规则飞行路径和飞行时间的流动不均匀的多孔介质渗透率和孔隙度

文摘

多孔介质如油气藏可能是由各种各样的岩石具有不同孔隙度和渗透率。我们的研究显示在合成算法和数值模拟,任何特定的流型多孔介质,假设恒定的流体性质和标准化的边界和初始条件,不受任何空间孔隙度变化的影响,但只会根据不同空间通透性改变。相比之下,沿着流线的飞行时间将受到渗透率和孔隙度的影响,尽管在相反的方向。提出了一种理论框架流可视化的证据。一系列战略选择流线模拟,包括系统的孔隙度和渗透率的空间变化,可视化各自对飞行的飞行路径和时间的影响。两个实用的规则制定。规则1州渗透率的增加减少飞行时间,而孔隙度的增加增加了飞行时间。规则2州的渗透率独特的控制飞行路径多孔介质的流体流动;当地的孔隙度变化不影响优化路径。这两个规则是必不可少的理解流体传输机制,因此他们的严格的验证是理所当然的。

1。介绍

流分析在宏观尺度多孔介质是由达西定律。当地的通量和速度控制孔隙率和渗透率等储层参数和流体性质如密度和粘度。然而,渗透率和孔隙度不直接连接,由其正式定义和量纲单位。事实上,孔隙度(孔隙空间的一部分)是一个静态材料多孔介质的性质。渗透率[m²)是一个独立的动态缩放参数相关的达西定律的流体传输通量[m⁻³年代¹通过单位面积[m]²)的比率应用压力梯度(Pa m⁻¹)和传输流体的动态粘度(Pa s]。

虽然身体上独立,经常存在渗透率和孔隙度之间的实证关系对于一个给定的多孔介质(1- - - - - -4]。著名的卡曼-科泽尼无量纲形式的孔隙度和渗透率的关系链接使用特征流管尺寸缩放(5- - - - - -7]。卡曼-科泽尼关系是一个实用价值有限的理论模型对储层岩石类型组成的异常高孔隙度和渗透率相对较低8,9]。例如,图1(一)显示了一个微观的硅藻土碳酸盐,相对较高的孔隙度(~ 60%)结合非常低渗透(~ 1 mD)。在实践中,储层属性通常是由某些岩石类型与岩石物性的属性关联渗透率和孔隙度在某些领域(图1 (b))。

达西定律渗透特性,但孔隙度并不直接出现。然而,运动方程包括渗透率和孔隙度、预测的重要参数,分别流路径(FP)和飞行时间(TOF)多孔介质流体运输的10,11]。流体性质也可能使任何流分析在多孔介质温度和压力影响改变粘度,密度,和相行为。但是,如果我们假设恒定的粘度和单相,不可压缩流体,流体性质可能只引起的压力变化,但这些不会影响任何流程或流量当井注入恒定速率。与单相储层空间,等粘度的和不可压缩流体,流体性质,但只有渗透率和孔隙度之间的控制流路径和飞行时间的任何数组注入井和生产井。我们将精心制作的渗透率和孔隙度的细节与FP和TOF在本文的其余部分。

虽然对于任何特定的岩石类型高渗透率通常与高孔隙度(图1 (b)每个独立),这些参数影响TOF相反的方向。飞行时间的变化与孔隙度:气流速度加快时,孔隙度减小(从而缩短TOF)和流动减慢时,孔隙度增加(从而延长TOF)。对于渗透率产生相反的效果:流加速当渗透率升高和降低渗透率降低。相应的对TOF表示在图的影响1 (b)渗透率和孔隙度的轴。

有相当大的风险在实际情况得出过于快速的结论。考虑一个简单的偶极子组成的一个喷射器,一个生产者(图2(一个))与水突破比预期快得多(其实两倍,图2 (b)):有几种可能的解释。一个结论是,平均储层渗透率(实际上因子2)高于最初的假设。然而,另一个同样有效的解释可能是,磁导率的假设是正确的,但孔隙度,洪水也影响飞行时间和到达时间,只是最初假定值的1/2。三分之一的解释是,被低估了50%,孔隙度渗透率高估了25%。

