3 低渗非达西渗流特征

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,低渗透储层的 基本渗流特征,1,要点：,1.达西公式及其适用条件,2.低渗非达西渗流特征,3.低 渗 非 达 西 渗 流 机 理,4.低渗非达西渗流综合判据,5.低渗非达西渗流的视渗透率,6.,视渗透率分布对油田开发的影响,7.,改善低渗透油田注水开发效果的途径,2,（一）达西公式及其适用条件,3,1.1 达西公式,4,1.1 达西公式,达西公式是描述单项牛顿流体通过多孔介质渗流规律的数学表达式,反映线性渗流规律,5,1.2 达西公式的适用条件,渗流流体为单相牛顿流体，服从牛顿内摩擦定律，应力与应变呈线性关系；,多孔介质性质稳定。渗流过程中孔隙结构保持不变，反映多孔介质渗流能力的渗透率值为一常数；,多孔介质性质和流体性质分别为渗流方程中的独立参数。多孔介质和渗流流体之间的相互作用对流体流动的影响很小，可以忽略；,多孔介质中流体以层流状态流动。,6,1.3 各种非达西渗流,自然界和某些工程领域有许多渗流现象并不能满足达西渗流的条件，因此存在各种非达西渗流现象，主要有以下几种：,非牛顿流体渗流,非层流流态渗流,变形多孔介质渗流,非等温渗流,低渗多孔介质渗流,7,（二）低渗非达西渗流特征,8,2.1 低渗非达西渗流的渗流条件,低渗多孔介质孔隙孔道细小，流体与孔隙介质之间的作用力对流体流动的影响已不能忽略。,细小孔隙孔道，尤其是细小喉道存在明显的启动压力梯度。,使渗流规律不具备达西渗流所适用的渗流条件，呈现低渗非达西渗流特征。,9,非线性段,拟线性段,临界压力梯度,拟启动压力梯度,2.2 低渗非达西渗流特征曲线,10,2.2 低渗非达西渗流特征曲线,非线性段,在低压力梯度范围内，渗流曲线呈非线性。随压力梯度的增大，渗流量增大。渗流量与压力梯度呈指数关系，指数大于1。关系式如下：,11,2.2 低渗非达西渗流特征曲线,拟线性段,在较高压力梯度下，渗流曲线呈拟线性。拟线性段的反向延长线不通过坐标原点，而与压力梯度轴有一正值交点。拟线性段渗流量和压力梯度的关系式如下:,12,2.2 低渗非达西渗流特征曲线,临界点,由非线性段过渡到拟线性段的点称为临界点,C。,临界点所对应的压力梯度为临界压力梯度,渗透率越低临界压力梯度越大，非达西渗流特征越显著。,13,2.2 低渗非达西渗流特征曲线,拟启动压力梯度,在非线性段上任一点作切线，切线都会与压力梯度轴有一正值交点，称为拟启动压力梯度,在非线性段随压力梯度的增大，拟启动压力梯度增大。,在拟线性段拟启动压力梯度为定值。,14,（三）低 渗 非 达 西 渗 流 机 理,启动压力梯度,流动孔隙数,附加渗流阻力,15,3.1 启动压力梯度,固液界面存在分子作用力，形成吸附滞留层。,吸附滞留层的厚度约为0.1,m。,低渗多孔介质孔隙孔道细小，孔径和吸附滞留层厚度在同一数量级，甚至更小。,细小孔隙中，吸附滞留层对流体流动的影响不可忽略，存在启动压力梯度。,16,不同渗透率岩石样品孔隙结构参数表（引自李道品）,类别,渗透率,（10,-3,m,2,）,平均喉道半径,（,m）,比表面积,（,m,3,/g）,排驱压力,(,MPa,),对比层,100,4.491,0.48,0.076,中低,渗透层,100-50,1.725,1.36,0.112,一般低,渗透层,50-10,1.051,3.23,0.236,特低,渗透层,10-1,0.112,14.26,0.375,17,3.2 流动孔隙数,储层中的孔隙系统是由无数孔径大小不等的孔隙组成。,孔径越小，启动压力越大。,在非线性段，随压力梯度的增大，参与流动的孔隙数增多。,达到临界压力梯度以后，流动孔隙数成为定值。,18,3.3 附加渗流阻力,拟启动压力梯度反映附加渗流阻力。,在非线性段，随流动孔隙数增多附加渗流阻力增大。,在拟线性段，附加渗流阻力为定值。,不管是非线性段还是拟线性段，附加渗流阻力的影响都存在。,19,（四）低渗非达西渗流的 综合判据,20,4.1 渗流状态的影响因素,从中高达西渗流到低渗非达西渗流是个渐变过程,。,两种渗流状态的判别标准并非是渗透率的单值函数。