低渗透油藏非线性渗流基础理论与数值模拟研究

摘要

我国低渗透油藏分布十分广泛,储量丰富,在今后相当长的一个时期内低渗透油藏将是我国今后待发现石油资源及未来开发的主体对象,研究和开发好此类油藏对我国石油工业今后的持续稳定发展有着十分重要的意义。
　　 低渗透油藏与中高渗透油藏相比在渗流特征、微观渗流机理、渗流理论以及开发生产规律等方面均存在很大不同,主要体现在低渗透油藏中存在着非线性渗流,国内外很多学者对此进行了深入研究并发表了自己的研究成果,但至今在低渗透油藏微观渗流机理及渗流理论方面仍没有达成一致,仍存在着很多分歧。本文立足于基础理论研究,对低渗透油藏的微观渗流机理进行了新的阐释,为低渗透油藏渗流理论进一步的发展奠定了基础。在深入探讨低渗透油藏微观渗流机理基础上建立了新的非线性渗流模型,并首次系统阐述了低渗透多孔介质非线性渗流理论,随后给出了考虑非线性渗流后低渗透油藏的开发生产规律,旨在为低渗透油藏的高效开发提供理论指导。
　　 目前,国内外比较成熟的油藏数值模拟技术均是以达西定律为基础的,同时部分学者开发的基于拟启动压力梯度模型的低渗透数值模拟技术,同样未能考虑渗流曲线中非线性弯曲段的影响,模拟预测结果均存在较大的误差。针对现有油藏数值模拟技术并没有将低渗透多孔介质特有的非线性渗流特征反映出来的问题,本文给出了非线性渗流数值模拟技术关键问题的解决方法,建立了单重变形介质非线性渗流数值模拟技术以及裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模拟技术,使得数值模拟技术能够更加准确的应用到低渗透油藏开发实践中,为低渗透油田合理井网设计与方案评价提供科学指导。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前 言

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 低渗透油藏渗流机理研究现状

1.2.2 低渗透油藏非线性渗流理论研究现状

1.2.3 低渗透油藏数值模拟技术研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 本文创新之处

第二章 低渗透油藏微观渗流机理

2.1 低渗透油藏多孔介质特征

2.1.1 低渗透油藏孔隙结构特征

2.1.2 低渗透油藏孔隙介质平均孔道半径特征

2.1.3 低渗透油藏比表面特征

2.1.4 低渗透油藏微小孔道孔隙体积份额特征

2.2 低渗透油藏微尺度流动效应

2.2.1 连续介质场理论

2.2.2 微尺度流动效应的提出

2.2.3 微尺度流动效应的主要内容

2.2.4 微尺度流动效应的影响因素

2.3 边界层及其对渗流的影响

2.3.1 边界层形成机理

2.3.2 边界层影响因素

2.3.3 渗流流体的提出

2.3.4 渗流流体物理性质

2.3.5 边界层对渗流的影响

2.4 低渗透油藏非线性渗流微观机理

2.4.1 低渗透油藏启动压力梯度机理探讨

2.4.2 低渗透油藏非线性渗流机理探讨

第三章 低渗透油藏低速非线性渗流模型

3.1 低渗透油藏渗流模型分析

3.1.1 低渗透油藏现有渗流模型分类总结

3.1.2 低渗透油藏渗流模型特点及发展趋势

3.2 低速非线性渗流新模型的提出

3.2.1 非线性渗流新模型推导过程

3.2.2 非线性渗流新模型分析

3.3 低速非线性渗流新模型的验证

3.4 低速非线性渗流新模型引入参数分析

第四章 单相非线性渗流理论

4.1 单相非线性稳态渗流理论

4.1.1 单相非线性稳态渗流方程

4.1.2 单相线性稳态渗流方程

4.1.3 低渗透油藏单相稳态渗流对比分析

4.2 单相非线性非稳态渗流理论

4.2.1 单相非线性非稳态渗流方程

4.2.2 非线性非稳态渗流压力分布规律

4.2.3 动边界移动规律

第五章 油水两相非线性渗流基础理论

5.1 非线性渗流相对渗透率的引入

5.1.1 相对渗透率引入的基本假设

5.1.2 相对渗透率曲线的影响因素

5.1.3 非线性渗流相对渗透率的引入

5.2 考虑非线性渗流的贝克莱-列维尔特驱油理论

5.2.1 考虑非线性渗流的分流量方程

5.2.2 考虑非线性渗流的等饱和度面移动方程

5.2.3 考虑非线性渗流的两相渗流区中平均含水饱和度的变化规律

5.3 非线性渗流相对渗透率曲线计算方法及分析

5.3.1 稳定法测定考虑非线性渗流的相对渗透率曲线

5.3.1 不稳定法测定考虑非线性渗流的相对渗透率曲线

5.3.3 相对渗透率曲线计算方法对比分析

第六章 考虑非线性渗流的低渗透油藏开发生产规律

6.1 低渗透油藏产能分析

6.1.1 低渗透油藏产能模型的建立

6.1.2 非线性产能模型与线性产能模型的对比分析

6.1.3 考虑非线性渗流以及压敏效应的低渗透油藏产能分析

6.2 低渗透油藏产量递减规律

6.2.1 基于非线性渗流新模型的产量递减方程的导出

6.2.2 基于线性渗流模型的产量递减方程分析

6.3 低渗透油藏水驱规律

6.3.1 低渗透油藏含水上升规律

6.3.2 低渗透油藏水驱规律论证

第七章 低渗透油藏非线性渗流数值模拟方法

7.1 单重变形介质非线性渗流数学模型

7.1.1 运动方程

7.1.2 连续性方程

7.1.3 数学模型

7.1.4 辅助方程

7.2 单重变形介质非线性渗流模型的差分离散化方法

7.2.1 单重变形介质非线性渗流数值模型

7.2.2 压敏效应计算方法

7.2.3 低速非线性渗流修正系数

7.2.4 井-网格流动方程

7.3 单重变形介质数值模型解法研究

7.4 软件的可靠性验证

7.4.1 模型的零平衡验证

7.4.2 模型的对称性验证

7.4.3 与通用的大型商业化软件的对比验证

7.5 非线性渗流区域研究

7.5.1 渗流区域对比分析

7.5.2 油相与水相渗流区域对比分析

7.6 非线性渗流对生产规律影响研究

7.6.1 非线性流与线性流渗流规律对比分析

7.6.2 水相非线性渗流对生产规律的影响

7.6.3 非线性渗流曲线段对生产规律的影响

7.6.4 压敏效应对生产规律的影响

第八章 裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模拟方法

8.1 裂缝性低渗透油藏非线性渗流数学模型

8.1.1 运动方程

8.1.2 连续性方程

8.1.3 数学模型

8.1.4 辅助方程

8.2 裂缝性低渗透油藏非线性渗流模型差分离散化

8.2.1 裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模型

8.2.2 考虑非线性渗流的窜流因子计算方法

8.3 软件的可靠性验证

8.3.1 模型的零平衡验证

8.3.2 模型的对称性验证

8.3.3 与通用的大型商业化软件的对比验证

8.4 裂缝性低渗透油藏非线性渗流数值模拟

8.4.1 裂缝性油藏非线性渗流规律与线性渗流规律对比分析

8.4.2 基质中考虑水相非线性渗流与不考虑水相非线性渗流对比分析

8.4.3 考虑压敏效应与不考虑压敏效应对比分析

结论

参考文献

攻读硕士期间取得的学术成果

致谢