低渗透弹性储层非达西流动数值模拟研究

1、 数值模拟读书报告 -低渗透弹性储层非达西流动数值模拟研究姓名: 张恒学号： 2010050031专业： 石油与天然气工程教师： 鲁洪江（教授） 低渗透弹性储层非达西流动数值模拟研究 1 选题依据及研究现状 随着石油勘探和开发程度的深入,当前我国低渗透油田储量所占的比例愈来愈大,并且对低渗透油藏渗透规律的研究也越来越深入，并相继投入了开发，这引起了中国石油界对低渗透裂缝性油藏高效开发的极大关注1.由于低渗透油藏，非均质性极强，应力敏感性强，基质中的原油难以开采.因此，低渗透裂缝性油藏比常规油藏的开发难度大、开采效果差.同时以往的低渗透油藏开发理论不能有效地指导实际生产，微观渗流机理以及数值模拟

2、方法的研究还存在着许多争论及不足之处,因此如何经济有效地开发好低渗透裂缝性油藏是当前亟待解决的技术难题.2主要的参考文献1袁士义.中国油气田开发技术进展.见:21世纪石油勘探与开发一院长论坛报告集.北京:石油工业出版社，1999.280一2902姜瑞忠.低渗透油藏非线性渗流机理及数值模拟方法研究.中国石油大学（华东）3罗阳俊.低渗透油田启动压力梯度研究.吐哈油气.2010年9月.15（3）：259-2614 贾振岐等. 低渗低速下非达西渗流特征及影响因素.大庆石油学院学报. 2001年9月.25(3):73-755辛莹娟. 低渗透非达西渗流研究.西部探矿工程.2010年第10期:115-117

3、6 李道品,等.低渗透砂岩油田开发M.北京:石油工业出版社,1997.2 2 选题研究内容及拟解决的问题主 主要从非线性渗流机理、非线性渗流描述方法以及数值模拟方法三个方面进行深入探讨。3 3方法及路线3.1低渗多孔介质非达西渗流机理3.1.1 低渗透油藏渗流特征3 1:渗流规律呈非线性特征 2低渗透油藏中渗流存在启动压力梯度 3低渗透多孔介质中流体流动的横截面积是可变的 4低渗透多孔介质的渗透率并非常数3.1.2 低渗透油藏启动压力梯度探讨 从理论上讲，流体在多孔介质内流动时，均不同程度地存在有启动压力梯度。这是因为任何流体都存在一定的屈服应力值，只有驱替压力能够克服这个屈服应力值时流体才开

4、始流动。而且因流体与多孔介质的相互作用导致边界层的出现是必然的。边界层的出现导致流体在渗流孔道中出现一定的分布，越靠近多孔介质固体界面流体越致密，许多学者对此进行了相应的研究，并提出了渗流流体的概念。随着驱替压力梯度的增大，参与流动的流体的份额就越大，动用的边界层就越大，所应克服的屈服应力值就越大，因此启动压力梯度也就越大。4很多学者的研究证明，启动压力梯度与渗透率呈反比，渗透率越低，启动压力梯度越大。低渗透油藏孔径很小，原油边界层的影响显著，导致宏观表现出来的启动压力梯度就很明显5值得一提的是，对于部分低渗透油藏，因非均质状况十分严重，渗流孔径跨度较大，这时会出现实验中也没有观测到启动压力梯

5、度。这是因为虽然油藏整体评价属于低渗透油藏，但存在着小部分渗流孔径属于中高渗透油层范畴，一般的实验手段也没有观测到启动压力梯度。因此实际生产分析时部分学者没有考虑启动压力梯度也是合理的。但对于特低渗透油藏忽略启动压力梯度就会产生较大的误差。 3.1.3 低渗透油藏渗流规律呈现非线性特征探讨低渗透多孔介质的渗透率并非常数由于低渗岩心的孔隙系统基本上是由小孔道组成的，在油、水流动时，每个孔道都有自己的启动压力梯度，只有驱动压力梯度大于某孔道的启动压力梯度时，该孔道中的油、水才开始流动。随着驱动压力梯度的不断提高，就会有更多的孔道加入到流动的行列，岩心的渗透性能也随之增强，渗透率变大。低渗透油藏出现

