梯度變化，改變了滲吸速度，實際油層中在飽和度分布、非均質性、潤濕性等多方面因素綜合作用下產生毛管力梯度，從而引起對流吸滲過程。 巖石的潤濕性和滲透率影響著基質排油的速度，而注入速度和裂縫滲透率則影響著滲吸排油的效率；不同潤濕性的巖石，其滲吸排油能力也是不同的。對于親水性較強的巖石，其滲吸排油能力較強、排油快，對這種巖石可以采用較快的采油速度進行開采；對于親水性較弱的巖石，排油能力差、排油慢，為使滲吸排油盡可能充分，*好采用較慢的采油速度進行開采；對于滲透率較低的巖石，由于其滲吸排油速度慢，應適當降低采油速度；對滲透率較高的巖石，可適當加快采油速度，這樣既可以獲得較高的采收率，又能縮短開采時間。實驗分析表明動態滲吸是一個連續過程，在不同的階段各種作用力貢獻率不同。 滲吸采油作為裂縫性油藏的重要二次采油機理是在20世紀50年代初在美國得克薩斯州的斯普拉柏雷油田砂巖粉砂巖裂縫性油田被首次發現的。該油田初期原油產量很高，但是油井產量很快急劇下降，油田原油一次采油采收率很低。因此，油田工程師開始研究可行的低滲透裂縫油藏二次采油措施，發展了采用滲吸驅替的采油方法。國內外油田開發實踐表明，裂縫性油藏地層通常為水濕油層，充分發揮毛管力滲吸作用在一定條件下可成為一種開采這類油層的可能有效方式，對于水濕裂縫性儲層，毛管力滲吸作用可以把原油從低滲透的基質巖塊置換到高滲透裂縫中。 1.2 國內外滲吸研究進展 1958年，Aronofsky等[1]進行了巖心滲吸實驗，他們將巖心浸泡于不同高度的油相中，并且分析了油水界面高度與滲吸采出程度之間的關系。單塊巖心的原油采收率隨時間呈指數下降關系，從而建立了Aronofsky滲吸模型。 1960年，Handy[2]基于砂巖滲吸動力學進行了分析與實驗，研究在毛管力、浮力和黏性力控制下的滲吸極限及垂向上發生位移，研究發現可以用擴散型方程或正向推進方程來描述滲吸現象。 1962年，Mattax和Kyte[3]綜合考慮了滲吸實驗中流體性質和巖心參數對滲吸驅油效率的影響，提出了M-K自吸采出程度標定方程，定義了無因次滲吸時間，并表明無因次滲吸時間（TD1）取決于基質幾何形狀和流體的物性。 1978年，DuPrey[4]試驗了重力和毛管力之間的平衡（基于表面張力的影響，他確定了一個無量綱量，即* ，其中B為邦德數，ρ為流體密度，r為毛管半徑， 為界面張力），將毛管力（毛管入口壓力的測量值）與重力（長度為H的重力壓頭）的比率稱為 ，當 較大時，毛管力支配流動，當 接近0時，重力支配流動。 1990年，Cuiec等[5]使用白堊系樣品對低滲透率多孔介質在不同界面張力值時對油的自然滲吸進行了大量試驗研究。他們發現降低滲吸鹽水相和油相間的界面張力減緩采油速度，符合Mattax和Kyte的理論，他們的試驗結果表明隨表面張力的降低，*終采收率升高。 1991年，Schechter等[6]通過實驗數據與理論推導相結合，分析了毛管力作為主要驅動力時的自發滲吸與重力作為主要驅動力時的自發滲吸。在毛管力與重力交點處存在*佳的界面張力使得毛管力與重力同時貢獻，此時基質滲吸達到*快滲吸速度；在低界面張力體系中重力控制下的順向滲吸，由于節流機制的抑制，總采收率可能會很高；在高滲透砂巖中，通過降低界面張力可實現驅動力由毛管力向重力的轉變；由于界面張力梯度的作用，非穩態滲吸或許可以極大地提升滲吸速度。 1992年，Cruz-Hernandez和Perez-Rosales[7]基于滲吸現象是一種擴散現象的假設，運用擴散方程建立了相應的解析模型，并在此基礎上結合貝雷（Berea）砂巖實驗驗證了模型的準確性，該模型可有效預測裂縫性油藏注水開發效果。 