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《清华大学》 2004年
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低渗透砂岩渗流特性试验研究

杨琼  
【摘要】:低渗透岩石中的渗流对资源开发和工程建设的影响,使得开展低渗透岩石中渗流问题的研究受到了人们的重视。由于低渗透岩石渗流的复杂性和影响因素的多样性,这方面的研究尚处于探索阶段。低渗透砂岩作为一种比较均匀且分布较广的渗透介质,对其渗流特性的认识具有重要的意义。 本文以长庆油田低渗透砂岩岩心为研究对象,通过较为全面的油层岩样物性测试、渗流试验及启动压力梯度试验,对低渗透岩石中的渗流特性进行了研究和分析。试验内容包括岩石的物性参数测试、岩心铸体薄片分析,压汞实验,岩心中单相盐水饱和渗流试验,不同粘度下的单相油饱和渗流试验,应力-耦合渗流试验及启动压力梯度试验等。 试验结果表明,低渗透砂岩岩样中的渗流表现出了非线性特征,渗流曲线并非直线,在渗流过程中随着压力梯度的提高,视渗透率并非一个常数。通过对岩石物性参数,压汞实验和单相盐水饱和渗流试验数据的研究分析,提出了一个新的物性参数-岩心空气渗透率和孔隙度的比值 ,并将它引入到问题的分析当中:物性参数 和平均孔喉半径r之间有着很好的相关性; 值越小,样品的滑脱系数越大,克氏渗透率越小; 值越大,岩样渗透率受净围压的影响越小;岩样的 值与渗流曲线的形态有着密切的关系,饱和盐水单相渗流试验中9块岩样按 值的大小可分为三类,每一类中的岩样的渗流曲线具有相似的特征。这表明,低渗透砂岩岩样的 值是一个能很好反映岩样孔隙结构特征的代表性参数。结合压汞实验资料和耦合渗流试验资料,对不同 值的岩样具有不同的渗流曲线特征作出了合理的解释。通过分析,给出了粘度对低渗透岩心渗流影响的经验公式,以及低渗透岩心渗透率随围压变化的关系式。设计了一种非稳态测压方式量测启动压力梯度的试验方法,并对它进行了数值模拟。计算值和实测值吻合的较好,从而验证了方法的可靠性。低渗透岩心细小孔道中边界层流体的存在和细小孔喉的毛管压力可能是产生启动压力梯度的根本原因。
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