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页岩油微观渗流机理研究进展

石油实验地质 2024年第1期46卷 98-110页

作者：王鸣川王燃岳慧张薇王付勇陈志强中国石化页岩油气勘探开发重点实验室北京102206 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点,但其开发面临诸多挑战。针对页岩油赋存孔隙空间复杂、渗流机理尚不明确和研究方法亟需探索的关键问题,从孔隙尺度和岩心尺度,系统阐述了页岩油微观渗流机理在实验方法和计算模拟方面的... 详细信息

页岩油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点,但其开发面临诸多挑战。针对页岩油赋存孔隙空间复杂、渗流机理尚不明确和研究方法亟需探索的关键问题,从孔隙尺度和岩心尺度,系统阐述了页岩油微观渗流机理在实验方法和计算模拟方面的研究现状,探讨了目前存在的问题和未来研究的发展趋势。结果显示,目前多种实验方法结合能较好表征页岩孔隙结构,但对微尺度与岩心尺度流动的表征尚存在不足;孔隙尺度流动机理研究以格子玻尔兹曼方法为代表的直接法和以孔隙网络模拟为代表的间接法为主,但对微尺度效应的考虑有待完善;岩心尺度流动机理研究主要为基于毛管束模型和分形理论,建立考虑边界层效应的渗流模型。指出充分考虑页岩油微纳米孔隙中流动边界吸附/滑移、密度/黏度非均质性、应力敏感、启动压力梯度等因素,耦合不同尺度渗流机理,构建能够准确表征页岩油多相多尺度流动特征的数学模型是未来的主要研究方向。

关键词：孔隙网络模型格子玻尔兹曼方法数字岩心非线性渗流渗流机理页岩油

基于多尺度CT扫描的长岭凹陷青一段储层特征及渗流机理

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断块油气田 2024年

作者：杨沛胡望水崔莺莺陈慧古楠玲赵铭长江大学地球科学学院长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室

基于CT扫描实验，从全直径、25mm和2mm样品3个尺度对长岭凹陷青一段细粒沉积岩采用三维重构技术建立了不同尺度下的数字岩心，并统计分析了储层孔喉结构参数，开展了单相渗流模拟，建立了不同岩性的储层发育模式。研究表明：1）泥质粉... 详细信息

基于CT扫描实验，从全直径、25mm和2mm样品3个尺度对长岭凹陷青一段细粒沉积岩采用三维重构技术建立了不同尺度下的数字岩心，并统计分析了储层孔喉结构参数，开展了单相渗流模拟，建立了不同岩性的储层发育模式。研究表明：1）泥质粉砂岩和页岩裂缝发育，孔隙度较高，且成岩矿物也较发育，能对储层起保护作用。2）细粒沉积岩储层孔隙半径均以小于2μm为主，含粉砂泥岩大孔喉较多，页岩次之，纯泥岩最差，孔喉形状均以三角形为主，但含粉砂泥岩孔隙形状相对规则。3）含粉砂泥岩在不同尺度下连通性均好，具备较强渗流能力，然而，页岩和纹层含裂缝纹层状泥岩只能在大尺度下渗流，纹层泥岩和粉砂质条带泥岩只在小尺度下连通性好。4）建立了不同岩性储层模式，含粉砂泥岩以孔隙-裂缝型储层发育模式为主，大尺度下裂缝是渗流通道，小尺度连通孔隙和喉道是渗流通道；页岩以中孔孔隙和裂缝作为储集空间和渗流通道；泥岩的储层发育模式受控于沉积构造和砂含量，分别发育裂缝型、裂缝-小孔型和小孔型3种模式。

关键词：孔喉结构渗流机理数字岩心长岭凹陷松辽盆地

中国南海天然气水合物开采储层水合物相变与渗流机理:综述与展望

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中国地质 2022年第3期49卷 749-769页

作者：秦绪文陆程王平康梁前勇中国地质调查局北京100037 中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州510075 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州510075 中国地质调查局油气资源调查中心北京100083

