特低渗油藏微裂缝形变规律及调剖动力学特征研究

摘要

弱凝胶深部调剖技术是裂缝性特低渗油藏控水增油的重要措施之一，弱凝胶能否达到深部运移和能否完成有效封堵是该技术最关键的两个问题，而具有较强应力敏感性的高渗透性裂缝系统是该类油藏深部调剖的主要对象，因此，研究弱凝胶在裂缝中的运移机理与规律以及弱凝胶对裂缝的封堵性能具有十分重要的理论与实践意义。 论文分析了裂缝性特低渗油藏的裂缝特征及裂缝性特低渗油藏深部调剖机理，利用裂缝物理模型开展了弱凝胶运移规律室内实验研究，并探讨了裂缝缝宽及弱凝胶粘度对其在裂缝内运移规律的影响；利用人造裂缝天然岩心开展了裂缝应力敏感性及弱凝胶渗流实验，明确了随着流体压力变化裂缝的变形规律；以油藏渗流理论、流体流变学及裂缝变形理论为基础，结合实验规律分析，分别建立了裂缝不变形和裂缝变形条件下弱凝胶在裂缝内流动的动力学模型，并通过有限差分等方法，实现了模型的数值求解，进行了弱凝胶在裂缝内流动的动力学模拟，探讨了裂缝缝宽、注入压差、弱凝胶流变参数及裂缝变形程度对弱凝胶运移过程的影响规律；利用裂缝可视化模型研究了多裂缝系统中，弱凝胶的选择注入性和封堵性能；利用长岩心研究了注入压差和缝宽对弱凝胶注入深度的影响规律，对理论模型结果进行了验证，并分析了弱凝胶注入深度对突破压力梯度和采收率的影响 研究结果表明，延长特低渗油藏大型层理缝发育，对流体压力变化十分敏感，随着流体压力增加，裂缝缝宽增加显著；弱凝胶粘度对其注入压力有突变性特征，当弱凝胶粘度超过某一临界值时，注入压力随着粘度增加显著上升，实验中，缝宽为0.1mm时，粘度临界值为600mPa·s，缝宽为0.2mm时，粘度临界值为1500mPa·s；弱凝胶流变参数对其注入深度影响非常大，当弱凝胶稠度系数低于1000mPa?sn或流态指数小于0.7时，随着稠度系数或流态指数增加，弱凝胶注入深度急剧缩短；在定注入压差条件下，裂缝变形使弱凝胶的注入深度缩短，且当裂缝变形指数小于0.1MPa-1时，裂缝变形对弱凝胶注入有显著影响；弱凝胶在地层中进入不同缝宽裂缝内的体积比值为缝宽比值的(2+1/n)次方，弱凝胶越偏离于牛顿流体，体积差异越大；弱凝胶对裂缝并非完全堵死，而是在注水过程中被注入水突破，部分弱凝胶继续向深部运移，运移深度越深，采收率越高。论文研究成果为裂缝性特低渗油藏深部调剖技术提供了理论依据和实践指导意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 裂缝性特低渗油藏渗流理论研究现状

1.2.2 裂缝渗流应力耦合理论研究现状

1.2.3 裂缝性低渗透油藏调剖技术研究现状

1.3 研究内容及拟解决的关键性问题

1.3.1 研究内容

1.3.2 拟解决的关键性问题

1.4 技术路线

(1) 裂缝性特低渗油藏裂缝特征

(2) 弱凝胶在裂缝中运移规律研究

(3) 弱凝胶在裂缝中运移理论及模型

(4) 裂缝中弱凝胶运移影响因素敏感性分析

(5) 弱凝胶深部调剖机理

第二章 裂缝性特低渗油藏裂缝特征

2.1 裂缝静态特征

2.1.1 裂缝形态

2.1.2 裂缝开度及有效性

2.2 裂缝动态特征

2.2.1 实验器材与方法

2.2.2 裂缝的变形规律

2.3 裂缝发育对油藏开发的影响

2.3.1 各向异性对油藏开发的影响

2.3.2 裂缝应力敏感性对油藏开发的影响

2.3.3 裂缝性特低渗油藏注采动态响应特征

2.4 小结

第三章 弱凝胶在裂缝中运移规律研究

3.1 弱凝胶的制备及性能评价

3.1.1 实验药品及制备方法

3.1.2 实验结果分析

3.2 弱凝胶在不变形裂缝内的运移规律

3.2.1 实验器材与方法

3.2.2 弱凝胶在裂缝内的流动规律

3.2.3 裂缝缝宽对弱凝胶流动的影响规律

3.2.4 弱凝胶粘度对其在裂缝内流动的影响规律

3.3 小结

第四章 弱凝胶在裂缝中流动理论模型

4.1 弱凝胶溶液在裂缝内的流动理论

4.1.1 连续性方程

4.1.3 流体本构方程

4.1.2 动量方程

4.1.4 状态方程

4.2 裂缝变形方程

4.3 弱凝胶流动模型及求解方法

4.3.1 忽略变形时弱凝胶的流动模型

4.3.2 考虑变形时弱凝胶的流动模型

4.4 小结

第五章 裂缝中弱凝胶流动动力学模拟

5.1 裂缝不变形情况下弱凝胶运移规律

5.1.1 注入压差对弱凝胶运移的影响

5.1.2 裂缝缝宽对弱凝胶运移的影响

5.1.3 稠度系数对弱凝胶运移的影响

5.1.4 流态指数对弱凝胶运移的影响

5.2 裂缝变形情况下弱凝胶运移规律

5.2.1 注入压差对弱凝胶运移的影响

5.2.2 初始缝宽对弱凝胶运移的影响

5.2.3 稠度系数对弱凝胶运移的影响

5.2.4 流态指数对弱凝胶运移的影响

5.2.5 裂缝应力敏感程度对弱凝胶运移的影响

5.3 裂缝变形与不变形情况下弱凝胶运移规律对比

5.3.1 注入压差的对比

5.3.2 缝宽的对比

5.3.3 稠度系数的对比

5.3.4 流态指数的对比

5.4 小结

第六章 弱凝胶深部调剖机理

6.1 弱凝胶的选择注入性

6.1.1 多裂缝弱凝胶注入实验

6.1.2 多裂缝弱凝胶注入理论

6.2 弱凝胶的封堵性能

6.3 考虑裂缝变形时弱凝胶运移封堵规律研究

6.3.1 实验方法及步骤

6.3.2 注入压力对弱凝胶注入深度的影响

6.3.3 缝宽对弱凝胶注入深度的影响

6.4 小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

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