在另一个例子,考虑一个局部区域的流动更快,如水力裂缝连接两个纵向垂直井在图3。流线是集中在高电导性骨折,这可以很容易地解释为增加孔隙度和渗透率的结果(由于压裂过程)。然而,仔细评估表明,流线失败变成一个液压骨折只是因为当地渗透率的增加。孔隙度变化不影响优化路径。任何孔隙度增加只会缓慢的流量液压骨折但不负责任何分歧或流线的收敛。

我们的研究将提供一套实用的规则中强调人物的关系2和3,有明确的理论证明和数值实验验证。在我们看来,结合理论推导与数值方程和可视化为特定情况下的编码是至关重要的。我们说明这些基本的流体在多孔介质孔隙率和渗透率与异构(各向同性和各向异性的情况下),使用系统流可视化集成的基础上三个软件包,校准与一个独立的分析描述。除了上面给出的一般原理,讨论提供了实验室研究渗透率各向异性的例子,渗透率和孔隙度是主要的焦点是不充分的。

2。研究方法

2.1。水库和设计

基本流程可视化模型使用注射器和5生产商在直线驱动装置(图4)几何相似基准分析模型(用于我们的早期研究13]。井流利率是固定的,随着时间的推移,流在稳定状态,在这种情况下,流线重合的pathlines流。简洁,不失一般性,我们假设以下属性储层。横向流空间相对较大,我们假设没有垂直速度梯度薄储层。本质上我们有一个2 d流空间但可以占体积通量通过假设单元储层空间的厚度。横向流空间是足够大,以避免任何边界对简化模式的影响。在活塞式驱替流体发生油水接触,这样我们研究单相流(图题4)。这是需要为了能够专注于对外交政策的影响和TOF由于当地渗透率的变化,孔隙度、各向异性多孔介质和流体粘度的变化。

先前的理论研究和现场实验表明,注入流体和生产之间的关系并不总是简单的(14,15]。简化模拟的基本优点是生产率可以被解释为流体的流量进行概述的廉管道通过离散成捆的流线进入(Morel-Seytoux 196516- - - - - -21])。一个优秀的回顾廉管道储层模型已经由蒂埃尔(22)和蒂埃尔et al。23]。帕森斯(24)是第一个考虑渗透率各向异性,这大大改变了回收率比各向同性的水库。定向山峰突出高渗透通道互连系数的水库,反之亦然。一个优势流为基础分配(25)在分配因素基于固定廉管道所谓的飞行时间模型(26),占在电容等瞬变流动效应和自闭,加密钻井,注射速率的变化,和/或压力下降。

多孔介质的孔隙度可以分为连接的孔隙度和孔隙度。连接孔隙度可以被定义为流体的体积的比值,可以流入岩石,而液体不能访问无关的毛孔。在这项研究中,我们假设孔隙度与孔隙度。在我们目前的研究中,我们避免任何瞬态效果实行固定,蠕动流和假设不可压缩液体。在这种假设下,流速的注射器和生产者将保持不变。FP是由粒子固定的路径为瞬态流动和稳定流动的流线。我们的工作提供了这样的事实证明和验证TOF由集成控制流体粒子的速度沿着飞行路径。

2.2。规模的研究

在多孔介质中,材料是均匀的在1毫米的规模可能在100米的规模存在异构性问题。非常规储层需要处理多尺度问题由于在页岩油气储层渗透率很低。在微观层面,流体可能表现为非达西流经典的达西定律不再站。更好的非达西流模型,提出了不同的工具和流方程来模拟原子的扩散现象;例如,部分扩散方程提出了取代古典扩散方程(27- - - - - -32]。介绍了分数递减曲线模型率分析和生产预测(33,34]。

虽然新工具可能是有用的对于一些非常规储层中,目前,对于石油行业最受欢迎的模型和仿真器,传统的流方程如静止的斯托克斯流包括达西定律仍被广泛地使用。这些方程通常是建立在连续介质力学,这是基于假设大部分属性如渗透率、密度、孔隙度,变化不断,在宏观尺度上的连续体(通常毫米至千米)。在连续介质力学中,连续的每一点,每个特定体积性质是由平均代表性体积单元(35]。在目前的研究中,我们在宏观尺度,认为达西定律。