,它取决于多孔介质孔隙结构参数和流体性质参数，主要有：,孔隙结构参数：孔隙半径、喉道半径、孔喉比、配位数、孔隙迂回度、孔隙分布密度等。,流体性质参数：流体粘度和密度。,21,4.2 低渗非达西渗流的判别依据,低渗非达西渗流特征判别依据：,拟启动压力梯度。,拟启动压力梯度为0，即达西线性渗流；,拟启动压力梯度大于0，即为低渗非达西渗流。,影响拟启动压力梯度的物理量主要有：,渗透率(,K)、,孔隙半径(,R)、,喉道半径(,r)、,流体粘度(,)、,流体密度(,),22,4.3 低渗非达西渗流的判别式,通过各物理量的因次分析，可得如下判别式:：,的单位为帕，故称压力数。,23,4.4 数据分析,压力数小于某一数值，拟启动压力梯度趋近于0，流动状态表现为达西线性渗流。,压力数大于某一数值，拟启动压力梯度对渗流的影响不可忽略，表现为低渗非达西渗流特征。,通过岩心实验得到：,压力数小于2时，呈现达西渗流特征；,压力数大于5时，呈现非达西渗流特征；,压力数在25之间，视为过渡区。,24,（五）低渗非达西渗流的 视渗透率,25,5.1 渗透率的变化,在非线性段，随压力梯度的增大，流动孔隙数增多，附加渗流阻力增大。但流动孔隙数增多起主导作用，渗透率呈上升趋势。,在拟线性段，流动孔隙数和附加渗流阻力都为定值。但随压力梯度的的增大，附加渗流阻力的影响相对减小，渗透率仍呈上升趋势。,非线性段和拟线性段，随压力梯度的增大渗透率变化规律不相同。,26,5.2 视渗透率,如果仍以渗流量和压力梯度的关系来定义储层渗透率的话，则可用下式计算视渗透率：,此式与达西公式的不同点在于，适用于中高渗透性储层的达西公式中，渗透率是定值。而在低渗非达西渗流的情况下，渗流量和压力梯度关系式中的视渗透率是个变量，它随压力梯度的增大而增大。,27,5.3 视渗透率曲线,渗流曲线和视渗透率曲线,28,5.4 视渗透率定义,启动压力梯度，流动孔隙数，附加渗流阻力都和压力梯度有关，又都影响储层的渗流能力。压力梯度的大小不仅直接影响渗流量的大小，而且影响储层的渗透率。因此，在低渗透储层中压力梯度不同，渗透率也不同，渗透率是压力梯度的函数。,所以，把低渗透储层中，随压力梯度的变化所引起的渗透率变化，称为低渗透储层的视渗透率。,29,5.5 视渗透率变化特征,视渗透率远比气测渗透率低。,视渗透率是变量，与压力梯度直接有关。压力梯度越低，视渗透率越低。,大于临界压力梯度的情况下，视渗透率明显较高。小于临界压力梯度时，视渗透率明显较低。,临界压力梯度前后，视渗透率变化规律不相同。,30,（六）,视渗透率分布对 油田开发的影响,31,6.1 低渗透储层中的压力分布,注水开发过程中储层压力分布不均衡：,注水井附近地层压力高；,注采井之间地层压力较低；,生产井附近地层压力最低。,32,6.2 低渗透储层中的压力梯度分布：,注水井附近地层压力降落大，压力梯度大；,注采井之间广大地带地层压力较平稳，压力梯度小；,生产井附近地层压力降落大，压力梯度大。,33,6.3 低渗透储层中地层压力、压力梯度、视渗透率分布,示意图,34,6.4 低渗透储层中视渗透率分布：,注水井附近地层压力梯度大，视渗透率大，影响范围称为易流动半径，但范围小；,注采井之间地层压力梯度小，视渗透率小，影响范围大，称为不易流动带，对注水开发造成极为不利的影响；,生产井附近地层压力梯度大，视渗透率大，也具有易流动半径，同样影响范围小。,35,6.5视渗透率分布对注水开发的影响,注入水不易通过不易流动带扩散到远处地层，积聚在注水井附近地层，形成局部高压区。使注水压力升高，注水量减小。,不易流动带不能及时向生产井附近地层和生产井补充地层流体，在生产井附近地层形成局部低压区。使生产井供液不足，产量递减快，产能低。,36,（七）,低渗透油田 改善注水开发效果的途径,37,7.1 扩大易流动半径,通常采用压裂改造的方法,使注入水能够进入地层深处，提高注水量,生产井能够得到地层深处的流体供给，提高采液量,同时能减小不易流动带，提高生产压差,38,7.2 减小不易流动带,适当减小注采井距，减小不易流动带，提高地层压力梯度和视渗透率。,提高注采压差和生产压差,39,谢 谢,40,