孔隙級油水兩相滲流理論研究.pdf

1、以實驗為基礎(chǔ)得來的達西定律可對多孔介質(zhì)中流體的運動進行宏觀表征，它無法給出孔隙級別上的精細刻畫，而宏觀上滲流運動規(guī)律總是微觀上孔隙中流體運動的反映。盡管多孔介質(zhì)中流體滲流的一些微觀機理已經(jīng)可以通過實驗來定性研究，但定量描述缺少必要手段和科學(xué)合理的方法。本文在孔隙級別上，以實驗研究和理論研究為手段，綜合流體力學(xué)、滲流力學(xué)、計算機模擬和油氣田開發(fā)等多學(xué)科的理論和方法，對微觀滲流理論進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)上利用孔隙級網(wǎng)絡(luò)模型模擬了流體在多孔介質(zhì)中的流動，并計算得到了各種宏觀性質(zhì)，如滲透率、毛細管壓力等。利用壓汞實驗數(shù)據(jù)得到的孔隙大小分布曲線修改已有孔隙級網(wǎng)絡(luò)模型，成功地預(yù)測了巖心的相對滲透率?？紫都壘W(wǎng)絡(luò)模型可以定量表征每個孔隙和孔喉中的流體變化，利用這一優(yōu)點在孔隙級別上分析了潤濕性對流體宏觀運動規(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，提出了計算孔隙孔喉中相間界面積的方

3、法，并由此分析了毛細管壓力、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滲流的影響，理論上揭示了低滲透介質(zhì)流體滲流時驅(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，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；當驅(qū)替壓力梯度大于臨界值時低滲透介質(zhì)的滲透率為常數(shù)

4、。最后，利用數(shù)字巖心模型，在孔隙級別上研究了傳質(zhì)擴散問題。利用格子-Boltzmann方法求解得到孔隙空間速度場分布后，由隨機行走算法模擬了示蹤劑粒子在孔隙空間的傳質(zhì)擴散運動。通過對示蹤劑粒子運動軌跡的統(tǒng)計分析，得到示蹤劑在多孔介質(zhì)中擴散系數(shù)變化規(guī)律。這種方法的提出，可以不用實驗即可確定擴散系數(shù)?？傊?，論文以孔隙級網(wǎng)絡(luò)模型為平臺，在微觀尺度上研究了潤濕性效應(yīng)、滲流邊界層影響、傳質(zhì)擴散等，所得到的結(jié)論與認識為在宏觀上理解滲流規(guī)律打下了理論