特低渗油藏水驱油规律研究

论文摘要

在我国低渗透油田中,特低渗油藏或超低渗油藏占低渗透储量的一半以上。特低渗油藏由于渗透率较低,存在启动压力梯度,给油田开发带来很大困难,同时,特低渗油藏的储层在开发过程中,要发生部分或全部的不可逆变形,会明显地影响油田的动态特征。因此,特低渗油藏渗流机理的研究具有非常重要的意义。本文推导了不可逆变形情况下,渗透率随着地层压力变化的数学表达式。考虑启动压力梯度,建立了不可逆变形条件下特低渗油藏单相非线性稳定渗流数学模型,并进行了数值求解。计算结果表明:在内边界定压条件下,渗透率下降变化系数越大,地层压力下降越缓慢,产量也随之下降,极限供油半径越小;在内边界定产量条件下,随着渗透率下降变化系数的增加,地层压力下降越快。在此基础上,建立了不可逆变形条件下特低渗油藏单相非线性不稳定渗流数学模型,并进行了数值求解。计算结果表明:在内边界定产量条件下,随着渗透率下降变化系数的增加,地层压力下降越快,井底流压越来越低,极限供油半径越大。利用特低渗油藏单相启动压力实验的结果,得到油水两相渗流启动压力梯度的数学表达式。建立了考虑启动压力梯度的一维油水两相驱替数学模型,进行了数值求解。计算结果表明:启动压力梯度的存在造成了平均含水饱和度的降低和地层压力的升高;平面非均质性的存在导致地层平均含水饱和度和地层压力降低;在平面非均质性大小分别确定的情况下,按渗透率线性增加型和先增后降型的分布方式进行驱替时,驱替效果较好。考虑特低渗油藏的储层变形特征及启动压力梯度的影响,建立一维油水两相流固耦合数学模型,进行了数值求解。计算结果表明:考虑耦合情况下,随着水驱油的不断进行,地层的渗透率和孔隙度是不断增加的;水相压力、含水饱和度和启动压力梯度相对于非耦合模型较低;地层的应变和有效应力逐渐增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 课题的研究内容
• 1.3 课题的创新性及难点
• 第二章 低渗透油田开发现状
• 2.1 低渗透油田实际开发概况
• 2.1.1 低渗透油田的主要特征
• 2.1.2 改善低渗透油田开发效果的主要措施
• 2.2 低渗透储层的渗流机理研究现状
• 2.2.1 低渗透储层的非线性特征
• 2.2.2 低渗透油田储层变形特征
• 2.3 低渗透油藏渗流规律数学描述的研究现状
• 2.3.1 低渗透储层的基本渗流方程
• 2.3.2 变形介质储层渗流数学模型
• 2.3.3 变形介质储层流固耦合渗流数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 特低渗油藏单相渗流规律研究
• 3.1 不可逆变形条件下渗透率随压力变化关系
• 3.2 考虑不可逆变形的特低渗油藏单相非线性稳定渗流
• 3.2.1 启动压力梯度的引入
• 3.2.2 地层压力及产量的确定
• 3.2.3 算例及结果分析
• 3.3 考虑不可逆变形的特低渗油藏单相非线性不稳定渗流
• 3.3.1 特低渗油藏单相非线性不稳定渗流方程
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 特低渗油藏水驱油渗流规律研究
• 4.1 启动压力梯度的引入
• 4.2 数学模型的建立
• 4.3 差分格式的建立
• 4.3.1 隐式求解压力方程
• 4.3.2 显示求解饱和度方程
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 启动压力梯度对驱替特征的影响
• 4.4.2 平面非均质性对水驱油规律的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 特低渗油藏流固耦合渗流规律研究
• 5.1 特低渗储层一维流体渗流模型
• 5.1.1 特低渗变形储层流体渗流的运动方程
• 5.1.2 低渗透油藏流体渗流的运动方程
• 5.1.3 特低渗变形储层油水两相渗流模型
• 5.1.4 特低渗变形储层一维油水两相渗流模型
• 5.2 特低渗变形储层一维骨架数学模型
• 5.2.1 Terzaghi 有效应力原理
• 5.2.2 Terzaghi 有效应力定律的推广
• 5.2.3 连续性方程
• 5.2.4 岩石骨架的平衡方程
• 5.2.5 几何方程
• 5.2.6 本构方程
• 5.2.7 特低渗变形储层孔隙度和渗透率的变化动态模型
• 5.3 特低渗变形储层一维油水两相驱替数学模型的简化
• 5.3.1 特低渗变形储层流固耦合流体渗流数学模型的简化
• 5.3.2 特低渗变形储层流固耦合固相平衡方程简化
• 5.3.3 特低渗变形储层一维流固耦合数学模型
• 5.4 特低渗变形储层一维流固耦合数学模型的数值求解
• 5.4.1 流体渗流方程的差分解法
• 5.4.2 固相平衡方程的差分解法
• 5.5 特低渗储层流固耦合数值计算实例分析
• 5.5.1 流固耦合模型求解步骤及基本参数
• 5.5.2 结果分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