石油非达西渗流新的运动模式理论及应用研究

摘要：

油气田开发工业已进入特殊阶段，其典型标志是地下渗流规律越来越复杂.本文适应现代石油工业的发展需要,为解决基本渗流理论面临的问题而进行了探索性研究--提出了石油非达西渗流新的运动模式,并对该理论在油田开发中的应用作了详细研究.
本文运用无因次分析法对岩芯渗流实验数据进行了研究与分析,发现石油渗流除了人们熟知的线性达西流和高速紊流外,还有3种新的运动形态(亚高速、低速及超低速流动),在无因次关系曲线上确定了各种流态相互转化的临界判据系数.从物理和力学角度进一步研究了这些特殊运动形态,结果与渗流实验完全一致.通过对5种渗流形态的分析,建立了描述石油渗流规律的统一数学模型--指数式非达西运动方程.建立的新非达西渗流模型不仅适用于常规油藏的开发,而且,可以解决低渗及裂隙等特殊油藏的开发问题.
在以上理论研究的基础上,运用新的非达西渗流方程,分别建立了单相和多相流体以及复杂多孔介质(具有分形特征)中的稳定和不稳定渗流模型,形成了相对完整的新非达西渗流力学研究体系.最后,应用本文研究成果对2个油田4口生产井的矿藏资料进行了计算与分析,结果与实际符合较好.因此,本文提出的新的非达西渗流理论可以用来指导油田开发.
本文通过新的非达西渗流理论及应用研究,取得了如下主要结论和成果:
(1)石油在多孔介质中渗流的基本运动形态有5种:超低速、低速、达西、亚高速及高速流动,本文在无因次关系曲线上划分出各种流态的范围确定出临界无因次判据系数,推导出了5种流态所对应的运动微分方程,并分析了各种流态的力学特征.
(2)低速非达西渗流确实存在,并且其是否出现是由无因次临界判据系数决定的.即由流体、多孔介质和外界动力3个方面决定,而并非以渗透率的高低来确定是否出现非达西流.
(3)根据实验数据的曲线特征,推出计算低速非达西渗流模型中启动压力梯度的数学表达式.附加压力梯度正比于流体粘度的平方,反比于渗透率的3/2次方.
(4)建立了无限大、封闭及定压边界3种情形下的非达西渗流模型,并利用拉氏变换进行了求解,同时,通过数值反演,绘出了无因次压力和压力导数曲线图版.
(5)非达西渗流模型的特征为:与达西流相比,无因次压力曲线斜率增大,而对于无穷大地层,压力导数曲线不再是0.5的水平线,而是一条斜线.即试井曲线后期段上翘,径向流特征消失.
(6)运用活塞式及非活塞式水驱油渗流理论,对单井和面积井网的非达西渗流进行了研究,提出各种开发指标的计算公式.
(7)非达西渗流水驱油效果受油水相渗曲线、粘度比、密度比、地层参数及重力的影响;对于倾斜地层,低井位注水有利于降低含水率.
(8)讨论了分形油藏稳定渗流时的压力分布、产量公式及速度分布;利用拉氏变换对分形油藏不稳定渗流模型进行了求解,分析出渗流指数和油藏分形几何特征对渗流曲线的影响.

关键词：非达西、渗流、岩芯实验、流态、启动压力梯度、数学模型、试井分析

所属期刊栏目：23

分类号：O3(力学)

在线出版日期：2004-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

页码：2488-2488