超低渗透油藏渗流规律及高效开发的关键科学问题

The micro and nano pore throat in the the ultra-low permeability reservoir is very plenty. The characteristics of the nonlinearity is very obvious. The micro- fractures and artificial fractures leads to the complication of the flow of the multiscale. That is to say that the traditional filtration theory is no more practicable. This project aims to solve this problem from this aspects: we will build up the network of pore throats model, based on the characteristics of the micro pore throat of the ultra-low permeability reservoir; we used the micro-tube experiment and Dissipative particle dynamics（DPD） to explore the interaction mechanism between the different fluid and rock to build up equations, in order to reveal the flow characteristics of the micro and nano pore throat and the mechanism of the injected fluid improving the ability of flow transmissibility; Aimed at the mass transfer problem of the matrix- natural fracture-artificial fracture, we used the physical simulation of the capillary tube-rock-3D natural exposure to reveal the mechanism of the flow the multiscale to propose the means of the multiscale flow; we used the mixed boundary element method and web-server-embedded technology to fulfill the accurate description and the flow calculation of the fracture network of the natural fracture and the artificial fracture. We bring the characteristics equations of the nonlinearity and the multiscale flow equation together to build up the flow equation of the ultra-low permeability reservoir modle that is polyphse, multiscale and multi-field. So we can representation the flow characteristics of the wellbore area and Cross-well. We shape a technology of the well network-well definition-injection, production matching .

超低渗透油藏微纳米孔喉发育，微裂缝和人工裂缝导致多尺度耦合流动复杂，非线性渗流特征显著，传统的渗流理论已不再适应。本项目基于超低渗透储层微观孔隙特征，建立孔喉网络模型；采用微圆管实验和耗散粒子动力学方法，探索不同流体介质与岩石特殊的相互作用机制，揭示微纳米孔喉中多相流体的流动特征及注入流体改善流动能力的机理，建立非线性渗流运动方程；针对基质-天然裂缝-人工裂缝跨尺度耦合传质问题，采用毛细管-岩心-三维天然露头的物理模拟方法揭示不同尺度间的耦合流动机理，提出多尺度耦合流动的定量表征方法；采用混合边界元方法和嵌入式离散网格动态剖分技术，实现天然裂缝和近井人工裂缝所形成复杂动态裂缝网络的准确描述和流动计算，综合非线性渗流运动方程和多尺度耦合流动方程，建立超低渗透油藏多相、多尺度、多场耦合渗流数学模型，表征近井和井间渗流场特征，形成超低渗油藏井网-井型-缝网-注采结构匹配的高效开发技术。

超低渗透油藏微纳米孔喉和微裂缝发育，微尺度流动效应显著，跨尺度多场耦合流动复杂，传统渗流理论已不再适应，需从微纳米流动机理、多尺度基质-裂缝耦合渗流、复杂裂缝网络描述以及高效开发对策方面开展基础理论研究。揭示超低渗透油藏渗流机理和规律是实现该类油藏高效开发的基础。本项目围绕超低渗透油藏微纳尺度渗流、复杂缝网传质规律、复杂缝网表征及高效数值模拟、构建高效渗流场4个科学问题开展研究。针对致密基质微纳米孔喉及缝网中复杂流动特征，首次系统地利用分子团模拟、微圆管实验、核磁测试、孔隙网络模拟，分析了微纳米尺度下边界层和多物理场综合效应，揭示了介观尺度-孔喉尺度-岩心尺度-油藏尺度的致密储层传质规律，建立了微纳米致密基质以及复杂缝网的渗流数学模型，实现了非线性渗流数学模型从传统等效笼统表征到精确机理定量表征的跨越，并形成了长庆、吉林、新疆等超低渗-致密油开发井网参数优化图版。针对体积压裂后复杂缝网特征，建立了人工缝-诱导缝-天然缝的复杂缝网表征方法，发展了三维空间下EDFM裂缝表征计算方法，攻克了三维裂缝精确表征及高精度求解的难题，实现了简单缝到复杂多类型缝、规则缝到非规则缝、二维或2.5维缝网到三维缝网的刻画，缝网描述的准确度得到大幅度提高。针对致密储层数值模拟的计算精度低和计算速度慢难题，首次提出了混合边界元+EDFM+分区模拟技术，发展了可插入式、操作灵活的自动微分技术，集成了新的渗流参数表征、复杂缝网表征和数学模型；形成了适用于致密储层数值模拟仿真技术，精确表征超低渗透油藏近井和井间渗流场特征，形成了井网-井型-缝网-注采政策的耦合匹配技术，提出的超低渗透油藏高效开发对策在长庆油田得到了广泛推广和应用。共发表论文58篇，其中SCI/EI收录53篇，参加学术会议交流15人次，其中特邀学术报告1人次；培养已毕业博士8名，硕士12名。授权发明专利7项，出版学术专著/教材2部，软件著作权4项，获得省部级科学进步奖3项。