基于数字岩心和孔隙网络模型的页岩油流动规律研究摘要
随着常规油气资源的日趋枯竭,页岩油气资源的开发越来越受到重视。与常规储层不同,页岩中的大多数孔隙都属于纳米孔隙,而液体在纳米孔隙中的流动机理会出现变化,这些会给页岩在孔隙结构表征和流体流动模拟等方面带来了较大的困难。本文结合数字岩心技术和孔隙网络模型对页岩中液体的微观渗流规律展开研究。首先,基于SEM扫描实验得到的二维图像,利用MCMC方法进行数值三维重构,得到页岩的数字岩心,并提取孔隙网络模型,分析页岩的孔隙结构特征。然后利用格子Boltzmann方法模拟从数字岩心中截取的子单元体的渗透率,分析孔隙结构参数对于渗透率的影响,建立基质孔隙结构和渗透率之间的关系。再在数字岩心基础模型中添加微裂缝,模拟裂缝-孔隙双重系统的渗透率,定量分析微裂缝对页岩渗透率的影响。最后,构建带滑移边界条件的N-S模型模拟单纳米管中液体的渗流规律,分析液固作用、纳米管形状及大小对流动的影响,并修正传导率公式。研究结果表明,利用MCMC方法构建的页岩三维数字岩心能够较好的还原页岩孔隙结构特征;页岩基质孔隙渗透率受基质孔隙度、孔喉半径大小的影响较大,且与孔隙度、孔喉半径的平方呈现线性关系,而迂曲度和配位数对渗透率的影响较小;微裂缝对岩心的渗透率有较大的贡献,随着微裂缝长度的增加,岩心整体渗透率先呈现线性增长,后转变为指数增长,在裂缝长度较短的时候,渗透率和裂缝的开度、密度均呈现一定的线性关系;液固作用、纳米通道的形状和大小均对液体在纳米管中的流动规律产生影响,且纳米通道的形状越复杂、通道半径越小,则液固作用带来的影响越大;页岩孔网的表观渗透率随着壁面润湿角的变大不断增加,相比于不考虑液固作用时,表观渗透率在强润湿壁面中有所下降,而在弱润湿壁面中则会明显增加,大约可增加1个数量级。本文利用数值模拟方法揭示了液体在页岩三维多孔介质中的微观渗流规律及其影响因素,为页岩油藏的开发提供了理论依据。
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