【摘 要】
：
本文以揭示致密-低渗储层中高压气体异常渗流机理和规律为目标,开展了高压气体微尺度流动实验,研究了高压气体的微尺度流动规律及其对渗流的影响。为解决高温高压气体微尺度流动和渗流研究对气体粘度实测数据的迫切需求和高精度要求,本文突破传统毛管测粘法中Hagen-Poiseuille公式引入气体滑移、压缩和端面修正的研究思路,发明了高温高压气体微管测粘方法。以氮气为例,采用高压微压差和微流量测量专利技术,实
【基金项目】
：
国家自然科学基金重点项目（51334007）；
论文部分内容阅读
本文以揭示致密-低渗储层中高压气体异常渗流机理和规律为目标,开展了高压气体微尺度流动实验,研究了高压气体的微尺度流动规律及其对渗流的影响。为解决高温高压气体微尺度流动和渗流研究对气体粘度实测数据的迫切需求和高精度要求,本文突破传统毛管测粘法中Hagen-Poiseuille公式引入气体滑移、压缩和端面修正的研究思路,发明了高温高压气体微管测粘方法。以氮气为例,采用高压微压差和微流量测量专利技术,实现了高压气体粘度在微管中的低速测量;基于实验规律,确定了可忽略滑移效应的最小管径管径dsc,可忽略压缩效应的最大压力梯度Dpc和可忽略端面效应的最大流速vc、最大管径dec和最小管长Lc。在流速v≤vc、管径dsc≤d≤dec、管长L≥Lc和压力梯度Dp≤Dpc范围内,可用无修正的Hagen-Poiseuille公式作为气体粘度的测量原理;据此发明了高温高压气体微管测粘仪。应用该测粘仪测量了25～60℃、0.3～40MPa的N2粘度,实测粘度与NIST数据库中的N2粘度测量值吻合很好,相对误差小于1.2%。采用集成了高压微压差测量和高压微流量测量等专利技术的微管流动实验装置,首次完成了N2在内径为1～100μm微管中的高压流动实验。结果表明,在内径足够小的微管中,高压气体的流动呈现与低压气体滑移理论相悖的微尺度“负滑移”现象,表现为在特定的压力梯度下,表征微管流实测流量与Hagen-Poiseuille理论流量偏差程度的流量系数Cf<<1.0。随着管径的增大、压力的增大,Cf急剧减小;随着压力梯度的增大,流量系数Cf增大,并逐渐趋向于1.0。同时发现微管中端面效应和压缩效应对流动的影响和大尺度条件下的管流具有很大的不同。随着流速的增加、管径的减小,端面效应引起的流动附加压差△pend增大,而在低流速范围里压力对△pend的影响不大,在高流速的范围里压力对△pend的影响逐渐增大,压力越高△pend越大,而温度对△pend的影响不明显。常规尺度流动中压缩效应影响可忽略不计的判定标准（Ma<0.3）,不适用于气体的微尺度流动。建立了孔喉物理实验模型,进行了氮气在孔喉模型中的流动实验,研究了孔喉单元中孔喉局部阻力的相关规律,发现在储层高压条件下,流速越低孔喉局部阻力对流动的影响越小,在低流速条件下,压力升高对孔喉局部阻力的影响不大,并建立了相应的计算模型。综合应用孔喉局部阻力和微尺度“负滑移”模型,建立了致密-低渗储层孔喉束渗流模型。基于该模型对致密-低渗储层中高压气体渗流规律进行了模拟计算,发现在不同的条件下,影响气体渗流阻力的因素并不相同。在储层低速渗流条件下,高压气体微尺度“负滑移”效应起主导作用,而当流速较大时,孔喉局部阻力对流动的影响更为显著。
其他文献