1993年，Keijer和Vries[8]公布了用貝雷砂巖進行試驗的結果。他們發現降低界面張力對*終采收率無影響，但對滲吸速度有一些影響。他們發現把界面張力降低為原來的1/12，表面活性劑溶液以1/2水滲吸速度吸滲，把界面張力降低到原來的1/3000，表面活性劑溶液以1/5水滲吸速度被滲吸。這表明驅動力與界面張力不呈一定的比例關系。在分析低界面張力流動時大多忽略了重力驅動流動的影響。 1994年，Schechter等[9]研究表明，當界面張力和 適度低時，重力和毛管力都是重要的，并且在油/水/乙醇體系中，當 被減小時，存在一種從毛管力控制的流動到重力控制的流動的過渡。他們研究表明，對具有低滲透率（15×10?3μm2）且潤濕相和非潤濕相之間的界面張力高的試驗，毛管作用啟動對流滲吸并且從側面產出油，在中等界面張力時，發現油滴即從側面、頂面排出巖心。盡管發生滲吸更緩慢，*終采收率略高于高界面張力時的情形。在低界面張力時，總產油量存在實質性提高，但完成滲吸需要比高或中等界面張力流體滲吸更長時間。 1994年，Babadagli[10]通過將室內實驗與數值模擬技術相結合，確定了滲吸的注入速度以及毛管力的大小。裂縫形態成為基質飽和分布的有效參數，然而隨著速率的降低，無論裂縫形態如何變化，裂縫-基質系統都將表現出均質性。 1995年，Zeybek等[11]采用數值模擬技術研究了滲透率、潤濕性及非均質性對逆向、順向滲吸效果的影響，并強調了流動狀態以及邊界條件的重要性。 1995年，Zhou等[12]研究了原油的擱置時間和溫度對水滲吸驅油及*終采收率的影響，發現隨擱置時間的增加和溫度的升高，短期滲吸速率出現系統性減小；實驗原油的輕烴蒸發以后，原油改變*初水濕砂巖潤濕性的能力有輕微提高；對弱水濕巖心來說，可以觀察到由長期自然滲吸而引起的高采收率。 1996年，Al-Lawati和Saleh[13]研究了由自然滲吸和重力分離所引起的減小的界面張力對采收率的影響。一方面，由表面活性劑溶液滲吸過程控制的靜態滲吸通過降低油和滲吸流體的表面力采出殘余油；另一方面，通過降低界面張力，導致滲吸的毛管力減小。試驗中基質巖塊被滲吸流體所包圍，靜態滲吸實驗結果表明，提高*終采收率需要*小的邦德數。然而，界面張力的減小可以提高或降低滲吸速度實質上取決于毛管力和重力的相對貢獻。用四種不同的表面活性劑溶液（不同的界面張力）在三個滲透率范圍內進行試驗的結果表明，在三種不同的狀態時發生吸滲：毛管力占支配地位，重力占支配地位，兩種都影響滲吸過程。 1996年和1997年，Zhang等[14]和Ma等[15]在考慮邊界條件、黏度等影響因素的情況下，使用無因次滲吸時間tD取代了滲吸時間t，從而提出了無因次采出模型： ， 為無因次采收率，tD無因次時間， 為產油量遞減常數。 1998年，傅秀娟和閻存章[16]利用美國SSI公司的COMP模擬軟件，研究了潤濕性、基質滲透率、裂縫滲透率和注入速度對滲吸排油過程的影響。研究結果表明，巖石的潤濕性和滲透率影響著基質排油的速度，而注入速度和裂縫滲透率則影響著滲吸排油的效率；不同潤濕性的巖石，其滲吸排油能力也是不同的。對于親水性較強的巖石，其滲吸排油能力較強、排油快，對這種巖石可以采用較快的采油速度進行開采：對于親水性較弱的巖石，排油能力差，為使滲吸排油盡可能地充分，*好采用較慢的采油速度進行開采；對于滲透率較低的巖石，由于其滲吸排油速度慢，應適當降低采油速度；對滲透率較高的巖石，可適當加大采油速度，這樣既可以獲得較高的采收率，又能縮短開采時間。