2.3。理论推导

下面我们将介绍我们的论点的理论证明孔隙度不影响飞行路径简化概括,而孔隙度和渗透率都影响飞行时间。这种洞察力遵循从抽象的两个规则假定:规则1州渗透率降低了飞行时间的增加,而孔隙度增加飞行时间的增加。规则2州渗透率独特控制流体在多孔介质的飞行路径;当地的孔隙度变化不影响优化路径。

我们将首先提供明确的理论证明上述规则。物理参数,控制流线轨迹和飞行时间仅仅是由于储层性质和初始条件。静止不动的,首先,考虑下面的斯托克斯方程蠕动流的不可压缩流体(35]: 在哪里粘度,的速度吗方向,中的重力组件吗方向,是压力。多孔介质,粘滞阻力不仅影响粘度和压力梯度也受到属性捕获的多孔介质的孔隙度, ,和渗透率张量, : 表达哪些参数控制的速度方向,把(1 b)双方的和除以 : 从(1 c),我们可以看到,在一定压力梯度的流体速度是线性相关的渗透率和孔隙度和流体粘度成反比。

如果接下来我们用双方的(1 c),我们得到的体积流量方向: 在各向同性多孔介质渗透率张量的非对角元素为零和对角线元素是相同的,所以我们到达共同的达西定律: 相应地,速度矢量将给定的压力梯度是由 这是类似于(1 c)。方程(2 b)表明,速度是线性正比于渗透率和孔隙度成反比,即按照规则1。

显示规则1更直接,/孔隙度和渗透率的关系TOF派生。众所周知,飞行时间, ,被定义为(11] 在哪里是沿着流线空间距离。结合(2 b),我们可以看到,在一定压力梯度和给定的流体粘度飞行时间与渗透率和孔隙度: 再次我们可以理性空间孔隙度或粘度的变化将导致只有一个比例的变化 ,由于表达式(3 b)可以简化成(忽略重力影响) 在恒定的会计对于一个给定的压力梯度、孔隙度和粘度。方程(3 c)直接表明TOF线性相关时孔隙度(快到来由于流减少)。飞行时间较短的高渗透性,逆线性关系。因此,孔隙度和渗透率有相反的影响TOF(规则1)。

另一种表达与速度场流函数;在2 d的情况下,我们有以下对应关系: 对于一个给定的简化模式保持不变在整个二维流动空间,绝对速度的比例可能会改变,但是两个速度向量组件可能不会改变。

结合表达式(2 b)和(3 d)给下面的速度向量组件之间的关系和水库的任何空间的变化属性: 我们考虑一个2 d问题在一个水平面并承担重力组件不空间变化对流动的规模,因此可以忽略(例如, )。请注意,在我们目前的研究各向同性。流体粘度保持不变和不可压缩流意味着特殊密度变化不可能发生:=常数。结合表达式(4)和(4 b)用给定的假设结果在接下来的储层的空间流线切线和属性之间的关系: 对于一个给定的压力场任何空间孔隙度的变化将导致只有一个比例的变化更多的解释(见附录);这一比率 将保持不变, ,由于它(4摄氏度)可以简化为 方程(4 d)表明,速度场和隐含粒子路径(稳定流动流线)只会影响渗透率的空间变化;没有与孔隙度的关系。这支持规则2。

后呈现和展示的理论发展在前面的段落,接下来,我们将使用数值实验验证推断流线轨迹模式和渗透率之间的关系(见(4 d)和飞行时间的控制因素(孔隙度和渗透率(见(3 c)))。我们系统的储层模拟的优势在于简化模式和飞行时间轮廓可以可视化系统的方式。没有这样的可视化的流线轨迹控制输入参数,一个无法轻易验证简化路径是否受到局部孔隙度变化的影响。类似的好处时验证影响飞行时间由于空间孔隙度和渗透率的变化。此外,我们还表明,对于特定的恒压在水库速度场独立于流体粘度,但压力场的变化会改变孔隙度、渗透率、和/或粘度(见附录)。

