水驱后剩余油分布微观实验与模拟

摘要

目前，我国绝人多数油田主力区块都已进入高含水阶段，虽然某些区块进行了聚合物驱等三次采油方法提高原油采收率，但仍面临着如何进一步提高采收率的严峻问题。高含水期剩余油高度分散，形成的内因在于储层的宏观非均质与微观非均质性。传统的渗流研究是宏观研究(如油藏数值模拟)，但通过宏观研究不知道或不确切知道多孔介质内部的物理、化学和生物学的细节，微观研究可弥补宏观研究的不足。宏观研究和微观研究相辅相成可使渗流研究进一步深化，使渗流应用有更扎实的理论基础。因此，对反映岩石微观非均质的孔喉结构进行三维表征，研究水驱甚至聚合物驱微观渗流机理，建立剩余油成因与孔喉结构、流体参数、岩石表面性质参数等的关系，对于剩余油挖潜、改善开发效果具有重要意义，它可为水驱以后如何进一步提高原油采收率提供理论支持。 因此，本论文的研究内容是借助CT技术，进行岩石三维孔喉结构的构建，以此形成网络模型。通过微观模拟技术模拟水驱/聚合物驱过程，并且同CT实验结果对比验证建立的网络模拟模型的有效性。以此为基础，研究剩余油分布特征和影响规律，探讨剩余油成因与微观孔喉结构之间的关系。 论文首先进行了CT实验研究，获取了相关岩心模型的二维CT切片图像，并进行了图像处理，计算出相应的参数；同时，通过常规物性实验研究，获取了渗透率、孔隙度、毛细管压力曲线、相对渗透率曲线等数据。在获取二维CT图像的基础上，利用三维图像重建技术建立岩石三维孔隙结构分布以及不同驱替阶段剩余油分布的三维图像，并对模型的非均质性和宏观特性进行了界定。进一步利用孔隙结构构建技术建立了相应的描述水驱/聚合物驱过程的三维网络模型，并结合微观实验验证模型的有效性。最后，研究了储层微观参数对剩余油微观分布的影响，并且结合模糊综合评判方法建立了剩余油微观分布预测方法。 研究结果表明：孔喉的润湿性、孔隙半径、形状因子、配位数、孔喉比等微观参数对微观剩余汕分布均有重要的影响。对于混合润湿的岩石，水湿孔隙的驱替效果比油湿孔隙好。对于不同润湿性的孔隙，基于孔隙半径、形状因子、配位数、孔喉比等微观参数能够对网络模掣中各孔隙中剩余油的存存实现较为准确地预测，正判率达到75％以上，对微观剩余油成因的认以具有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

创新点摘要

第1章引言

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1微观模拟模型

1.2.2网络模型研究现状

1.2.3逾渗理论

1.2.4油水两相流/非牛顿流体网络模拟

1.2.5网络模型的发展趋势

1.3研究内容与方法

第2章CT及相关室内实验

2.1实验设计

2.2常规物性实验

2.2.1渗透率的测定

2.2.2孔隙度的测定

2.2.3相对渗透率和毛管力曲线

2.3 CT微观驱替实验

2.3.1基本原理

2.3.2实验结果

第3章二维CT扫描图像的处理

3.1图像的预处理

3.1.1亮度调整

3.1.2对比度调整

3.1.3锐化处理

3.2图像的捅值

3.3 图像的分割

3.3.1指示克里金方法

3.3.2分割后的修正

3.3.3剩余油的分割

3.4宏观参数的计算

3.4.1孔隙度的计算

3.4.2含油饱和度的计算

第4章CT扫描图像的三维重建

4.1基本原理

4.1.1面绘制方法

4.1.2体素模型

4.1.3等值面的定义

4.2移动立方体算法

4.2.1体素中等值面剖分方式的确定

4.2.2求等值面与体素边界的交点

4.3三维重建结果

4.3.1孔隙空间的三维重建

4.3.2各CT扫描阶段油水分布的三维重建

4.4根据三维重建结果研究驱替过程中的油水分布

4.4.1含油饱和度变化规律

4.4.2剩余油分布变化规律

第5章微观模型的非均质性和宏观特性的界定

5.1二维微观模拟模型非均质性和宏观特性的界定

5.1.1二维模拟模型非均质性的界定

5.1.2维模拟宏观特性的界定

5.2三维微观模拟模型非均质性和宏观特性的界定

第6章三维网络模拟模型的建立

6.1孔喉结构的建立

6.1.1中轴

6.1.2细化算法

6.1.3细化结果

6.2喉道信息的提取

6.2.1节点和路径

6.2.2喉道

6.2.3喉道信息的修正

6.2.4喉道信息提取结果

6.3孔隙信息的提取

6.3.1形状因子的确定

6.3.2孔隙半径的确定

6.3.3孔隙信息提取结果

6.4网络模型的建立

第7章水驱/聚合物驱网络模拟

7.1网络模拟基本原理

7.1.1油水两相网络模拟的基本原理

7.1.2非牛顿流体网络模拟

7.2相对渗透率曲线的拟合

7.3毛管力曲线的拟合

7.4剩余油分布规律

7.4.1剩余油微观分布形态

7.4.2剩余油饱和度分布

第8章水驱/聚合物驱剩余油微观成因研究

8.1剩余油微观成因的影响因素分析

8.1.1孔隙半径的影响

8.1.2形状因子的影响

8.1.3孔喉比的影响

8.1.4配位数的影响

8.2基于模糊综合评判的剩余油微观分布预测

8.2.1模糊综合评判方法

8.2.2利用模糊综合评判进行微观剩余油预测

8.2.3模糊综合评判结果

第9章结论及建议

9.1获取的结论

9.2研究建议

参考文献

附录

致谢

个人简历、在学期间的研究成果