6、非线性渗流的主要原因就包括两方面6： 1、低渗透多孔介质的渗透率并非常数，而是随驱替压力梯度变化而变化 2、低渗透油藏渗流存在微尺度流动效应。因低渗透油藏孔喉特征尺寸细小，处在连续流动区域以及分子效应区的交界处，虽然连续介质场的假设仍能成立，但由于流动尺度的微小，许多在宏观流动中被忽略的因素，此时成为主要的影响因素，吸附边界层的存在更加加剧了微尺度流动效应，从而导致流动规律不同于中高渗油藏的流动规律，渗流曲线上存在着启动压力梯度以及非线性段，因此达西定律不再适用，需进行修正.3.2 非线性渗流描述方法研究非线性渗流描述方法共分为三类：拟启动压力梯度模型拟启动压力梯度模型应用最广泛，但该方法用直

7、线代替渗流曲线中的非线性段，降低了渗流能力，并且抬高了流体是否流动的界限，计算结果存在着误差。分段模型分段模型将渗流曲线分为非线性段和线性段，并用不同的函数进行拟合，但在应用过程中需要对临界点进行判断，应用难度较大。 连续模型连续模型用统一的函数对渗流曲线进行描述，克服了常规连续模型不能描述渗流存在最小启动压力梯度的问题3.3非线性渗流数模方法研究目前比较成熟的商业软件都是基于Darcy渗流规律的，没有考虑第一部分提到的低渗透储层特有的特征。因此努力开发一套基于非线性渗流规律的油藏数值模拟软件，为低渗透油田的开发提供研究手段和工具并用于指导低渗透油田的高效开发，提高低渗透油藏开发的主动性和科学

8、性，在目前国际石油形势日趋严峻的情况下具有十分重要的意义。与中高渗透油藏相比低渗透油藏数值模拟需要考虑的几个关键问题包括：渗流曲线上存在启动压力梯度和非线性段、压敏效应。3.3.1 启动压力梯度及非线性段处理二参数连续模型的方法采用这种处理方法，可以根据不同油藏状况对各个网格赋不同的a、b值，以模拟启动压力梯度的非均质情况，克服了拟启动压力梯度梯度模型启动压力梯度是定值的弊端，而且X、Y、Z三个方向因渗透率存在着差异，在三个方向上a、b值可选取不同的值。这样不仅实现了启动压力梯度的非均质性，而且实现了启动压力梯度方向性差异，对于低渗透油藏数值模拟技术是一大突破。3.1.2 压敏效应(1) 常系

9、数法(2) 变系数法压实曲线弹性曲线压 力乘子非线性渗流数模方法研究主要内容油气水三维三相连续性方程的建立 油气水及岩石状态方程的建立 研究最符合低渗储层实际的非线性渗流描述方法，建立非达西渗流的运动方程。 对数学模型进行离散化，建立低渗储层差分格式，形成数值模型 以非线性渗流为特点的线性方程组解法研究 建立概念模型，开展低渗与中高渗油藏对比分析研究 编制低渗透油藏非线性渗流数值模拟软件 4 结论1、启动压力梯度存在的本质是因为流体存在着屈服值，再加上边界层的影响使得启动压力梯度出现随驱替压力梯度变化而变化的特点2低渗透多孔介质的渗透率并非常数，而是随驱替压力梯度变化而变化3低渗透油藏渗流存在微尺度流动效应。因低渗透油藏孔喉特征尺寸细小，处在连续流动区域以及分子效应区的交界处，虽然连续介质场的假设仍能成立，但由于流动尺度的微小，许多在宏观流动中被忽略的因素，此时成为主要的影响因素，吸附边界层的存在更加加剧了微尺度流动效应，从而导致流动规律