【研究目的】中国地质调查局先后于2017年、2020年在南海北部神狐海域成功实施两轮水合物试采,创造了产气时间最长、产气总量最大、日均产气量最高等多项世界纪录,了解和掌握南海天然气水合物开采储层相变与渗流机理,有助于进一步揭示... 详细信息

【研究目的】中国地质调查局先后于2017年、2020年在南海北部神狐海域成功实施两轮水合物试采,创造了产气时间最长、产气总量最大、日均产气量最高等多项世界纪录,了解和掌握南海天然气水合物开采储层相变与渗流机理,有助于进一步揭示该类型水合物分解机理、产出规律、增产机制等,可为中国海域水合物资源规模高效开采提供理论基础。【研究方法】基于两轮试采实践,笔者通过深入研究发现,储层结构表征、水合物相变、多相渗流与增渗、产能模拟与调控是制约水合物分解产气效率的重要因素。【研究结果】研究表明,南海水合物相变具有分解温度低,易在储层内形成二次水合物等特点,是由渗流场-应力场-温度场-化学场共同作用的复杂系统;多相渗流作用主要受控于未固结储层的物性特征、水合物相变、开采方式等多元因素影响,具有较强的甲烷吸附性、绝对渗透率易突变、气相流动能力弱等特点;围绕南海水合物长期、稳定、高效开采目标,需要在初始储层改造基础上,通过实施储层二次改造,进一步优化提高储层渗流能力,实现增渗扩产目的。【结论】随着天然气水合物产业化进程不断向前推进,还需要着力解决大规模长时间产气过程中温度压力微观变化及物质能源交换响应机制以及水合物高效分解、二次生成边界条件等难题。

关键词：天然气水合物泥质粉砂储层水合物相变渗流机理海域天然气水合物勘查试采工程南海中国

朝阳沟阶地扶杨油层微观孔隙结构及渗流机理分析

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地质科技通报 2023年第2期42卷 194-206页

作者：赵军闫文雯徐通白雪晶张洪谋马继升杨威杨裕庆赵强薛东安李卓李思涵丛琳中国石油大港油田有限责任公司勘探开发研究院天津300280 中国石油大庆油田有限责任公司第十采油厂黑龙江大庆163312 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 东北石油大学黑龙江大庆163318

基于扶余油层和杨大城子油层典型河道砂岩岩心样品,利用CT扫描物理实验和数字岩心重建技术,开展低渗透砂岩微观孔隙结构表征及渗流机理分析。通过矿物组分定量分析和扫描电镜拼图成像技术,识别出岩心矿物种类及其含量,划分出粒间孔、粒... 详细信息

基于扶余油层和杨大城子油层典型河道砂岩岩心样品,利用CT扫描物理实验和数字岩心重建技术,开展低渗透砂岩微观孔隙结构表征及渗流机理分析。通过矿物组分定量分析和扫描电镜拼图成像技术,识别出岩心矿物种类及其含量,划分出粒间孔、粒内孔和填隙物内孔共3种孔隙类型。针对总孔隙空间进行等效半径分布曲线计算,呈现明显的双峰结构,峰值主要集中在约50μm和约1μm。利用重构的数字岩心模型模拟油水两相渗流,模拟结果显示,扶余油层油水共渗区较宽,残余油饱和度为30%~45%;杨大城子油层油水共渗区较窄,残余油饱和度为40%~55%。在毛管力和亲水性的作用下,水相优先进入小孔道,小孔道先于大孔道形成水锁,相较于扶余油层,杨大城子油层的喉道半径小,数量多,更易形成水锁,残余油饱和度较高。

关键词：扶余油层杨大城子油层数字岩心孔隙结构渗流机理朝阳沟阶地

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粘弹性聚合物驱渗流机理研究进展

力学学报 2023年

作者：钟会影史博文毕永斌沈文霞许严芮尹洪军夏惠芬赵欣中国石油冀东油田公司南堡作业区东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院

