基于孔隙网络模型的多孔介质近混相油气水三相流动模拟研究

油气田开发中的多孔介质流动几乎都属于油气水三相渗流问题。目前室内难以开展油气水三相渗流的物理模拟实验，在气驱和水气交替注入的情况下，油气水三相常常处于近混相状态，所谓近混相是介于混相和非混相之间的过渡状态。本课题基于三维孔隙网络模型，采用孔隙级流动模拟方法，对多孔介质中近混相状态油气水三相渗流理论展开研究，揭示近混相状态油气水三相微观渗流机理。本课题在前期研究基础之上，首先从理论上研究油气水三相之间的界面现象，并提出相应的近混相状态油气水三相界面张力数学模型和三相接触角数学模型。然后研究油气水在不同形状截面孔喉中的驱替机理，重点研究近混相状态中间润湿相铺展层的存在条件。最后用建立的三相渗流模型模拟研究不同润湿条件下的油气水三相渗流规律，为油气田的开发提供理论支持。同时，本课题也将极大地丰富了微观渗流理论体系，即具有重要的学术意义又具有较大的实际应用价值。

本课题基于三维孔隙网络模型，采用孔隙级流动模拟方法，对多孔介质中近混相状态油气水三相渗流展开研究，揭示了近混相状态油气水三相微观渗流机理。本课题在前期研究基础之上，从理论上研究了油气水三相之间的界面现象，并提出了两组近混相状态油气水三相界面张力数学模型和三相接触角数学模型。运用Young-Laplace方程分析了水湿体系、油湿体系、混合润湿体系MWL、混合润湿体系MWS和部分润湿体系中圆形孔隙毛细管入口压力，详细描述了气相驱替各种润湿体系不同油水分布状态的全过程。进行了带角孔隙中毛细管入口压力的推导计算，求解了铺展层曲率半径二次方程，得到了中间润湿相铺展层的存在条件。基于所建立的三维孔隙网络模型，进行了网络模型结构参数敏感性分析研究，不同润湿条件下近混相驱油气水三相渗流模拟研究，多孔介质中水气交替注入微观渗流模拟研究和不同界面张力条件下近混相驱替研究，并进行了油气水三相孔隙级流动模拟结果与实验结果的对比研究，模拟结果可以很好的拟合实验结果，验证了孔隙网络模型的可行性和准确性。在项目的开展过程中，课题组还同时开展了多尺度碳酸盐岩数字岩心的构建、数字岩心技术在页岩油气和致密油气等非常规油气开发中的应用，大大拓展了研究范畴，为该技术的进一步推广应用开辟了新的领域。本课题的研究成果将极大地丰富微观渗流理论体系，具有重要的学术意义和广阔的应用价值。