裂缝性低渗透油藏的等效连续介质模型

摘要本文针对裂缝性低渗透油藏裂缝发育的特点，利用平行板理论、等值渗流阻力原理和其他的渗流力学原理建立了裂缝性低渗透油藏的等效连续介质模型，为定量评价天然裂缝对储层的影响、天然裂缝表征成果与裂缝性低渗透油藏的渗流理论和油藏工程研究的有机结合奠定了基础，并利用该模型进行了实例分析。研究结果表明：天然裂缝对低渗透油藏，尤其是特低渗透油藏有很大影响，一方面天然裂缝显著提高了储层的渗透率，使油藏得以开发，另一方面天然裂缝加剧了储层的各向异性，增加了开发难度。关键词：裂缝性油气藏；低渗透油气藏；连续介质；储集层模型；AbstractConsideringthedevelopmentcharacteristicsoflow-permeabilityfracturedreservoir,anequivalentcontinuousmediummodelwasdevelopedbasedonparalle-planetheory,tensortheoryandthelawofequivalentseepageresistance.Itprovidesthebasisforrevaluationtheimpactofnaturallyfactureonpayzone,fracturescharacterizationparametersandtheseepagetheoryinlow-permeabilityfracturedreservoir.Anactualreservoirsfracturecharacterizationsparameterswereanalyzed.Theresultsindicatethatnaturalfractureshavehigherimpactsonlow-permeabilityreservoirs,especiallyinlow-permeabilityfracturedreservoirs.Theformationpermeabilityisincreasedsothatthereservoircanbedeveloped,whilethereservoiranisotropyisincreasedwhichincreasesthedifficultyofreservoirdevelopment.Keywords：fracturedpool;lowpermeabilitypools;continuousmedia;reservoirmodel大庆石油学院本科生毕业设计（论文）I目录第1章概述.................................................................................................................11.1研究的目的和意义..........................................................................................11.2国内外研究现状..............................................................................................11.3本文的研究工作..............................................................................................4第2章裂缝性低渗透油藏特征描述.........................................................................52.1裂缝性低渗透油藏的概念及特征..................................................................52.2缝性低渗透油藏的储层分类及其渗流特征..................................................62.3渗透油藏裂缝研究及水力压裂技术..............................................................72.4裂缝性低渗介质中的渗流研究......................................................................8第3章缝性低渗透油藏的等效连续介质模型.......................................................103.1建立裂缝性低渗透油藏的等效连续介质模型...........................................103.2应用分析.......................................................................................................14结论.........................................................................................................................27参考文献.....................................................................................................................28致谢.............................................................................................................................301第1章概述1.1研究的目的和意义近些年来，我国石油储量和产量增长缓慢，难以满足国民经济快速发展的需要，石油供求矛盾日益突出。