在我國致密油藏資源儲量大,但是在致密儲層中孔喉半徑小,達(dá)到微納米級別,常規(guī)油氣流動(dòng)規(guī)律及理論不再適用。在致密儲層中會存在非線性流動(dòng),固體-流體相互作用等因素不能忽略從而造成微尺度效應(yīng)。針對此問題,本論文開展了微納米喉道流動(dòng)規(guī)律的相關(guān)研究。本論文首先通過微觀耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法(DPD)模擬流體在納米喉道中的流動(dòng),從微觀上展示流體在納米喉道中的流動(dòng)規(guī)律,運(yùn)用邊界層理論討論納米喉道中流動(dòng)難的原因。通過密度場和速度場分析在納米喉道中邊界層對流動(dòng)的影響,以及喉道半徑和壓力梯度對流動(dòng)的影響。然后,在結(jié)合DPD和均質(zhì)通道中微米流動(dòng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,分析微納米孔喉中的非線性特征與邊界層厚度特征,討論了壓力梯度、流體粘度和微圓管半徑對流動(dòng)的影響并提出考慮三因素的邊界層計(jì)算公式。最后利用邊界層計(jì)算公式研究邊界層對于有效孔喉半徑分布的影響,并討論了邊界層對實(shí)際致密儲層有效孔喉的影響,在此基礎(chǔ)上提出非線性流動(dòng)方程。通過本文的研究,可以有效表征流體在微納米孔喉中流動(dòng)規(guī)律,解釋了致密油藏中滲透率低、流動(dòng)難的原因。本文研究成果為致密油藏滲流規(guī)律的認(rèn)識提供了一定思路,也起到很好的啟示作用。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE312
【部分圖文】：

- 2 -圖 1.1 中國主要盆地致密油分布Fig. 1.1 Tight oil distuibution of major basins in China目前常規(guī)油藏經(jīng)過幾十年的開發(fā)，老油田基本進(jìn)入高含水、高采出程度的，原油增產(chǎn)、穩(wěn)定面臨著很大困難，許多油田已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)量遞減期。為了滿業(yè)、民用的需求，有效的勘探、開發(fā)非常規(guī)油氣資源是非常必要的，而致密源已成為中國非常規(guī)油氣資源中最現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域之一。其中鄂爾多斯盆地延長密砂巖已在室內(nèi)研究和現(xiàn)場試驗(yàn)取得突破性進(jìn)展，這將為中國其他地區(qū)致密發(fā)提供有效的借鑒和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，致密油作為未來重要的石油接替資分認(rèn)識它與常規(guī)油氣開發(fā)的區(qū)別，明確致密油高效開發(fā)的技術(shù)和政策是當(dāng)今

圖 1.2 巖心尺度物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig. 1.2 Schetch of core-scale physical simulation實(shí)驗(yàn)裝置由三部分組成：供壓系統(tǒng)、壓力采集系統(tǒng)和流動(dòng)測量系統(tǒng)。Xiao 等人通過此巖心實(shí)驗(yàn)確定最小啟動(dòng)壓力梯度（油藏的真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度）和臨界啟動(dòng)壓力梯度（非線性流動(dòng)和線性流動(dòng)的臨界點(diǎn)）。通過完成 22 塊滲透率在 0.01 ~8mD 的致密油藏巖心單相水、油流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)為在最小啟動(dòng)壓力梯度隨著滲透率的降低而增大，而且在不同滲透率下，致密油藏的臨界井網(wǎng)密度差異很大。（2）微圓管物理模擬用于確定啟動(dòng)壓力梯度的巖心尺度滲流實(shí)驗(yàn)[34,35]在行業(yè)內(nèi)存在著較大的爭議，有人認(rèn)為存在啟動(dòng)壓力梯度[11,36]；有人認(rèn)為啟動(dòng)壓力梯度存在與否存在一個(gè)臨界值[37]；而有人認(rèn)為不存在啟動(dòng)壓力梯度[38-39]，他們認(rèn)為只是受限于實(shí)驗(yàn)儀器所能測的最小流量值，導(dǎo)致在低壓力梯度下的微小流量無法測量出來。巖心尺度滲流實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的是流體流動(dòng)時(shí)受巖心礦物構(gòu)成、巖心孔隙結(jié)構(gòu)和流體性質(zhì)等因素綜合影響的宏觀統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果，不能體現(xiàn)微納孔喉中流體流動(dòng)真正

圖 1.3 微圓管物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置Fig. 1.3 Schetch of micro-tube physical simulation人[45]在 2004 年通過研究去離子水、異丙醇和四氯化碳在半m 微圓管中的流動(dòng)，通過分析定義的阻力系數(shù)比（實(shí)驗(yàn)阻力壓力的關(guān)系研究流體在微圓管中流動(dòng)的非線性特征。徐紹徑為在 2μm，5μm，16μm，20μm 和 30μm 微圓管中牛頓流特性和非線性流動(dòng)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)采用的測量管內(nèi)徑為 320μm 和 5μm 微圓管中典型，分別從流動(dòng)速度、流動(dòng)橫截面積和關(guān)系來分析非線性流動(dòng)特征。通過分析雷諾數(shù)和壓力梯度m 以上的微圓管中流動(dòng)還符合經(jīng)典流體力學(xué)理論值，而 2μ動(dòng)會偏移經(jīng)典流體力學(xué)理論值。2011 年劉衛(wèi)東[47]等人用半0μm 的微圓管，去離子水作為實(shí)驗(yàn)流體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果徑的微管中流動(dòng)偏離典型達(dá)西定律，體現(xiàn)出非線性特征。減小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏離達(dá)西定律值的程度越大，非線性越明
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本文編號：2869331