2.4。数值模型设计

我们的流动显示实验使用一个数值简化跟踪算法,它允许飞行时间的比较以及简化模式推进洪水面前,就影响储层性质的变化。用于我们的实验的基本数据表中列出1。

数值优化算法计算TOF信息用描述的方法在Datta-Gupta和王11和左等。33,34),这是一个扩展的波洛克的41)解决方案。根据提供的数据表1在ECLIPSE中,我们首先设计了模型获取储层压力和流速等结果在所有六个面的每一个细胞。接下来我们运行简化算法得到简化跟踪结果,然后进口海燕流线形象化。下面的数值简化跟踪方法用于系统地调查和可视化TOF孔隙度和渗透率分布的影响和FP与异构多孔介质渗透率和孔隙度。基本设计采用5喷油器和5生产者在一个直线驱动装置几何相似基准测试和分析模型(用于我们的早期研究13,42]。我们限制我们的分析二维可视化的发展水平储层描述,如图4。

2.5。数值模型验证

对于简单的储层模型尤其是如果它是均匀的多孔介质和简单的注射器和生产者位置如图4、另一种分析简化方法可以应用于计算FP和TOF (13,42- - - - - -45]。分析简化方法是基于复杂的潜力和使用强度计算流速/位置的点光源(注射器)和水槽(生产者)由以下公式13]: 在哪里是每个点光源的强度/水槽和吗是每个源/汇的位置。使用(5)结合一阶欧拉计划 流线轨迹和飞行时间轮廓可以计算。

分析简化方法和数值优化算法旨在在我们先前的研究[13,42]。数值优化方案在目前的研究中使用先进的油藏模拟器集成复杂的功能,如能力占异构性问题和其他复杂地质储层的属性。这种模拟器是非常适合测试对外交政策的影响和TOF的渗透率和孔隙度的变化。本研究的完整性,它包括两种方法之间的比较。数据5(一个)和5 (b)是分析简化结果和数值优化结果均质储层,分别。数据5 (c)和5 (d)相应的结果与异构渗透率储层分布,即高渗透率分布(1000 mD和100 mD)之间的区域预告/ I5和P4 / P5。流线轨迹(FP)和TOF匹配很好(见[13]更多细节简化轨迹和飞行时间的匹配轮廓)。

2.6。模型设计的数值实验验证

我们的研究的目的是探讨孔隙率和渗透率的影响在FP和TOF一些系统地设计了数值实验。合成的模拟,我们可以检查断言渗透率降低了飞行时间的增加,而孔隙度增加飞行时间的增加(1)规则。渗透率独特控制流体在多孔介质的飞行路径;当地的孔隙度变化不影响优化路径(规则2)。

第一系列的实验是由异构水库包括各向同性域与渗透率和孔隙度对比。情况下是一个水库,均匀渗透和同质孔隙度分布。案例B是一个水库,均匀渗透和异构孔隙度分布。案例C是低渗透率的储层与小域高渗透矩阵:矩阵孔隙度保持不变,但孔隙度低渗透率域是不同的,在这种低渗透领域TOF仍然可以平等的渗透率越高的领域。例D是高渗透率的储层与小域低渗透矩阵:矩阵孔隙度保持不变,但孔隙度渗透率越高领域的不同显示影响TOF等低渗透的领域仍然可以平等的低渗透率域。

第二个一系列的实验是由流线跟踪情况下包括定向渗透率的各向异性,同时保持孔隙率常数和各向同性情况下。例E包括渗透率各向异性。情况下F包括倾斜的渗透率区域。情况下克包括多层异构渗透率区域。例H包括多层异构孔隙度区。

2.7。均匀和非均匀各向同性的水库

本节提出了流动可视化的结果包括域与渗透率和孔隙度的对比。首先是均匀的基本情况,与储层和设计参数中指定的表1。

2.7.1。案例一:均匀渗透和同质孔隙度

流的可视化图6(一)是基本情况储层渗透率和孔隙度均统一在整个流空间。注水是低的注射器和生产发生在5生产井附近横向对齐图像的上半部分空间。流线(红色曲线)连接一个或多个双喷油器和生产井。的进步注水前缘的概述的黄色TOF轮廓。进一步细分的飞行时间轮廓的位置通过注水初期是由彩虹颜色,TOF的规模为每个模拟案例(图给出6(一)- - - - - -6 (c))。

