考虑边界层影响的致密油藏渗流模型及应用

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1、中图分类号：TE348单位代码：11414学号：2013212550题目考虑边界层影响的致密油藏渗流模型及应用专业或领域石油与天然气工程研究方向油气田开发工程专业硕士生安娜指导教师程林松教授曹仁义讲师现场导师刘军锋高级工程师二○一六年五月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体己经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料，。对本研宄做出贡献的个人和集体均己在论文

2、中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果由作者和导师相应承担。宠辦＾作者签名：曰期：幸导师签名：豸冬碎卓日期：硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定：，使用方式包括但不限于学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于

3、保密范围，保密期限１年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意。作者签名：日期：一如导师签名：日期：４叫為—－Ｉ－摘要摘要致密油藏孔喉细微，广泛发育纳米级孔喉系统，流体流动时产生的边界层在微小喉道中所占比例很大，微尺度效应明显，导致非线性渗流特征严重，不满足一般的渗流规律。相比于低渗透油藏，致密油藏的非线性渗流特征研究较少，而且目前对非线性渗流特征的研究都是基于宏观现象之上，要想真正揭示其机理，必须从微尺度着手来研究。但目前，物理模拟研究尺度还远远达不到致密油藏的喉道半径范

4、围，需探索其他方法。研究表明，耗散粒子动力学（DPD）方法是研究纳米喉道流动的一种可行的技术方法。本文先对传统的DPD方法进行了力场改造，使之更符合实际微观作用，然后通过DPD方法建立了纳米喉道流动模型，模拟了物理模拟达不到的纳米级喉道流动，通过DPD模拟结果和实验联合分析，分析了纳米喉道中流体流动的微观机理，总结了边界层比例与喉道半径、压力梯度和流体粘度的关系，得到了边界层厚度的表征方法，研究了边界层变化特征，从而推导出考虑边界层的非线性渗流方程，量化了非线性渗流特征曲线的弯曲段，并提出了有效渗透率。在此基础之上，建立了基于边界层的非线性渗流数学模型，并

5、研究了考虑边界层的非线性渗流对致密油藏动用的影响。总的来说，本研究达到了两个目的，一是将DPD方法运用到了研究纳米喉道流动的微尺度效应中，得到并分析了纳米喉道流动的密度分布、速度剖面等特征，为研究致密油藏渗流提供了一种研究方法；二是通过研究边界层变化特性，提出了一种基于边界层的非线性渗流表征模型，即用基于边界层得到的有效渗透率修正原渗透率，量化了非线性渗流特征曲线的弯曲段，更加准确地描述了致密油藏非线性渗流。关键词：致密油藏；纳米喉道；边界层；非线性渗流；耗散粒子动力学-II-ABSTRACTStudyandApplicationonFlowModelof

6、TightReservoirsConsideringInfluencesofBoundaryLayerABSTRACTThethroatsoftightreservoirarenarrowwiththesizeofnanoscale.Manyresearcheshaveshownthattheboundarylayerhaslargeproportionwhenfluidflowinginsmallthroats,whichisanimportantfactorofnon-linearflowcharacteristics.Thepresentstudie

7、sofnon-linearflowcharacteristicsarebasedonmacroscopicphenomena.Thesetheoriesshouldbelearntfrommicroscaleifthemechanismwanted.However,thescaleofphysicalmodelingismuchlargerthanthesizeofthroatsintightreservoirs.Anothermethodshouldbeexploredtostudythem.Researchesshowthatthedissipativ

8、eparticledynamics(DPD)isafeasible