流固-熱流固耦合理論研究及其在疏松砂巖油藏防砂中的應(yīng)用.pdf

1、國內(nèi)外疏松砂巖油藏生產(chǎn)中廣泛存在著出砂問題，出砂是此類油藏開采中遇到的難題之一，它已成為制約油田進一步開發(fā)的重要因素。目前對疏松砂巖油藏的出砂機理及預(yù)測研究還不夠深入，防砂技術(shù)也沒有和疏松砂巖油藏特點有機結(jié)合，工藝的選擇存在一定的盲目性和隨意性。本文立足于油藏出砂機理研究，將巖石受力變形和地層流體滲流結(jié)合起來，開發(fā)出砂管理技術(shù)；并加強防砂工藝技術(shù)適應(yīng)性評價研究，為防砂工藝的優(yōu)化選擇和進步提供支持。 采用巖石力學理論和方法，試驗測

2、試了典型疏松砂巖油藏的巖石變形破壞規(guī)律和強度參數(shù)，其應(yīng)力應(yīng)變是非線性關(guān)系，本構(gòu)方程應(yīng)該選擇Druck-Prager準則處理；同時實驗研究了不同含水情況下巖芯力學特性和出砂量、出砂指數(shù)的變化規(guī)律，為不同含水階段出砂預(yù)測研究提供了基礎(chǔ)。 應(yīng)用有效應(yīng)力定律和連續(xù)介質(zhì)力學理論，考慮了流體滲流、儲層變形或破壞、液化砂粒運移等眾多因素，建立了基于流固耦合形式的動態(tài)定量出砂預(yù)測模型。出砂機制主要有儲層結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生粗砂和儲層剝蝕產(chǎn)生細砂這兩類，

3、出砂過程分為兩部分：第一部分主要包括孔隙性巖層骨架的變形或破壞作用，第二部分包括流體的流動和砂粒的運移。在理論研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了軟件系統(tǒng)，應(yīng)用順序Galerkin有限元進行了求解驗證，重點模擬分析了油藏、地層、生產(chǎn)參數(shù)對出砂趨勢的影響和主要防砂工藝下近井地帶地質(zhì)力學參數(shù)的時空演化情況。結(jié)果表明：隨著地層破壞和出砂，炮眼和井筒周圍應(yīng)力會重新分布，地層參數(shù)的變化受出砂和應(yīng)力作用的復(fù)雜影響，出砂量是一個波動變化的過程——這一現(xiàn)象與現(xiàn)場和室內(nèi)的

4、觀測是基本一致的。 稠油油藏原油黏度高一般采用注蒸汽開采，本文考慮了熱對流的影響，建立了蒸汽注入條件下對地層壓力、變形和有效應(yīng)力評價的熱-流-固耦合數(shù)學模型，采用FEPG軟件對注蒸汽井進行了數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明，由于地層流體高溫膨脹引起的高壓力，會導(dǎo)致位移、變形，甚至地層結(jié)構(gòu)破裂；這說明了油藏熱-流-固耦合研究的重要性。 在對勝利油區(qū)出砂地層巖石結(jié)構(gòu)特征及粒級模型研究的基礎(chǔ)上，采用實尺寸防砂方法評價大型物理模擬實驗裝置