变形介质中凝析气藏油气体系相平衡理论及应用研究

论文摘要

变形介质中凝析气藏油气体系相平衡理论及应用研究是一个多学科交叉、难度颇高、理论和应用价值较高的前沿性研究课题。 凝析油气相平衡过程发生在储层这种会发生变形的介质中，储层变形会导致平均孔隙半径、孔隙体积、比面和总表面积等物性参数随有效应力动态发生变化；使得凝析油气的衰竭相平衡过程物理上是一个容积不断减小的过程，而不是一个定容衰竭过程。而毛细凝聚、毛细管力、界面吸附对凝析油气相平衡过程的影响也会随平均孔隙半径、比面和总表面积的动态变化而变化。这些特点既不同于目前工程上应用的常规的相态测试和计算方法，也与前人所作的无变形多孔介质中的相平衡过程表现出了极大的不同。本文在前人所作的多孔介质中相平衡实验和理论研究的基础上，建立了变形介质中考虑储层变形、界面吸附、毛细凝聚和毛细管力影响的相平衡数学模型。编制了变形介质中完整的相平衡计算程序，先研究了对各单因素对变形介质中凝析油气相态的特征的影响，分析了其作用机理；最后综合分析了多因素对凝析油气相态特征的影响。完成的主要创新性工作有： (1)建立了储层物性参数的动态模型，结合室内应力敏感实验，分析了平均孔隙半径、比面、总表面积等参数随有效应力的变化规律。 (2)建立孔隙介质中考虑储层变形的吸附等温线计算模型，生成了变形介质中凝析气各组分的吸附等温线。 (3)建立了考虑储层变形和毛细凝聚影响的露点计算模型，分析研究了露点压力的变化规律；建立了考虑储层变形和毛细管力影响的等组成膨胀的计算模型，分析了等组成膨胀过程的相态特征变化。 (4)建立了考虑储层孔隙体积变化和毛细管力的衰竭过程相平衡数学模型，分析研究了孔隙体积变化和毛细管力对衰竭过程相态行为的影响。 (5)建立了变形介质中考虑吸附的组成恢复计算模型，作了真实组成的恢复；建立了储层中考虑储层变形、毛细凝聚和界面吸附作用的露点计算模型，分析研究了气藏温度下变形介质中的露点压力；建立了考虑储层变形、毛细管力、界面吸附的衰竭过程的相平衡数学模型，分析研究了气藏温度下的衰竭过程的相态特征。 最后得出结论，储层变形、界面吸附、毛细凝聚、毛细管力对凝析气藏油气体系相态特征有重要的影响，其相态特征显著不同于常规不考虑介质影响时的情形，也显著不同于前人研究的无变形多孔介质中的相态特征；因而建议在工程应用中，考虑介质变形和界面现象对凝析油气体系相态特征的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 多孔介质对相平衡规律产生影响的国外相关研究
• 1.2.2 多孔介质不影响相平衡规律的国外相关研究
• 1.2.3 多孔介质相平衡规律实验研究的国内现状
• 1.2.4 多孔介质相平衡规律理论研究的国内现状
• 1.2.5 国内外现状的分析
• 1.3 研究目标及技术路线
• 1.3.1 技术路线及研究目标
• 1.3.2 论文的基本结构
• 1.4 完成的研究内容及创新成果
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要创新点及新的认识
• 2 多孔介质变形对储层物性特征的影响研究
• 2.1 多孔介质变形的基本理论
• 2.1.1 多孔介质的变形类型
• 2.1.2 影响储层变形的主要因素
• 2.1.3 多孔介质的有效应力原理
• 2.1.4 储层物性参数动态模型
• 2.2 多孔介质物性特征的应力敏感性实验研究
• 2.2.1 孔隙度和孔隙体积的测定原理和流程
• 2.2.2 渗透率的测定原理和流程
• 2.3 储层物性参数的应力敏感分析
• 2.3.1 孔隙体积和孔隙度的变化规律分析
• 2.3.2 渗透率的变化规律
• 2.3.3 平均孔隙半径的变化规律
• 2.3.4 总表面积和比面的变化规律
• 2.3.5 岩心样品的应力敏感性评价
• 2.3.6 典型变形介质的选择
• 2.4 本章小结
• 3 气液吸附理论及变形介质中气固吸附等温线的生成
• 3.1 气固吸附等温线的测试原理及描述
• 3.1.1 单组分吸附等温线的测定原理
• 3.1.2 单组分吸附等温式
• 3.1.3 混合气体吸附模型
• 3.2 单组分吸附等温线的扩展原理及计算模型
• 3.2.1 单组分吸附等温线扩展的原理
• 3.2.2 气体吸附等温线扩展的计算模型
• 3.3 变形介质中单组分吸附实验数据的回归与延伸
• 3.3.1 吸附实验数据的处理与回归
• 3.3.2 变形介质中凝析油气等温线的生成
• 3.4 溶液吸附理论基础
• 3.4.1 浓溶液的复合吸附等温线
• 3.4.2 液相纯组分吸附等温线的生成方法
• 3.4.3 液体混合物的吸附模型
• 3.5 本章小结
• 4 变形介质中毛细现象对相平衡的影响研究
• 4.1 变形介质中毛细凝聚对露点的影响研究
• 4.1.1 变形介质中考虑毛细凝聚的露点计算模型
• 4.1.2 实例计算及分析
• 4.2 变形介质中毛细管力对相态的影响研究
• 4.2.1 界面相存在时的相平衡热力学判据
• 4.2.2 考虑毛管压力的等组成膨胀计算模型
• 4.2.3 计算方法
• 4.2.4 等组成膨胀计算及实例分析
• 4.3 本章小结
• 5 变形介质中考虑容积变化的衰竭相平衡过程研究
• 5.1 变形介质中孔隙体积减小衰竭过程的特点
• 5.2 考虑孔隙体积减小和毛细管力的衰竭过程相平衡研究
• 5.2.1 数学模型
• 5.2.2 计算方法
• 5.2.3 实例计算及分析
• 5.3 本章小结
• 6 变形介质中真实相平衡过程的相态行为研究
• 6.1 储层中真实组成的恢复
• 6.1.1 数学模型
• 6.1.2 计算方法
• 6.1.3 真实组成的恢复
• 6.2 变形介质中真实露点研究
• 6.2.1 吸附膜对Kelvin半径的影响
• 6.2.2 变形介质中真实露点的计算模型
• 6.2.3 计算方法
• 6.2.4 上露点压力的计算及分析
• 6.3 变形介质中真实衰竭过程的相态行为研究
• 6.3.1 真实衰竭过程的数学模型
• 6.3.2 计算方法
• 6.3.3 实例分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 主要的结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 答辩委员会