声波测井仪器一般都由声波发射声系、声波接收声系和信号处理系统组成并进行协调工作。为了采用多信息融合的方法,减少测井解释的不确定性,现代仪器开始向大规模复杂阵列化方向发展。仪器阵列化声系的有效性直接决定测井作业的成败,器件的一致性影响测量的精度和可信度,井下高温高压环境对仪器的稳定性和可靠性也提出了很高的要求。与此同时,仪器的阵列化也增加了组装调试和维修的难度与复杂度。针对此问题,本文主要研究和开发
与一般理想化模型不同,天然岩体中包含有大量缺陷,天然裂缝作为其中一种大量分布于岩体中。裂缝群的存在会对岩石的力学性质产生不同的影响。目前对于岩石断裂的研究大部分集中于线弹性及弹塑性模型,较少从裂缝群的影响角度研究岩石的断裂问题。本文从受压条件下的天然裂缝群的响应入手,研究了其与岩石部分力学参数之间的关系。而后通过水力压裂室内试验及数值模拟进一步讨论了不同尺度下裂缝群对于岩石受压破坏及油气开采过程中
致密储层具有超低孔渗,需要通过体积压裂生成复杂裂缝系统作为油气产出通道。水力压裂裂缝网络的形成受到多因素控制,机理复杂,有待深入研究。声发射是岩石破裂释放的弹性波,具有破裂定位和破裂性质识别的能力,有助于揭示水力压裂缝网形成机理,评价人工裂缝的性质。但水力压裂裂缝扩展伴随的声发射能量低,在岩石中传播的衰减强,加上储层所具有的非均质和各向异性,使声发射数据分析具有很大的难度。声发射用于致密储层水力压
页岩气主要以游离气和吸附气储集在页岩孔隙中,其赋存状态受有机质含量、页岩孔隙和温压等因素控制。川南龙马溪组海相页岩沉积久远,并且经历了多期复杂构造运动,页岩地层的温度、压力条件和孔隙特征也不断发生改变,因而页岩气赋存状态也随之改变。本文通过野外剖面观察、测井分析、地球化学分析、页岩孔隙表征实验、页岩脉体包裹体实验及吸附实验等对页岩气赋存状态进行了研究,试图揭示页岩有机孔、无机孔演化规律,恢复地层古
特低渗裂缝性油藏基质渗透率低,裂缝是主要的渗流通道,而裂缝通常具有较强的压力敏感及各向异性特征。当油藏压力变化时,不同方向的裂缝会表现出不同的变形特征,导致油水渗流规律更加复杂,严重影响特低渗裂缝性油藏的水驱开发效果。本论文针对裂缝方向对裂缝压力敏感变形特征的影响,及其对特低渗裂缝性油藏渗流规律的影响进行研究,以期为此类油藏的开发调整提供新思路。首先基于相似理论建立了定容边界裂缝性介质渗流物理模拟
建筑工程作为一个老牌行业，存在着模式僵化的弊病。行业内部也逐渐意识到这个问题，所以创新的管理模式在建筑工程中的运用也逐渐被重视起来。基于这个背景，对创新模式在工程管理中的实践应用进行简要的探析，研究创新方法在工程管理中应用的方法和面临的问题。
由于地层测试器能够直接获得储层流体的第一手资料,因而受到广泛重视。随着页岩和致密油气成为勘探开发的重要目标,对地层测试器的流体取样以及压裂评价提出了新的需求和挑战。例如,在致密储层条件下,如何快速抽吸到地层的真实流体?如何准确评价和识别未抽吸到的地层流体性质?利用地层测试器,如何有效地评价定向压裂等,成为亟待解决的理论、方法、技术、工程和工艺问题。本博士论文,试图围绕上述需求和挑战,开展如下探索性
深部地层能源开发是我国能源的重大战略需求,鉴于深部地层岩石在高温高压的地质条件下会呈现显著的热塑性特征,亟待提出深部地层岩石热塑性断裂模型,并进一步揭示岩石的热塑性断裂特征,为安全高效开发深部高温储层能源提供理论基础。本文围绕深部地层岩石热塑性断裂模型及应用开展了系统研究,包括岩石热塑性本构模型,岩石热塑性断裂模型及断裂特征,高温岩石热塑性断裂特征的测试方法,以及热塑性断裂模型在高温岩石水力裂缝扩