图6 (b)保持不变但双打孔隙度渗透率从10%提高到20%,由于飞行时间速度降低一半和TOF双打(图6 (b))。然而,图的简化模式6 (b)区别,如图3(a)。进一步增加20 - 40%的孔隙度确认TOF和孔隙度(图之间的线性关系6 (c))。注意,简化数据的路径6(一)- - - - - -6 (c)保持相同,尽管孔隙度变化。

2.7.2。例B:齐次渗透率和非均匀孔隙度分布

我们接下来继续渗透性常数在整个储层孔隙度被认为是异类,由两个不同的域,孔隙度,分别高于周围的水库。低孔隙度结果的领域在当地缩短TOF(图7流的,黄色框)由于超速低孔隙度域。域的高孔隙度的结果在当地增加TOF(图7放缓,蓝框)由于流的高孔隙度域。无论哪种情况,简化模式的影响;流线的路径是完全取决于渗透率分布。这是在协议与简化折射定律,说流线只有当流体穿过边界影响渗透率对比(35]。我们流模拟可视化确切,孔隙度变化不影响流线概述的飞行路径。然而,飞行时间与孔隙度的变化(图按比例会有所不同7)。

2.7.3。案例C:小域较低的渗透率

整个储层孔隙度保持不变,除了一个低渗透域(矩形区域)之间的注射器和生产井的孔隙度是系统但均匀变化的附加影响TOF等低渗透的领域。例如,高渗透带将发散的流线,这样更流线交叉渗透率越高域(图8(一个))。如果在多孔介质孔隙度保持不变(20%,在我们的基本情况),慢流体吞吐量在低渗透区结果在长TOF流体流经区域的通量下降。流线是异构的不同区域由于流体流动放缓(图8(一个))。当孔隙度低渗透率域从20%调整到5%,减少低渗透TOF的域(图8 (b))。减少飞行时间由于低渗透区是反击时这些区域孔隙度相对较低,缩短了TOF的加速了流体流动。流速度增加的原因是,与不变但渗透率低孔隙度相同的流体通量需要穿过一个小空间。更少的空间减少了TOF和孔隙度下降能够充分应对低渗透率的影响(图8 (b))。数据的简化模式8(一个)和8 (b)是相同的;轻微的外观上的差异是由于不同的粒子束被跟踪每个流模拟。图8 (c)说明TOF可以进一步增加(TOF)长(比图的基本情况8(一个))当异构地区孔隙度从20%调整到80%。较大的孔隙度会导致进一步增加TOF尽管低渗透率在中央异质性。

第2.7.4。例D:小域高渗透率

数据8(一个)- - - - - -8 (c)说明渗透率相对较低的影响异构区设置在高渗透矩阵。我们现在考虑渗透率相对较高的反例异构域包围一个不透水的矩阵。流线是异构融合区由于流体流动的加速(图9(一个))。减少了TOF在高渗透带的有效疏异构域和周围的水库是相等的。接下来,基质孔隙度保持不变,但孔隙度渗透率高域是不同的展示对TOF孔隙度变化的影响在这样高渗透率域。当孔隙度低渗透率域从20%调整到80%,高导磁率的增加TOF域(图9 (b))。飞行时间的增加由于高渗透区域反击当这样的区域有一个相对较高的孔隙度,这就增加了TOF减慢流体流动。流动速度降低的原因是不变但渗透率高孔隙度相同的流体通量需要跨越更大的空间。更多的空间减缓了TOF和孔隙度变化完全计数器的影响更大的渗透(图9 (b))。数据的简化模式9(一个)和9 (b)是相同的;轻微的外观上的差异是由于不同的粒子束被跟踪每个流模拟。图9 (c)进一步说明了TOF可以系例图9(一个)当孔隙度从20%调整到5%。

2.8。定向渗透率各向异性

本节讨论的结果与定向渗透率各向异性储层在保持整个储层孔隙度常数。

2.8.1发布。例E:渗透率各向异性

众所周知的早期作品Muskat [46,47),流线将受渗透率各向异性的影响。数据10 ()和10 (b)想象两种情况下的渗透率各向异性。渗透率各向异性的方向正常的一般流向直线驱动器将减缓水洪水由于向外迁移的流线和同质均匀渗透图8。相比之下,渗透率各向异性的高渗透率方向与一般的流动方向的直线传动系水洪水推进与流线相互平行运行也更接近相比图的基本情况8。水洪水设计策略时应考虑到这些影响区域主要的渗透率各向异性发生在水库。更多的结果和渗透率各向异性测量结果可以在表中找到2在讨论。

