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用.pdf

1、國內外疏松砂巖油藏生產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的重要因素。目前對疏松砂巖油藏的出砂機理及預測研究還不夠深入，防砂技術也沒有和疏松砂巖油藏特點有機結合，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合起來，開發出砂管理技術；并加強防砂工藝技術適應性評價研究，為防砂工藝的優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律和強度參數，其應力應變是非線性關系，本構方程應該選擇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、出砂指數的變化規律，為不同含水階段出砂預測研究提供了基礎。 應用有效應力定律和連續介質力學理論，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定量出砂預測模型。出砂機制主要有儲層結構破壞產生粗砂和儲層剝蝕產生細砂這兩類，

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。在理論研究的基礎上開發了軟件系統，應用順序Galerkin有限元進行了求解驗證，重點模擬分析了油藏、地層、生產參數對出砂趨勢的影響和主要防砂工藝下近井地帶地質力學參數的時空演化情況。結果表明：隨著地層破壞和出砂，炮眼和井筒周圍應力會重新分布，地層參數的變化受出砂和應力作用的復雜影響，出砂量是一個波動變化的過程——這一現象與現場和室內的

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、變形和有效應力評價的熱-流-固耦合數學模型，采用FEPG軟件對注蒸汽井進行了數值模擬。計算結果表明，由于地層流體高溫膨脹引起的高壓力，會導致位移、變形，甚至地層結構破裂；這說明了油藏熱-流-固耦合研究的重要性。 在對勝利油區出砂地層巖石結構特征及粒級模型研究的基礎上，采用實尺寸防砂方法評價大型物理模擬實驗裝置