裂缝性低渗透油藏基质混合边界渗吸机制及量化表征

Spontaneous imbibition is an important mechanism of oil recovery from matrix blocks for fractured low-permeability reservoirs. The traditional studies on spontaneous imbibition mainly focused on the single boundary condition, while studies on mixed boundary condition were very rare. In this project, the mechanism and quantitative characterization of spontaneous imbibition for mixed boundary condition will be studied. First, the essential mechanism of imbibition for mixed boundary condition will be studied by capillary model. Then, micro-seepage mechanism will be studied by combination of micromodel and pore network model. Third, the seepage mechanism in the core scale will be studied by combination of core experiments and technique of nuclear magnetic resonance. On the basis of this, the mathematical model under mixed boundary conditions is established and solved by numerical calculation. Finally, the major factors that have effect on imbibition are confirmed and the mass transfer between matrix and fracture is obtained quantitatively.

渗吸作用是裂缝性低渗透油藏基质系统重要的采油方式。传统关于渗吸作用的研究多是针对单一边界，而关于混合边界的研究却非常少。本项目针对基质混合边界渗吸机制及量化表征这一科学问题，从毛管机理模型出发，首先明确混合边界渗吸发生的本质机理。然后基于实际岩心获取光刻硅片微观可视化模型，并结合孔隙网络模拟技术，研究混合边界渗吸微观渗流特征。之后结合岩心渗吸实验和核磁共振技术，系统研究混合边界渗吸作用油水渗流规律及渗吸发生的主流孔喉分布范围。在此基础上，建立混合边界渗吸数学模型，通过合理剖分网格，形成相应的数值模拟处理方法，明确影响渗吸作用的主控因素，获取混合边界基质-裂缝渗吸传质项的解析表达式，实现传质项的定量表征。

渗吸作用是裂缝性低渗透油藏基质系统重要的采油方式。由于裂缝发育的复杂性导致基质渗吸作用边界条件的多样性。明确不同边界条件下渗吸作用的发生机制及渗流规律对提高油藏数值模拟可靠性和制定合理的开发方案具有重要的意义。本项目首先采用相场法研究了不同孔隙结构多孔介质的微观渗流特征，明确了孔隙结构对渗吸作用的影响机制，揭示了不同孔隙结构下渗吸作用发生的技术界限。之后，基于理想连通假设，构建混合边界条件渗吸毛管模型，研究不同孔径分布对渗吸作用的影响规律，明确了不同孔径分布下正向和逆向渗吸排油比例及渗吸前缘油水界面推进的非均质特征。在岩心尺度渗吸规律研究方面，首先构建了考虑不同驱动力的渗吸数学模型，明确了不同Bond数倒数下渗吸排油的主要驱动力作用比例。然后分别构建了单一边界和混合边界条件渗吸数值模型，明确了不同边界条件渗吸过程油水分布特征及渗吸采收率曲线特征。在此基础上，针对单一边界条件，校正了传统渗吸曲线标度方程特征长度项，弥补了传统特征长度项无法改变渗吸曲线形状的不足；针对混合边界条件，明确了影响渗吸作用的主控因素，提出了计算混合边界特征长度项的计算方法。.基于本项目的研究，深化了对不同边界条件渗吸作用发生机制的认识，提高了渗吸传质项的计算精度，为提高双重介质油藏数值模拟器的可靠性提供了理论基础；同时，也为低渗透油藏开发方案的制定提供了理论指导。