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低渗透气藏气—水两相渗流数学模型改进及数值模拟应用研究

严文德  
【摘要】:低渗透气藏的低孔、低渗特征,导致其气、水渗流特征较为复杂。大量实验研究和现场应用证实了,低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于Klinkenberg效应影响。因此仅靠使用传统意义上的经典渗流数学模型不能较好解决低渗透气藏的实际问题。 本文基于国内外文献调研成果,针对低渗透气藏的复杂渗流特征,建立了低渗透气藏低速非达西流动三维、气-水两相渗流数学模型,该模型考虑启动压力梯度和滑脱效应的影响。采用IMPES方法进行数值求解,并借助计算机技术开发了具有友好界面的低渗透气藏数值模拟软件LPGRS-1.0,实现了对所建立数学模型的数值求解和计算机求解;在计算低渗透气藏气井产量时,推导出了考虑启动压力和滑脱效应综合影响的气井稳态产能公式;利用所编写的模拟器研究了启动压力梯度和滑脱因子对低渗透气藏开发的影响,并进行了实例分析。 主要研究成果: 1) 建立了考虑气体滑脱效应影响的低渗透气藏气-水两相渗流数学模型,该模型突破了气体滑脱效应模型研究目前仅局限于单相渗流研究范围的局限性; 2) 在综合考虑启动压力梯度和气体滑脱效应影响因素下,建立了低渗透气藏气-水两相渗流综合数学模型,并对其进行了数值求解; 3) 推导出了考虑启动压力梯度和气体滑脱效应影响的气井稳态产能公式; 4) 修正了BOAST黑油模拟器中的部分参数,完善了BOAST黑油模型模拟器的功能,该工作突破了目前大多数数值模拟软件没有考虑启动压力梯度和气体滑脱效应影响所存在的局限性。并为BOAST黑油模拟器编制了数据录入前处理界面; 5) 针对某盒状气藏中心一口井的单井模拟,分别选用本文开发的模拟器和商品化数值模拟器IMEX进行了开采指标模拟计算对比和分析; 6) 在实例模拟计算基础上,对启动压力梯度和滑脱因子进行了敏感性分析研究。结果表明:低渗透气藏开发启动压力梯度和气体滑脱效应影响不容忽视。


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