2.8.2。F:倾斜的不均匀渗透区

在许多情况下当地渗透率各向异性可能发生。在碎屑沉积物,可能发生的骨折和断裂带,这可以增加渗透率由于dilational效果,或减少渗透,例如,由于粘土涂片。例如,carbonate-bearing断层可以被视为破坏区域的相对渗透率提高2个数量级的未损坏的原岩(48]。在许多其他情况下,偏应力的不均匀分布也可能导致当地渗透率各向异性。对流动的影响dilational骨折增加渗透率如图(11日)。斜高渗透带折射出流线。TOF是缩短整个断裂带流得越快。最右边的制作人看到第一个水突破。图11 (b)说明了低渗透区域的影响,导致流线折射这些与断层的趋势一致。角变化的简化取向是简化折射定律(49]。

2.8.3。G:多层异构渗透率区域与高导电性差异

我们最后的模拟数据所示12(一个)和12 (b)。在这个例子中,我们使用相同的基本情况如表中定义1,但我们添加四个额外的低渗层等(如粘土)的灰色用什么数据12(一个)和12 (b)。我们假设一个水平高渗透率表(例如,砂)和垂直流动壁垒和挡板组成的低渗透泥土墙壁,防止流体流动,除了粘土/页岩中的某些空白墙,假设扩张骨折装满沙子。数据之间的差异12(一个)和12 (b)我们只有一个差距图吗12 (b)而两个空白图12(一个)。另外,模型图12 (b)可能被解释为代表孔隙规模效应,最短的简化连接提供最快的飞行路径。相应的简化结果如图12 (c)和12 (d)分别从本质上我们可以看到,更多的曲折的飞行路径有一个长时间的飞行。左边的飞行时间图模型12 (d)几乎是在图的一样吗12 (c),但正确的部分将有更长的飞行时间由于缺失的空白黏土墙顶部。从本质上讲,通量的贡献从右边的三个喷油器室1的图12 (d)不能及时到达这一差距。我们还准备了两个洪水平流进步的动画人物12 (c)和12 (d)洪水,可视化动态迁移(本文作为辅助材料提供)。

相应的压力地图数据的模型12(一个)和12 (b)给出了数据12 (e)和12 (f)。这些压力地图的最有趣的方面是三沙隔间之间的大压差或说快速压降在每个黏土墙。例如,在图模型12 (e)喷油器附近的砂舱(室1)有一个相对统一的压力在10000 psi,而在第二节砂(舱2)的压力下降到大约5500 psi,和附近的舱生产商(舱3)有一个相对统一的压力在500 psi。不存在任何隔间的压力将下降大约线性与喷油器和生产者之间的距离。我们的新发现是,缩小高导磁率隔间之间流管道(数字12(一个)- - - - - -12 (f)),压力梯度变得集中在狭窄的车厢之间的连接。领域发展的含义是,超压可能发生在低舱和制服,高压,这可能造成钻井风险当加密井计划。

隔间可能自己也或多或少地均匀的压力分布。图12 (f)说明当中央砂流连接部分(舱2)到邻近的上游高压舱(室1)不太受到的限制比邻近的下游低压舱(室3),中央砂部分的压力可能是部分接近相邻的高压部分。压力在中部砂(舱2)图12 (f)范围在8000和6000 psi,而同样的压力舱图12 (e)在5500 psi或多或少是统一的。

微分压力的影响分别画中人物(13日)- - - - - -13 (d)沿着四行AB与压力资料,CD, EF和GH表示数据12 (e)和12 (f)。压力资料行AB和CD(数字(13日)和13 (b))是相同的。这些制服的压力资料是由于初始条件的对称性以及隔间的边界图12 (e)。相比之下,图的情况下12 (f)、压力资料在隔间2和3不同横向如下的两个压力配置文件数据13 (c)和13 (d)。

