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缝洞型碳酸盐岩油藏流动机理研究

修乃岭  
【摘要】: 随着我国能源需求的不断增加和油气勘探的深入,非常规油气藏的勘探开发显得越来越重要。缝洞型碳酸盐岩油藏由于储量规模大,且具有较高的产能,对我国的石油战略具有重要意义。与常规的碎屑岩油藏不同,碳酸盐岩油藏最突出的问题是极强的非均质性和缝洞本身的多尺度性和连通多样性,这使得该类油气藏的开发非常困难,目前国内外在缝洞型油藏开发方面还没有形成相应的开发理论和开发方法,导致这类油藏难以开发或者开发水平低。发展与建立碳酸盐岩缝洞型油藏流体流动动力学理论,是实现碳酸盐岩缝洞型油气藏科学开发的理论基础。 首先,利用NMR核磁共振、CT扫描,气测渗透率等手段对塔河油田岩心进行了系统研究,对缝洞型碳酸盐岩储层性质有了更深刻的认识,认为微细裂缝为岩心的主要储渗空间,基质没有储渗能力;其次,从基本的单缝洞出发,开展了单缝洞中不同流动速度下实验和数值模拟研究,探索大裂缝溶洞中流体流动规律,为建立缝洞型碳酸盐岩储层流体流动方程提供支持。结果表明,裂缝中的流速越大,溶洞中涡流越强,引起了附加流动阻力也越大。将实验结果和数值模拟结果比较发现,大裂缝溶洞中流体流动符合流体力学规律;最后,根据缝洞型碳酸盐岩储层的特征,提出将缝洞型储层分为大裂缝溶洞系统和微细裂缝系统,大裂缝溶洞内不考虑多孔介质,流体流动属于自由流动,并可以简化为管道流动;微细裂缝为渗流区,流体流动规律符合Darcy定律。在实验和理论分析的基础上,结合流体力学和渗流力学知识,建立了管流-渗流耦合物理模型、数学模型和数值求解方法,计算了封闭油藏衰竭开采的特征和解释了含水率间歇变化规律,计算了缝洞中压力分布和底水油藏单井连通不同缝洞系统时含水率上升规律。结果表明裂缝中压力降落远大于溶洞中压力降落,底水油藏单井连通不同缝洞系统时,含水率呈现台阶式上升,与现场数据具有较强的一致性。 本文的创新之处在于: (1)开展了缝洞型碳酸盐岩油藏储层特征研究,实验结果表明基质不能作为有效储层,岩心的储渗能力由微裂缝提供,因此,将储层划分为大裂缝溶洞系统和微细裂缝系统,而不是传统的三重介质。 (2)结合流体力学和渗流力学知识,建立了管流—渗流耦合模型,计算了缝洞中压力分布规律,还计算了注水开发或底水油藏条件下,单井连通不同缝洞系统时含水率的上升规律。


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