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低渗透油气藏的勘探和开发,在我国具有比较广阔的前景,科学合理地开发低渗透油藏是我国石油工业发展的重要战略之一,提高其开采效率对于发展我国的石油行业、缓解能源紧缺具有重大意义。
低渗透油藏中存在低速非达西渗流现象,流体的渗流存在启动压力梯度以及流体流动边界等特殊现象。这些都使得在低渗透油田开采过程中,地层压力分布、井底压力分布有别于中高渗透油田,具有自身的特点,值得我们进行深入的探讨,以便更好地指导开发实践。鉴于此,本文重点研究了考虑启动压力梯度的均质低渗透油藏的渗流规律。
首先,在引入启动压力梯度来描述非达西渗流运动规律的基础之上建立渗流模型。围绕低渗透问题,从推广的达西定律入手,详细推导了其渗流基本微分方程,讨论了三种边外界条件(无限大地层、封闭外边界、定压外边界)和活动外边界条件,并且考虑了表皮效应和井筒储集常数,将基本微分方程和边界条件无因次化,建立了考虑启动压力梯度的渗流问题的数学模型。
其次,利用数学知识对模型进行求解,推导出压力分布函数的解析解。这部分是本文的重点内容,运用Laplace变换、波尔兹曼变换、格林函数、围道积分等数理知识,对模型进行了详细推导。得到了不考虑表皮效应和井筒储集常数的四种外边界的解析解、渐近解,以及考虑表皮效应和井筒储集常数的具有相似结构的Laplace空间解。
最后,通过分析解的形式,指出启动压力梯度的存在对低速非达西渗流的影响十分显著,启动压力梯度越大,井底压力下降越多,其动边界传播速度越慢。
本文所做的研究将是对低渗透油藏不稳定渗流理论的较为完善的探索,为试井分析提供了坚实的理论基础。