2.8.4。例H:多层异构孔隙度区与高导电性差异

H使用相同的分层水库对于案件G,但强调了非均匀孔隙度分布的影响在FP和TOF。水库仍分为分层区域,灰色区域(图12(一个))有较高的孔隙度,20%,白色区域孔隙度较低,为5%。然而,与100年跨层渗透率分布是均匀的。

数值简化工作流对水库应用设置见图12(一个)和12 (b)。相应的FP和TOF绘制数据的结果(14日)和14 (b)。因为这两种情况下的渗透率分布是均匀的,精简的轨迹是相同的。图(14日)显示流运行更快的通过两个差距降低了孔隙度和快速到达生产井。在图14 (b),第二种情况下只有一个差距显示了两个相似的结果低缺口,但流运行慢没有第二差距没有孔隙度发生变化。

3所示。讨论

在这项研究中,飞行时间和流量之间的关系路径在多孔介质孔隙率和渗透率的空间变化推导和说明,从理论上和数值。两个基本规则制定捕获的本质关系。

我们的研究的主要结论,基于仔细的派生和系统设计简化模拟,仅是渗透率分布控制流线的空间分布。孔隙度对飞行时间有影响,但不影响优化路径。这些不是琐事的结论,尽管许多实践者可能经验对这些关系的理解,我们知道没有系统性论述的一个显式的理论证明和证实数值实验验证以下规则。规则1州渗透率降低了飞行时间的增加,而孔隙度增加飞行时间的增加。规则2在我们目前的研究状态,渗透率独特控制流体在多孔介质的飞行路径;当地的孔隙度变化不影响优化路径。

虽然这两个规则是通用的,适用于任何多孔介质,我们研究的动力主要来自于页岩油气生产的兴趣不断增长,特别是当研究各向异性的影响织物水库流,我们两个规则适用。例如,石油和天然气从页岩地层中复苏的出现导致了新的兴趣的实验室测量各向异性渗透率页岩主要页岩中样本的属性(如鹰福特,巴内特在美国,和新兴的戏剧在其他地方,例如,Longmaxi形成,四川盆地,中国,和Vaca Muerta,阿根廷)。大量研究详细的渗透率属性(例如,37,39])。例如,在锅等。39),作者测量了页岩储层可能有一个水平渗透率(200)垂直渗透率的25倍(约8 nD),和Mokhtari称Tutuncu [37)表明,水平渗透率几乎是垂直渗透率的4倍。更多的渗透率测量结果表2。

我们的模拟情况下E和F使用渗透率各向异性的比率5和10个,分别是保守的各向异性因素相比,表中给出的范围值2。我们的研究强调,渗透率确实是重要的建模流体迁移路径在任何储层由于其对流体速度的空间分布的影响和今后控制流路径的外观。鉴于页岩渗透率各向异性强层所有迁移的碳氢化合物和其他储层流体通过岩石矩阵空间可能会发生在流路径与各向异性平面作为我们的实验表明,几乎没有可能发生正常流向这样的表面(图11 (b))。我们的流动可视化提供了令人信服的证据理论断言,除了渗透率、孔隙度需要知道准确,为了能够可靠模型等水库的飞行时间。

我们模拟的流砂隔间隔开页岩墙(数字12和13)透露,这样的隔间之间的流动渠道作为压力与陡峭的压力梯度和快速流量阀门管道,而压力砂箱内保持相对统一的(图12 (e))。当相邻的两个高压管道连接到一个区上游比下游低压区,中央储层舱将部分超压(图12 (f))。这一发现为未来的研究提供了空间模型发生超压区常见shale-rich形成基于我们的简化模型和压力流体迁移等区域。这种超压页岩提供钻井危害,在陆上非常规石油和天然气扮演(50- - - - - -53),在其中的一个主要水库离岸(威尔科克斯的形成,墨西哥湾)粘土砂隔间之间的壁垒,阻碍限制流体流动(54]。

