缝洞型碳酸盐岩油藏地质特征复杂,主要体现在缝和洞的多尺度性、分布多样性、连通及组合复杂性。复杂的地质特征决定了该类介质中流体流动的复杂性、尤其是对于多相流动过程。开展缝洞型油藏的多相流动规律研究,对于油藏的高效可持续开发意义重大。本文主要依托物理模拟方法,进行缝洞型油藏两相流动基础理论研究,涉及缝洞型介质油-水和油-气两相流理论、水驱油和气驱油规律。(1)根据典型油藏地质和流动特征,设计和制作了缝洞型油藏系列物理模型,包括单裂缝、缝洞介质、缝洞体和离散缝洞模型(统称为缝洞型介质),结合可视化技术、数据自动控制与采集技术和传感器测量技术,建立了缝洞型介质两相流、水驱油和气驱油实验装置,形成了系统的缝洞型油藏两相流动实验技术和方法。(2)通过开展裂缝和缝洞介质模型油-水和油-气两相流实验,明确了该类介质中两相流特征及流型,溶洞的存在使得缝洞介质中的通道流较裂缝模型时更加不稳定,但随着溶洞数量的增加,油-气通道变得彼此“独立”且稳定。按照流型分段描述的裂缝两相流均相模型能够满足裂缝中两相流压力的计算。发现了缝洞介质中S型的气相相对渗透率,且毛细管数越小则S形越明显且越靠左侧。(3)通过开展裂缝和缝洞体模型水驱和气驱油实验,明确了缝洞型油藏中基本结构单元的驱油规律。提出采用窜逸系数表征裂缝水(气)窜逸的严重程度,其表示为裂缝开度与流速的函数。缝洞体模型平立驱替时存在最佳的注水和注气速度,使得溶洞中油-水(油-气)界面能够达到溶洞的“上溢出点”(“下溢出点”)。(4)根据缝洞单元油水前缘移动的相似,得到离散缝洞型介质的5个相似准则数:重力准数、通过能力比、充填程度、无因次溶洞高度和油水粘度比。底水驱油实验表明溶洞充填加剧了油藏的“非均质性”(尤其是对于裂缝较发育的地层)。基于修正的Dykstra-Parsons方法建立的底水驱替动态预测模型计算结果表明裂缝系统的强“非均质性”会降低驱油效率,重力准数较大时有利于底水驱替。(5)通过开展离散缝洞型介质注气驱油实验明确了重力分异作用的两面性:一方面注入气能够有效启动油藏上部的水驱剩余油;另一方面注入气沿油藏上部气窜,对构造下方的剩余油启动能力差。溶洞充填能够一定程度上改善注气效果。