致密油储层微纳米孔喉系统渗流机理及数学模型研究

Micro- and nanoscale pore-throat is the main space for reservoir and flow of tight oil, so exploring the porous flow mechanism of micro- and nanoscale pore-throat and establish accurate mathematical model are the basis for developing tight oil effectively. Aiming at the unclearly understanding on the micro- and nanoscale porous flow mechanism and lacking mathematical model for tight oil reservoirs, the typical tight oilfields have been chosen as the research objects in this paper. In the research, a combined way of microscopic and macroscopic research is used, and experimental and theoretical study are mixed; multidisciplinary theories or technologies of microscale porous flow mechanics, physical chemistry of surface, capillary mechanics, electrochemistry, mercury injection with high pressure, NMR and gas absorption are integrated; a full-scale test method for micro- and nanoscale pore-throat of tight oil reservoirs has been established, and the key physical parameters of reservoirs have been identified. The fluid occurrence law, forces mechanism and viscosity correction method for micro- and nanoscale tube have been discovered. Based on the distribution characteristics of full-scale pore-throat, fluid occurrence law, viscosity correction and the flow experiments with different medium injection, different pressure and electric field, the porous flow mechanism in tight oil reservoir is unveiled; the micro- and nanoscale porous flow model has been established, and key controlling factors for porous flow in tight oil reservoirs have been found. This research lays theoretical foundation for reasonable and scientific development of tight oil.

微纳米孔喉系统是致密油储层的主要渗流空间，弄清其渗流机理并建立准确的渗流数学模型是科学合理开发致密油的重要前提。本研究针对致密油储层微纳米孔喉系统渗流机理认识不清及缺乏准确的渗流数学模型的问题，选取典型致密油储层作为研究对象，采用微观和宏观相结合、实验研究和理论研究相结合的思路，综合应用微观渗流力学、表面物理化学、毛细力学、电化学、高压压汞、核磁共振、气体吸附等多学科理论及技术，建立致密油储层微纳米孔喉系统全尺度表征方法，明确致密油储层关键物性变化特征；揭示流体赋存规律、受力机制以及粘性修正方法；综合考虑孔喉全尺度分布特征、流体赋存规律及粘性修正，在典型致密油区岩样不同注入介质、不同注入压力及不同大小电场条件下的流动实验的基础上，揭示致密油储层渗流机理，弄清影响微纳米孔喉系统渗流的主控因素，建立致密油储层微纳米孔喉系统渗流数学模型。本研究可为科学合理开发致密油奠定关键科学理论基础。

微纳米孔喉系统是致密油储层的主要渗流空间，弄清其渗流机理并建立准确的渗流数学模型是科学合理开发致密油的重要前提。本研究针对致密油储层微纳米孔喉系统渗流机理认识不清及缺乏准确的渗流数学模型的问题，选取典型致密油储层作为研究对象，采用微观和宏观相结合、实验研究和理论研究相结合的思路，综合应用微观渗流力学、表面物理化学、毛细力学、电化学、高压压汞、核磁共振、气体吸附等多学科理论及技术，建立致密油储层微纳米孔喉系统全尺度表征方法，明确致密油储层关键物性变化特征；揭示流体赋存规律、受力机制以及粘性修正方法；综合考虑孔喉全尺度分布特征、流体赋存规律及粘性修正，在典型致密油区岩样不同注入介质、不同注入压力及不同大小电场条件下的流动实验的基础上，揭示致密油储层渗流机理，弄清影响微纳米孔喉系统渗流的主控因素，建立致密油储层微纳米孔喉系统渗流数学模型。取得的主要认识如下：.1. 通过综合分析低温氮气吸附、高压压汞、核磁共振以及离心数据，最终通过“两次插值，一次连接，一次检验”的方法建立了致密岩样全尺度测试方法。研究表明，致密岩样孔隙主要处于纳米级和亚微米级尺度空间，当致密砂岩纳米级孔隙占据60%以上时，储层极难动用。大庆和长庆致密砂岩渗流能力50%以上来自亚微米级，川中和大港致密碳酸盐岩依靠少量较大孔隙以及微裂缝提供渗流能力。.2.流体可动用性研究发现：致密碳酸盐岩与致密砂岩相比，更多的将流体赋存于纳米级孔隙，说明致密碳酸盐岩孔喉更微细、纳米级孔隙更多。随着渗透率增大，亚微米级、微米级可动流体量逐渐增大，致密砂岩可动流体量比致密碳酸盐岩大。.3.考虑动电耦合及范德华力的影响，在粘性修正及孔喉结构基础上，推导得出了新的致密油储层微纳米孔喉系统渗流数学模型。研究表明0.1mD以下储层宜采用动电耦合驱油，0.7mD以上储层在计算时可忽略电渗及范德华的影响。对于5mD以上储层启动压力相对较小，增大电场对于降低0.1mD以下储层的启动压力比较明显。