在当前勘探难度增大、储量增加有限的形势下，如何多动用和开发好已探明未动用的储量，有着十分重要的意义。近期以来，在我国探明的原油地质储量中低渗透储量所占的比例明显增大，低渗透油藏在我国石油工业中占有重要地位，在今后相当一段时期内将是我国石油工业增储增产的重要资源基础。而在低渗透油藏中低渗裂缝性油藏占有很大的比例。低渗透砂岩油藏由于其岩石致密，脆性强，容易在各种构造运动中形成各种裂缝，故低渗透油藏裂缝发育；即使个别低渗透油藏不发育裂缝，或裂缝发育较少较小，我们在开发低渗透油藏时也会选择人工压裂。这是因为低渗透油藏渗透率很低，渗流阻力大，在一定的压差作用下，它的产量比高渗透的油藏低的多，因此我们在开发低渗透时，一个重要的方法就是充分利用其天然发育的裂缝或者人工压开裂缝，增加渗流通道，减小渗流阻力。在这种情况下，为了合理的开发低渗透油藏，我们就有必要了解裂缝性低渗透油藏的特点，对其进行详尽的油藏描述。实际储层中的裂缝分布极为复杂，具微裂缝的低渗透油藏渗透率呈各向异性，这类油藏开发特征明显地受到微裂缝系统的影响，如容易引起沿裂缝方向井的爆性水淹等。如何建立一个合理的微裂缝各向异性低渗油藏渗流模型是建立这类油田开发设计方法的关键所在。因此研究这类油藏的渗流机理和渗流特征，建立合理的渗流模型具有重要的理论和现实意义。1.2国内外研究现状近年来，随着裂缝性油气藏的开发，人们对双重孔隙介质的孔隙结构及流体渗流规律进行了大量的研究。双重孔隙介质是指同一油藏内同时具有两种不同渗透能力的多孔介质；例如：裂缝-孔隙型，裂缝-溶洞型，孔隙-溶洞型。目前，矿场应用较多的、理论较成熟的是裂缝-孔隙型双重介质。裂缝-孔隙双重介质是由两种孔隙空间构成的介质，这种介质由含有孔隙空间的的岩块和分割岩块的裂缝空间相结合而成。岩块一般称之为基岩，它所具有的孔隙空间大小及连通状况与岩石颗粒大小、形态及沉积坏境等因素有关。孔隙空间是在地层沉积过程中形成的，称为原生孔隙。裂缝是由后来的构造运动而形成的，因此称之为次生孔隙。2基岩孔隙度较大，但渗透率较小，而裂缝的孔隙空间相对地层来讲是很小的，但渗透率比基岩大的多。由于两种孔隙结构的特性不同，所以双重孔隙介质中存在两个流场。两个流场的压力和流速不同。由于基岩的孔隙度大，在压力差的作用下，流体从基岩孔隙中流入裂缝，在由裂缝流入压力较低的井底。两个渗流场之间存在着流体交换的现象，这种现象叫“窜流”。由于裂缝-孔隙双重介质存在两个流场，所以在研究流体流动规律是应分析裂缝和基岩两个流场中的流体流动规律及它们之间的关系。实际的裂缝-孔隙双重介质地层中裂缝的分布是复杂而没有规律的。流体在其中渗流规律的研究存在着相当大的困难。为了研究流体在双重孔隙介质中的流动，人们相继提出了一些简化的物理模型，比较有代表性的有Warren-Root模型，Kazemi模型，DeSwan模型，Pollard模型，Odeh模型等。Warren-Root的裂缝模型[1]表示成为由正交的裂缝网络分割的相同的长方体所构成的理想系统。像井筒的流动看作是只发生在裂缝网络中，而基质则在拟定常流动的条件下不断你向裂缝系统供油。溶洞基质裂缝基质裂缝真实油藏油藏模型图1-1双重孔隙介质的理想模型在非定常条件下，已推导出作为两个无量纲参数λ和ω的函数的的一个压力反应函数。这两个参数表征了两个不同的孔隙区域之间的相互关系。λ是两个区域之间的窜流系数，ω表示这两个区域的的相对储存能力。这个模型的结果把压力变化和时间取对数的数据绘于普通的半对数图上，显示出两条平行直线，而不像通常在常规油藏中只得到一条直线。根据其连续性方程、状态方程、运动方程和特征方程得出其基本微分方程为：tpCpppKftfffmf2f)(3tpCpppKmtmmfmm2m)(（1-1）其中fCCCLtfmLtmCCCKazemi模型[2]是有代表裂缝的高传导薄层和与之互相交替地代表基质的低传导高储存能力的厚层所组成的多层系统来模拟天然裂缝油藏。此模型式通过利用井底压力变化与时间的关系式作数值积分得到的结果，对于裂缝均匀分布以及基质具有高窜能力和高储能力的情形，与得自Warren-Root模型的结果拟合的很好。DeSwan模型[3]描述在无限大平板岩块和球形岩块这几类几何上规则的基质岩块的非定常流动。Najurieta进一步发展此模型以解释在压力降落、压力恢复或在井间干扰测试时得到的试井资料。Pollard模型假设在非定常条件下，压力动态是裂缝油藏中的三个区域的相互作用结果。第一个区域是井筒周围的裂缝网络；第二个区域是油藏的（远离井筒的）整个裂缝网络；第三个区域是向裂缝供应流体的基质。后两个区域与已经提到过的裂缝-基质系统相似，但压力降落开始时波及井筒周围的裂缝，然后波及到全油藏的裂缝网络。只有在第三个阶段，压力降落才与基质的压降有关。在压力降落后，基质开始将流体供给裂缝，流动过程迅速地变成拟定常状态。井筒中的压力降（作为相继事件的结果）。通过与常规油藏类比吧Pollard模型推广到估算其他参数有时是成功的，但往往产生相当大的误差。Odeh模型的基本假设与Warren-Root模型类似，唯一的差异就是重新定义了两类孔隙度。根据对裂缝油藏的基本资料的研究，Odeh得出结论：两种系统（裂缝和基质）的储存能力很相似，以致非定常特性将趋近于常规油藏而停止。这样，在进一步的讨论中，Odeh模型将归入通常称为常规油藏模型的一类。裂缝基质图1-2Kazemi模型示意图41.3本文的研究工作本文对裂缝性低渗透油藏进行了详细的油藏描述，并在此基础上针对平面上方向性强、裂缝以高角度缝为主、一般不能形成裂缝网络的低渗透砂岩储层，以平行板理论为基础，利用渗透率张