縫洞型介質(zhì)流動機理實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、碳酸鹽巖縫洞型油藏存在著孔、縫和洞，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，尺度大小分布范圍非常大，具有較大的各向異性和非均質(zhì)性，導(dǎo)致流體在縫洞型介質(zhì)中的流動復(fù)雜。開展縫洞型介質(zhì)流動機理的研究，對于此類油藏的高效開發(fā)具有重要意義。論文以物理模擬實驗為主，結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬，開展了縫洞型介質(zhì)流動機理的研究。首先，根據(jù)物理模擬的相似理論推導(dǎo)了縫洞型介質(zhì)物理模擬的相似準(zhǔn)則數(shù)群，結(jié)合縫洞型介質(zhì)的特征，確定了物理意義明確、簡單實用的7個主要相似準(zhǔn)則；針對基質(zhì)巖塊儲滲

2、能力極弱的特點，提出了重點考慮簡單且主要因素的概念化模型設(shè)計思想，開發(fā)了縫洞規(guī)格和結(jié)構(gòu)的精確控制技術(shù)，以大理石為模型材料設(shè)計制作了不同縫洞結(jié)構(gòu)的物理模型38個。采用傳感器測量技術(shù)和計算機數(shù)據(jù)自動控制和采集技術(shù)，建立了物理模型實驗裝置和實驗系統(tǒng)，開發(fā)了實驗控制和數(shù)據(jù)測量處理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了壓力、注入流量、產(chǎn)出液流量（質(zhì)量流量和體積流量）、產(chǎn)出液總量（質(zhì)量和體積）、產(chǎn)出液密度、產(chǎn)出液溫度等實驗數(shù)據(jù)的實時測量、采集、存儲和處理。形成了一套縫洞

3、型介質(zhì)流動實驗的方法和技術(shù)，為開展單相和兩相流動的物理模型實驗奠定了基礎(chǔ)。其次，通過單相流動實驗的結(jié)果分析，建立了縫洞型介質(zhì)滲透率與縫密度、縫張開度、縫粗糙度、縫連通度、洞隙度、空隙度、介質(zhì)厚度等7個參數(shù)相關(guān)的擬合公式，發(fā)現(xiàn)了縫系統(tǒng)是影響滲透率的主要因素，洞系統(tǒng)的影響一般不會使?jié)B透率增加一倍；揭示了縫與縫之間以及縫與洞之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系對線性流動轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性流動的臨界速度的影響機制；建立了縫洞型介質(zhì)線性流動達西方程，非線性流動二項式方程、指

4、數(shù)式方程以及雷諾數(shù)方程。第三，根據(jù)兩相流動實驗結(jié)果，分析了縫洞型介質(zhì)結(jié)構(gòu)與油水相對滲透率曲線特征、水驅(qū)油效率和含水率變化規(guī)律的相關(guān)關(guān)系：水相相對滲透率曲線一般呈下凹型，單裂縫且張開度大于100μm時可呈直線。裂縫張開度越小，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，隨著含水飽和度的增大水相相對滲透率增加越緩慢；縫洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水驅(qū)油效率低，而結(jié)構(gòu)復(fù)雜性對水驅(qū)油效率的影響程度隨洞隙度的增大而減小?？p洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無水采出程度高；但見水后含水率上升快，最終采出程