附录的相关的发现是,假定常数喷射器利率水库中,产生的压力增加粘度的液体。压力也会增加因减少(s)在当地的渗透率和孔隙度。

进一步了解从我们流模拟,获得较大的孔隙空间增加停留时间的流体通过孔(TOF放缓如此高的孔隙度区)。我们的研究结果还揭示酸injectates的停留时间。例如,酸的刺激会更有效地与高孔隙度反应区。一个常见的猜想是更高的酸化过程的影响是由于大量酸或更大的接触面积可用于酸仿真。但我们的研究结果更高的酸效应也可以延长停留时间的结果在高孔隙度空间。同时,酸注射可能达到生产井更快通过低孔隙度区和注入酸到高孔隙度空间(图慢得多8 (c))。此外,这些模型需要考虑化学反应渗透率和孔隙度的影响,因此可以完全改变随着时间的推移流分布。

突出显示的规则在我们的研究中也适用于简化研究生产力的优化和匹配的历史。几项研究已经完成,我们将简化解决方案应用于各种地热和碳氢化合物的生产系统,包括好位置的优化和生产速度,以获得最大的水席卷油排水卷(13,42,55,56]。例如,Weijermars et al。13]研究了直线驱动方案的波及效率五个喷油器和五个生产商在不同渗透率和孔隙度分布。按照我们目前的研究中,将收敛流动和运行更快通过一些更高渗透率区域,以便优化计划注入量设计甚至水前五个不同喷油器达到最大波及效率。Weijermars和van Harmelen [56]研究了扫描区域的进步与不透水断层注水对储层。此类故障的影响相当于无限低渗透区,这将导致流线轨迹绕过他的错。

4所示。结论

高保真油藏模拟,包括复杂的储层几何可能掩盖的一些系统的影响突出我们的系统研究。我们的结论是,渗透率和孔隙度都需要占在历史上生产力模型和储层物性参数的匹配过程,有以下原因:(1)空间渗透性变化影响的简化模式(如果流瞬态或粒子飞行路径)。(2)空间孔隙度变化不影响简化模式。(3)孔隙度变化,否则不变渗透率分布会影响飞行的时间,而不是简化模式。(4)当渗透率各向异性和/或异构,简化模式都受到影响。然而,任何空间孔隙度的变化会影响飞行时间不改变简化模式。(5)任何时间渗透率变化由于储层压实生产收益将完成简化迁移的生命周期。

否则除了渗透率和孔隙度的梯度各向同性域,空间各向异性渗透率可以独立影响生产力。各向异性和渗透率控制流(或飞机)的路径,导致分散或通道(图10)和不对称(图11)的流线。任何空间孔隙度跳跃或梯度会影响飞行时间(数字6- - - - - -9)。我们的合成流可视化可能更先进的油藏模拟研究提供有用的理论指导,在复杂的几何细节和空间非均质性和各向异性可能模糊模式,防止识别的一些见本研究系统的影响。

附录

压力和渗透率/粘度之间的关系

我们证明,当流体流量的注射器和生产者应该保持不变,储层压力的变化的变化成反比渗透率和粘度的变化比例。我们进行了两组实验。在第一组实验中,我们从100 mD不同渗透率值50 mD和25。在第二组,水和油的粘度对比是保持不变但绝对值变化从0.5 cp / cp 1 cp / 4 cp和2 cp / 8 cp。总结了导致的压力变化表3;相应的压力分布映射图15。从图15,我们得出这样的结论:压力与渗透率的变化会相应的改变和/或粘度。类似的实验已经完成确认同样的结论也适用于压力和孔隙度之间的关系。

命名法

:	孔隙度
:	速度矢量
:	的速度方向
:	的速度方向
:	的速度方向
:	密度
:	压力
:	总压缩系数
:	动态粘滞度
:	磁导率
:	组件的渗透率张量
:	重力的方向
:	体积通量的方向
:	最初的气体流速
:	在2 d流函数
:	飞行时间
:	沿着流线空间距离。

SI公制转换因素

英尺×3.048e−1	= m
×2.832e−02	=
cp×1.0e−03	= Pa·s
psi×6.895e+ 00	= kPa
mD×9.869e−16	=
nD×1e−6	=。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

利华国际左欣然承认金融支持德州农工大学联合工业项目的成员,MCERI(模型校准和有效储层成像)。这项研究是由启动资金从德克萨斯农工工程实验(t恤)提供给通讯作者。

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