应力作用下储层孔隙结构演化及其对水驱油效果的影响

为了研究油气田开发过程中，有效应力变化对储层孔隙结构演化的影响规律及其孔隙结构变化对水驱油效果的影响，弄清储层应力敏感性的细观机理。通过室内实验、理论分析、数值模拟相结合的方法，以有效应力变化与细观孔隙结构演化的相关性为突破口，将CT扫描技术、恒速压汞技术及数字图像处理技术相融合，对储层岩石孔隙结构参数进行量化分析，构建储层孔隙结构模型；建立孔隙尺度下流体运动与孔隙介质骨架变形的耦合数学力学方程，并给出其有效数值求解方法，编制数值模拟软件；通过与室内实验结果的对比分析，对建立的模型进行校验；通过多方案数值模拟，研究轴压、围压和孔隙压力变化情况下，孔隙结构的动态演化及水驱油动态特征，分析孔隙结构变化对储层物性参数(如渗透率、孔隙度、相对渗透率等)及水驱效果的影响。研究成果对于丰富和发展储层流固耦合理论，指导油田高效开发具有重要意义。

本研究通过岩心CT扫描获取了微米级岩心图像，通过图像重建技术获得了三维岩心模型，并分析了重建过程不同的图像分割算法对模型的影响。继而结合微流边界层理论构建了变形多孔介质中流体渗流数学模型。利用获取的岩心图像开发了二维孔隙网格模型建模方法并与室内微观渗流实验进行了对比验证；并分别研发了三维非结构化/结构化网格模型建模方法，改进了三维等效孔隙网络模型建模方法，对比分析了三类重建模型拓扑结构、绝对渗透率及油水驱替过程预测精度。利用构建的三维孔隙网格模型，通过多方案数值模拟分析了界面张力、驱替速度、驱替相粘度及毛细管准数对水驱油效果的影响；进而研究了温度、围压和孔隙压力变化情况下，孔隙结构的动态演化及水驱油动态特征，分析孔隙结构变化对储层物性参数(如渗透率、孔隙度、相对渗透率等)及水驱效果的影响。最终结合油田开发实际分析了油田注水开发过程中注入流体渗漏、窜流机理及防控方法。本研究从孔隙尺度出发，研究应力作用下储层孔隙结构的演化过程及其孔隙结构变化对水驱油效果的影响，对于丰富和完善储层流-固耦合理论以及提高石油采收率具有重要的理论意义和应用价值。