聚合物驱已成为国内外化学驱中提高原油采收率主要方法之一，其在大庆油田的60年开发稳产中起到重要作用，在水驱基础上提高原油采收率达到约13个百分点。聚合物驱主要驱油机理为改善流度比，提高注入液的波及体积，从而提高驱油效率。... 详细信息

聚合物驱已成为国内外化学驱中提高原油采收率主要方法之一，其在大庆油田的60年开发稳产中起到重要作用，在水驱基础上提高原油采收率达到约13个百分点。聚合物驱主要驱油机理为改善流度比，提高注入液的波及体积，从而提高驱油效率。近几年，聚合物溶液粘弹性能够进一步扩大其在多孔介质中的微观波及面积从而提高微观驱油效率的作用机理也逐渐被人们所认识。本文从聚合物溶液粘弹特性、聚合物驱微观可视化实验、岩心驱替实验及驱油机理理论研究四个方面进行了综合分析，对比论述了国内外关于粘弹性聚合物溶液渗流机理的研究现状、实验手段及方法，给出了聚合物溶液的粘弹性产生的法向应力能够进一步对水驱后残余油产生“拉”“拽”作用，从而使其比纯粘性流体进一步提高在多孔介质内的微观波及效率及驱油效率，明确了弹性湍流是产生表观增稠的本质，对提高驱油效率产生一定的正向影响。最后针对粘弹性聚合物驱渗流机理研究面临的问题及发展方向进行总结，弹性湍流产生的条件、粘弹性对不同尺寸孔隙内不同类型原油采收率的贡献及弹性与油藏润湿性的协同影响等机理成为未来研究的挑战与方向。论文的归纳能够为粘弹性聚合物溶液机理深入研究及矿场设计优选聚合物提供重要的参考。

关键词：粘弹性聚合物渗流机理松弛时间驱油效率弹性湍流

基于数字岩心的致密砂岩储层孔隙结构与渗流机理

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油气地质与采收率 2022年第6期29卷 22-30页

作者：汪新光郇金来彭小东张冲袁雯王寅中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 科吉思石油技术咨询(北京)有限公司北京100176

针对致密砂岩储层微观孔隙结构复杂导致孔隙空间展布和渗流机理认识不清的问题,以莺歌海盆地乐东10区高温高压特低渗透致密砂岩储层为例,利用三维高精度Micro-CT扫描、纳米级电镜扫描等图像分析技术对致密砂岩储层的孔隙空间展布规律进... 详细信息

针对致密砂岩储层微观孔隙结构复杂导致孔隙空间展布和渗流机理认识不清的问题,以莺歌海盆地乐东10区高温高压特低渗透致密砂岩储层为例,利用三维高精度Micro-CT扫描、纳米级电镜扫描等图像分析技术对致密砂岩储层的孔隙空间展布规律进行定量表征,建立基于数字岩心的双尺度三维孔隙结构模型,并基于双尺度孔隙耦合渗流模拟方法确定致密砂岩储层渗流机理。研究结果表明:①乐东10区致密砂岩储层主要发育3种尺度范围的孔隙,孔隙半径分别为0.070~3,3~40,40~300μm;②在以长石溶孔、岩屑粒间孔为主的微孔隙尺度下,孔隙与喉道半径差异较小,渗流空间以微孔隙和喉道构成,表现为小孔小喉渗流模式,在气水两相渗流过程中水相渗透率下降快;③在由较大粒间溶孔、铸模孔与次级尺度孔隙共同组成的双尺度孔隙结构模型中,呈大孔小喉渗流模式,水相渗透率下降较缓。

关键词：高温高压致密砂岩数字岩心孔隙结构模型渗流机理

盾构泡沫-泥浆组合改良粗粒土渗流机理及控制技术研究

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盾构泡沫-泥浆组合改良粗粒土渗流机理及控制技术研究

作者：令凡琳中南大学

学位级别：硕士

土压平衡盾构在高水压粗粒土地层掘进或长时间停机后复推时,伴随泡沫粗化、消散,渣土渗透性增强,螺旋输送机易出现喷涌风险,严重时还会诱发开挖面失稳,因此应考虑组合改良。本文以泡沫-膨润土泥浆组合改良粗粒土作为主要研究材料,采用... 详细信息

