致密油储层微观孔隙结构及渗流规律研究

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1、中图分类号：TE345单位代码：11414学号：2013312048题目致密油储层微观孔隙结构及渗流规律研究学科专业油气田开发工程研究方向油气渗流理论与应用博士生赵华伟指导教师宁正福教授二○一七年五月StudyonMicroScalePoreStructureandFlowMechanismofTightOilSandstonesDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctor

2、ofEngineering(OrDoctorofNaturalScience)ByZhaoHuawei（OilandGasFieldDevelopmentEngineering）DissertationSupervisorProf.NingZhengfuMay,2017博士学位论文独创性声明，独立进行研宄工作郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下所取得的成果，论文中不包含其他个人。除了文中特别加以标注和致谢的地方外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，均已在论文中的学位或证书所使用过的材料。

3、对本研宄做出贡献的个人和集体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并承担相应责任。°：作者签名：日期Ｓ＾ｌ，ｐ日期：导师签名：ｊｉＭｙ博士学位论文版权使用授权书了解中国石油大学）本学位论文作者及指导教师完全（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；学校可以公布学位论学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅、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

4、。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一（北京。面同意）为第署名单位，且须以中国石油大学Ｖ日期：Ｓ，作者签名：切导师签名：日期：—－－１摘要摘要本论文针对致密油储层孔隙类型复杂、多尺度孔喉发育，且渗流规律不明确等问题，研究了致密油储层微观孔隙结构及渗流规律。基于鄂尔多斯盆地延长组致密油井下岩心，开展了X衍射矿物成分分析、扫描电镜孔隙类型划分、压汞法孔喉特征表征以及物性参数测试等实验研究。以CT成像和扫描电镜实验结果为约束条件，综合四参数随机生长法（QSGS）、马尔科夫链蒙特卡洛法（MCMC）和过程法

5、（PB）构建了符合致密砂岩三维特征的多尺度数字岩心。以构建的数字岩心为介质，运用单一尺度和表征体元尺度的格子Boltzmann方法（LBM）模拟了单相流动，分析了岩心渗透率的影响因素。运用伪势LBM模拟了油水两相流动，分析了两相相渗曲线的影响因素。本论文的贡献和认识如下基于多种实验方法实现了致密砂岩全尺度孔隙结构的定性描述和定量表征。致密砂岩矿物成分以石英、长石和黏土为主；孔隙类型包括残余粒间孔、骨架矿物晶间孔、黏土矿物孔和微裂缝；孔喉半径介于9.2nm~500μm，纳米孔和中孔是主要的孔隙尺寸，其中又以纳米孔为主。岩心物性与长石含量正相关，与伊蒙混层和

6、伊利石含量负相关，与绿泥石含量弱正相关。明确了致密砂岩三维孔喉特征，构建了符合致密砂岩特征的多尺度数字岩心。CT实验结果表明纳米级黏土矿物孔连通了微米级粒间孔。基于QSGS法和PB法构建了微米级的骨架、粒间孔和黏土矿物三相的数字岩心。基于QSGS法和MCMC法构建了纳米级的黏土矿物数字岩心。耦合的微米-纳米级的多尺度数字岩心可以较好的表征真实岩心的结构特征。模拟了单一尺度和多尺度岩心中单相流动过程，分析了结构参数对岩心渗透率的影响。单一尺度的模拟结果表明岩心渗透率与孔隙度呈正相关关系，与比表面积和迂曲度呈负相关关系。表征体元尺度的模拟结果表明多尺度岩心渗

7、透率与黏土矿物渗透率和体积分数呈正相关关系；在合理孔隙度范围内，与粒间孔体积分数无关。模拟了油水两相流动过程，分析了驱替压力、油水黏度比和润湿性对相渗曲线的影响。油相相对渗透率（Knw）与驱替压力正相关；水相相对渗透率（Kw）在混合润湿情形下与驱替压力正相关，在强水湿情形下与驱替压力无关。Knw在强水湿情形下与油水黏度比正相关，Kw对油水黏度比变化不敏感。Knw随多孔介质由强水湿向混合润湿转变而逐渐降低，Kw随润湿性的变化而逐渐增加。-II-摘要本论文的研究建立了致密油储层全尺度孔隙结构表征及多尺度流动模拟方法，刻画了致密砂岩纳米-微米级孔隙的定性和定量

8、特征，揭示了结构参数和流体参数对岩心渗透率和相渗曲线的影响，对于实现致密油藏的高