碳酸盐岩储层对世界油气生产作出了重要贡献,但由于强非均质性,储层中流体流动规律至今还没有认识清楚。该研究综合利用物理模拟、数值模拟和理论分析方法,较为系统地研究了缝洞型介质中流体流动规律。取得的主要成果及认识如下:(1)以塔河油田缝洞型储层为基础,将缝洞型油藏储集空间分为六类——广义基质、孤立裂缝网络、孤立溶洞、裂缝网络系统、裂缝-溶洞系统和溶洞系统。(2)提出以福希海默数作为判别缝洞型介质中非达西渗流开始的标准,并利用该标准建立了由达西渗流转换为非达西渗流的临界速度公式,系统分析了缝洞模型中单相临界速度变化特征,在实验研究范围内,单相临界速度随流体粘度和裂缝密度(或连通度、洞密度、洞穴度)增大而增大。(3)根据相对渗透率曲线特征参数和形态,将常见相对渗透率曲线分为六种类型——水相上凹型、水相直线型、水相下凹型、水相上凸型、水相靠椅型和驼背型。研究表明,①在实验驱替速度范围内,由于注入水早期突破导致缝洞型介质中相对渗透率曲线基本为水相下凹型;②束缚水饱和度较低,油相相对渗透率在初期陡直下降,随着含水饱和度的增加,其下降速度逐渐减缓,而水相相对渗透率曲线明显下凹,在高含水相饱和度段其增加幅度越来越小,残余油处所对应的水相相对渗透率最高;③垂直于渗流方向竖直缝数减小或平行于渗流方向竖直缝数增加,都会使裂缝网络模型中残余油饱和度增大,等渗点饱和度减小;④溶洞的存在使残余油饱和度增加;⑤两相流动时不存在固定的临界速度值。(4)采用有限元方法数值研究了缝洞型介质中单相流动形态,①重力作用对溶洞内部流态影响随洞径减小而减小,而对裂缝内部流态影响可以忽略;②当流速增大到某一数值时,溶洞内部出现射流现象。(5)首次采用Level Set方法与N-S方程耦合方法数值研究考虑重力作用下不同洞径、不同洞位置和不同孔喉位置模型内两相流动特征,①洞径越大,缝洞模型最终采出程度越低,缝洞模型中残余油主要存在于溶洞上部空间;②只有一个洞口与主裂缝连通的溶洞,其中的油能否被采出来,取决于洞口的位置,凡是裂缝在洞口上方,则可以靠油水密度差将溶洞中的油驱替出来,反之,溶洞中只有少部分油被驱替出来;③若只有一个孔喉与溶洞连通,不论与其连通缝的方位如何,溶洞内的油都采不出来。该研究成果完善了缝洞型介质流动机理,为进一步认识缝洞型油藏、提高油藏采收率提供理论基础。