土压平衡盾构在高水压粗粒土地层掘进或长时间停机后复推时,伴随泡沫粗化、消散,渣土渗透性增强,螺旋输送机易出现喷涌风险,严重时还会诱发开挖面失稳,因此应考虑组合改良。本文以泡沫-膨润土泥浆组合改良粗粒土作为主要研究材料,采用室内试验、理论推导和现场验证等研究手段,深入开展粗颗粒渣土渗流机理及控制技术研究,为粗粒土地层盾构渣土改良提供理论依据和技术支撑。主要研究内容与结论如下:(1)开展大型渗透试验,探明了泡沫-膨润土泥浆组合改良土的渗流特征。随水力梯度增大,改良土渗透系数时变曲线快速通过初始稳定期和快速增长期,更早地进入缓慢增长期。在水力梯度恒定时,组合改良土渗透系数初始稳定期随进、出水口压力增加而增长,且这种现象随水力梯度增大而更加明显。(2)结合泡沫-土相互作用原理,揭示了泡沫-膨润土泥浆组合改良土的改良机理。泡沫填充于土体孔隙中,对渗流通道进行封堵,在水环境改良土中处于固-液-气三相体系,自身结构更加稳定。膨润土泥浆一方面补充改良土中细颗粒含量,增强渣土级配;另一方面,膨润土细颗粒能够稳定泡沫,减缓气泡粗化、破灭,能维持泡沫-膨润土阻水结构稳定。(3)基于微细固体颗粒稳泡机制,建立了泡沫-膨润土泥浆组合改良土初始渗透系数计算模型。依托纯泡沫渗流理论与KozenyCarman方程,引入单层桥接粒子稳泡模式对泡沫-膨润土体系进行搭建,并采用孔隙流体压缩系数对水力梯度作用下泡沫改良土有效渗流通道理论进行修正。通过与渗透试验结果进行对比验证,该模型总体可行。(4)综合泡沫改良与泡沫-膨润土泥浆组合改良研究成果,形成了富水粗粒土地层盾构渣土渗透性控制技术。技术流程主要包括盾构喷涌可能性评价、改良剂选取、合适改良参数确定。依托两个典型工程案例对所提出的改良技术进行应用,并取得良好的应用效果。本文有图92幅,表17个,参考文献112篇。

关键词：土压平衡盾构渣土改良泡沫膨润土泥浆渗流机理计算模型

考虑岩石润湿性的粘弹性聚合物驱微观渗流机理研究

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考虑岩石润湿性的粘弹性聚合物驱微观渗流机理研究

作者：何源媛东北石油大学

学位级别：硕士

化学驱技术是我国主要的提高原油采收率技术,聚合物驱已进入工业化应用阶段,并且成功应用于砂岩储层、复杂断块油藏和高温高盐等油藏。我国大部分油田为陆相沉积,储层非均质性严重,水驱开发地质储量占已开发地质储量85%以上,2000年至201... 详细信息

