孔隙級(jí)油水兩相滲流理論研究.pdf

1、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)得來的達(dá)西定律可對(duì)多孔介質(zhì)中流體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行宏觀表征，它無法給出孔隙級(jí)別上的精細(xì)刻畫，而宏觀上滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律總是微觀上孔隙中流體運(yùn)動(dòng)的反映。盡管多孔介質(zhì)中流體滲流的一些微觀機(jī)理已經(jīng)可以通過實(shí)驗(yàn)來定性研究，但定量描述缺少必要手段和科學(xué)合理的方法。本文在孔隙級(jí)別上，以實(shí)驗(yàn)研究和理論研究為手段，綜合流體力學(xué)、滲流力學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬和油氣田開發(fā)等多學(xué)科的理論和方法，對(duì)微觀滲流理論進(jìn)行了較為深入的研究。首先利用數(shù)學(xué)方法描述了孔隙特征參數(shù)一形

2、狀因子、傳導(dǎo)率和孔隙孔喉的閥壓，在此基礎(chǔ)上利用孔隙級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型模擬了流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)，并計(jì)算得到了各種宏觀性質(zhì)，如滲透率、毛細(xì)管壓力等。利用壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的孔隙大小分布曲線修改已有孔隙級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型，成功地預(yù)測(cè)了巖心的相對(duì)滲透率。孔隙級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型可以定量表征每個(gè)孔隙和孔喉中的流體變化，利用這一優(yōu)點(diǎn)在孔隙級(jí)別上分析了潤(rùn)濕性對(duì)流體宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，所得結(jié)論與理論分析完全一致?？紤]孔隙中油水分布的不同情況，提出了計(jì)算孔隙孔喉中相間界面積的方

3、法，并由此分析了毛細(xì)管壓力、飽和度和相間界面積三者之間的定量關(guān)系。這一定量關(guān)系的得到，對(duì)于研究與界面有關(guān)的現(xiàn)象具有重要意義。在分析滲流邊界層的形成及影響因素的基礎(chǔ)之上，借助孔隙級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型來模擬低滲透介質(zhì)孔道中形成的邊界層對(duì)滲流的影響，理論上揭示了低滲透介質(zhì)流體滲流時(shí)驅(qū)替壓力梯度與滲透率間的內(nèi)在規(guī)律，即：由于邊界層的存在，驅(qū)替壓力梯度較小時(shí)，低滲透介質(zhì)的滲透率隨著驅(qū)替壓力梯度的增加而增加；當(dāng)驅(qū)替壓力梯度大于臨界值時(shí)低滲透介質(zhì)的滲透率為常數(shù)

4、。最后，利用數(shù)字巖心模型，在孔隙級(jí)別上研究了傳質(zhì)擴(kuò)散問題。利用格子-Boltzmann方法求解得到孔隙空間速度場(chǎng)分布后，由隨機(jī)行走算法模擬了示蹤劑粒子在孔隙空間的傳質(zhì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)示蹤劑粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的統(tǒng)計(jì)分析，得到示蹤劑在多孔介質(zhì)中擴(kuò)散系數(shù)變化規(guī)律。這種方法的提出，可以不用實(shí)驗(yàn)即可確定擴(kuò)散系數(shù)。總之，論文以孔隙級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型為平臺(tái)，在微觀尺度上研究了潤(rùn)濕性效應(yīng)、滲流邊界層影響、傳質(zhì)擴(kuò)散等，所得到的結(jié)論與認(rèn)識(shí)為在宏觀上理解滲流規(guī)律打下了理論