但傅秀娟和閻存章沒有給出有關采油速度的臨界值。 1998年，鄢捷年[17]在盡可能消除其他影響因素的情況下，在前人工作的基礎上，采用更為合理的實驗條件，使用Amott方法定量地評價了貝雷砂巖的潤濕性對注水過程中驅油效率的影響，進一步確認油藏巖石的潤濕性與油井注水過程中驅油效率的關系。研究結果表明，貝雷砂巖原有的強親水性隨原油瀝青質吸附量的增加而逐漸減弱；對于經原油瀝青質吸附的弱水濕巖樣，其*終驅油效率明顯高于強水濕巖樣，當Amott潤濕指數在0.2左右時，可獲得*高的*終驅油效率。 1999年，張紅玲[18]對裂縫性油藏建立了以毛管自吸為主要采油機理的數學模型，并對影響裂縫性油藏采出程度的敏感參數進行研究，通過計算得出滲吸模型的輸入參數對采出程度影響的敏感程度排序為：表面溫度、裂縫密度、毛管力曲線指數、滲透率、原油黏度和相滲關系。對于等溫滲流過程，裂縫密度是影響采出程度的主要因素，裂縫密度越大，基質巖塊的體積越小，流體滲吸過流斷面減小，滲吸速度加快，因此裂縫系統比較發育的碳酸鹽巖油藏，采出程度較高。 1999年，Lee和Kang[19]對具有變化孔徑的裂縫中的對流滲吸采收率進行了試驗研究，利用統計參數，如平均數、變化系數、斜率和各項異性比率來描述裂縫的形態。結果表明，裂縫的形態與水注入速度一樣對采收率有顯著影響。當變化系數和斜率升高時，總的采油效率下降。各向異性比率與變化系數一樣顯著影響注入水的突破時間和總的采收率。在更低的各項異性比率（如小于1）時，發現了早期突破和較低的采收率。當注入速度加快時，統計參數的影響是顯著的。如果注入水的流動速度和基質特性是相同的，不管裂縫形態如何，滲吸速度是相同的。 2000年，周娟等[20]使用二維玻璃微模型研究了強水濕條件下裂縫油藏不同形態的裂縫、裂縫方向性等水驅油時油水運移的滲流機理，并且利用圖像分析法定量研究了裂縫油藏微模型中不同的靜水壓力對水驅油效果的影響。研究發現，裂縫的形態、方向和密度對水驅油滲流機理有顯著的影響。 2001年，Babadagli[21]研究了標度模型在不同形狀大小和不同邊界條件下Berea砂巖的適用性。2004年，Standnes[22]通過實驗系統地研究了正向和逆向滲吸條件下，邊界條件和樣品形狀對滲吸的影響。邊界條件包括全部開啟（all face open，AFO）、兩端開啟（two ends open，TEO）、兩端封閉（two ends close，TEC）和一端開啟（one end open，OEO）邊界條件等。研究結果表明：標度模型無法應用于不規則形狀的巖石，巖石與潤濕相流體接觸面積對滲吸速度影響較大而對采收率影響不大。 2001年，楊正明等[23]通過自發滲吸實驗研究了巖心與裂縫接觸面積、邊界條件、初始含油飽和度等因素對低滲透裂縫性砂巖油藏滲吸的影響。結合核磁共振對驅替滲吸實驗中含油孔徑分布進行研究發現，在含微裂縫的儲層巖心中，將小孔隙滲吸驅油與大孔隙驅替排油相結合可得到較好的驅油效果。 2003年，華方奇等[24]介紹了一種新的滲吸設備，利用這種設備研究了低滲透巖心反向滲吸規律。利用X射線（X-Ray）變化度檢測儀，研究了巖心長度對反向滲吸動態、*終滲吸采收率的影響，以及滲吸過程中不同階段巖心中含水變化度的變化過程。研究得出如下結論：反向滲吸是裂縫性低滲透砂巖油藏的主要采油機理；由于低滲透油藏的特點，毛管力作用的有效性受到限制，滲吸緩慢
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