化学驱技术是我国主要的提高原油采收率技术,聚合物驱已进入工业化应用阶段,并且成功应用于砂岩储层、复杂断块油藏和高温高盐等油藏。我国大部分油田为陆相沉积,储层非均质性严重,水驱开发地质储量占已开发地质储量85%以上,2000年至2016年原油年产量超过1000万吨,以大庆油田为例,截止到2020年11月底,聚合物驱已经产出2.26亿吨原油,相比水驱增加了1.44亿吨产量,平均原油采收率提高13%,为我国原油稳产高产提供了支撑。目前,关于聚合物溶液粘弹性和岩石壁面润湿性单一因素对聚合物驱微观渗流机理的影响已有一定的研究,但同时考虑聚合物溶液弹性和润湿性的协同作用对渗流机理的影响研究较少。为此,本文在建立的多孔介质模型基础上,研究聚合物溶液的弹性、润湿性、岩石颗粒形状和重力对渗流机理的影响,为不同润湿特性的实际油藏聚合物驱进一步提高采收率提供重要的理论依据。本文建立了粘弹性聚合物溶液和原油两相微观渗流数学模型,使用VOF(Volume of Fluid)自由界面捕捉法实时追踪驱替过程中的两相界面,利用有限体积法进行离散,采用对数构象法对本构方程和动量方程进行变换,通过接触线附近的控制单元的速度值预估接触线的速度值的动态接触角模型考虑岩石壁面的微观润湿特性,形成了考虑动态润湿效应的粘弹性聚合物溶液-原油两相流的数值计算方法。结果表明,对于盲端孔道模型,水湿条件下的驱油效率最高,为87.12%,其次是中性润湿条件为85.21%,油湿条件下的驱油效率最低,为84.51%;无论是油湿壁面还是水湿壁面条件,随着弹性的增加驱油效率会增大,当维森伯格数We=0.05时的微观驱油效率最高,We从0.01增加到0.05时,水湿条件下驱油效率增加1.19%,而油湿条件下仅增加0.4%,说明聚合物溶液弹性在水湿条件下会发挥更大的作用;针对聚合物溶液在不同多孔介质中的渗流机理展开分析研究,基于饱和度和压力分布特征研究润湿性和岩石颗粒形状对渗流特征的影响,对于三种不同岩石颗粒形状的双层非均质理想模型,磨圆度高的圆形颗粒模型的驱油效率最高,比六边形和菱形模型分别高出3.34%和11.48%;基于圆形颗粒模型研究润湿性的影响,水湿条件下的驱油效率大于油湿条件,接触角越接近90°驱油效率越高,主流道的存在也是影响驱油效率和剩余油分布的重要原因;对于双层非均质真实模型,聚合物溶液优先驱替高渗透层,有重力的驱替方案同时受重力和粘滞力引起的窜流的影响,其微观驱油效率低于无重力驱替方案9.87%;聚驱前缘位置的不同导致各层含油饱和度分布不均匀,考虑壁面润湿性会形成垂向上的毛管力窜流,水湿条件下的驱油效率高出油湿条件3.9%。研究结果不仅能够扩展和丰富粘弹性聚合物溶液的微观渗流机理,还能为矿场实施聚合物驱设计提供参考与指导。

关键词：润湿性非均质油层粘弹性聚合物驱微观驱油效率渗流机理

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火山岩气藏不同储渗模式下的非线性渗流机理

石油勘探与开发 2013年第3期40卷 346-351页

作者：董家辛童敏冉博李宁中国石油勘探开发研究院中国石油大学(北京) 塔尔萨大学

利用恒速压汞、核磁共振及岩心驱替实验结果,分析火山岩气藏非线性渗流机理。根据储集空间和喉道的组合方式,结合生产动态特征,将火山岩储集层划分为气孔型、粒间孔型、微孔型及裂缝-溶蚀孔型4种储渗模式。滑脱效应和应力敏感性影响火... 详细信息

利用恒速压汞、核磁共振及岩心驱替实验结果,分析火山岩气藏非线性渗流机理。根据储集空间和喉道的组合方式,结合生产动态特征,将火山岩储集层划分为气孔型、粒间孔型、微孔型及裂缝-溶蚀孔型4种储渗模式。滑脱效应和应力敏感性影响火山岩气藏渗流特征,粒间孔型储集层滑脱效应较弱,气孔型滑脱效应中等,微孔型滑脱效应最明显;不同储渗模式下的应力敏感性差异较大,裂缝-溶蚀孔型应力敏感性最强,气孔型次之,粒间孔型较弱。结合生产动态,建立了火山岩气藏多重介质的"接力"排供气机理概念模型:高产稳产阶段,大孔大缝供气,气井单井产量高,该阶段以压差作用为主;产量递减阶段,中孔小缝供气,该阶段以压实作用为主;低产稳产阶段,小孔微缝供气,该阶段以渗吸和扩散作用为主。

关键词：火山岩气藏渗流机理滑脱效应应力敏感 “接力”排供气机理