基于泡沫微观渗流特征的泡沫驱数学模型

通过泡沫微观渗流实验可以看出泡沫在多孔介质内呈现两种渗流状态:流动泡沫和捕集泡沫.泡沫封堵实验可以看出泡沫封堵能力具有叠加性,当泡沫驱达到稳态后,岩心入口端泡沫封堵压力梯度小于岩心后段封堵压力梯度.基于泡沫总量平衡思想和泡沫性质表征模型,建立泡沫驱多组分数学模型.对该模型进行数值求解,模型采用全隐式方法求解.通过与泡沫封堵实验拟合,验证了模型的有效性,在此基础上研究了泡沫驱过程中不同位置处泡沫数目、压力、含水饱和度等泡沫驱渗流特征参数变化规律.     

稠油油藏蒸汽-泡沫驱油数值模拟方法

以室内实验和矿场试验结果为基础,对稠油油藏蒸汽 泡沫驱的渗流机理及所涉及的物理化学现象进行了研究,在常规热采模型的基础上,结合蒸汽泡沫驱数学模型,建立了考虑蒸汽泡沫驱的新热采模型,拓展了热采模型的应用范围.模型中考虑了表活剂浓度、非凝析性气体含量、地层非均质性等影响因素.针对辽河高升油田高二、三区高3456井组油层埋藏较深、油层有效厚度较大的特点,对蒸汽泡沫复合驱进行了数值模拟研究,分析了其敏感因素及其可行性,并对蒸汽泡沫复合驱提高厚层稠油油藏的采收率机理进行了探讨.     

泡沫混排解堵数学模型及数值模拟

建立泡沫井筒流动模型与泡沫地层渗流模型,得到完整的泡沫混排解堵数学模型;利用数值方法对模型进行耦合求解,得到泡沫压力,质量,密度在井筒中的分布及井口井底压力的变化规律.在固定井口回压情况下,得到井底压差的变化规律.结果表明:随着井深的增加,泡沫压力增加,质量减小,密度增加;固定井口回压,井底压差则逐渐变小.     

应用核磁共振进行聚驱后泡沫驱油特性研究

采用并联岩心进行聚驱后泡沫驱油实验,利用核磁共振技术,对驱替后岩心的不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,得到了水驱、聚合物驱、泡沫驱替阶段的驱出油的孔径范围以及剩余油分布.实验结果表明,与水驱和聚合物驱相比,泡沫驱增大了波及的孔径的范围.泡沫可以在水驱和聚驱易发生窜流的大孔径通道形成封堵,从而波及到了水驱和聚驱未波及到的孔径,不但大幅度的提高了低渗岩心的采收率,也驱出了部分高渗岩心的小孔径的油.     

多孔介质内泡沫渗流过程入口效应的数值研究

本文利用随机泡沫数目守恒模型对均质多孔介质内泡沫液渗流过程的入口效应进行了数值研究。随机泡沫数目守恒模型仅利用两个参数:泡沫生成速率Kg与最大泡沫个数n_∞,来描述多孔介质内非稳态驱替过程中泡沫的生成和发展。采用IMPES方法对二维介质内泡沫两相渗流过程的控制方程组进行求解,基于驱替过程中液相压力、液相饱和度及气泡密度分布等参数的分析,对泡沫驱替过程的入口效应进行了详细研究。结果发现,增大泡沫生成速率Kg,泡沫渗流过程的入口效应减小;而增大参数n_∞,虽可提高驱替压差,但对多孔介质入口段各参数的分布规律影响不大。     

油藏多孔介质湿饱和流动的热流耦合分析

建立了蒸汽驱热水驱替部分湿饱和流动热流耦合的物理模型,在其基础上得到包括温度方程、压力方程、饱和度方程、渗流速度方程等在内的数学模型,采用全隐式中心差分方法,得到温度场、压力场等的迭代公式,对某应用示例的数值模拟说明了其过程的热流耦合机制,并指出应对油藏实施有效的加热降黏措施,可同时提高原油采收率和采油速率.     

多孔介质非等温渗流的(火用)传递分析研究

在求解非等温单相渗流的温度场、压力场基础上,以压(火用)为统一特征项,对电加热热驱模拟过程的驱动功、驱动功率、驱动阻力、驱油速率及其相互关系作了初步分析,揭示了热采过程非等温渗流的驱替机理:通过改变温度场、减小驱动(火用)阻力,以增强驱动效果、提高采收率.     

页岩气藏渗流机理及压力动态分析

针对页岩气藏的特点,分析国内外对解吸、扩散等数学描述方法,建立三种机理作用下的渗流数学模型:①考虑有机基质表面解吸,解吸气和游离气共同窜流的数学模型;②考虑有机基质解吸和扩散的数学模型;③考虑有机基质中的气体解吸、扩散,以及无机基质中气体窜流综合作用的数学模型.运用点源函数方法,得到模型的基本点源解,对点源解作积分变换得到垂直压裂井、压裂水平井两种开采方式下的地层压力解,绘制出三种机理影响下的压力动态曲线,并从渗流机理上分析曲线特征以及不同曲线存在差异的原因.     

考虑扩散和吸附作用的聚合物驱替过程渗流数值模拟

采用显式求解饱和度、隐式求解浓度的思路,对考虑扩散和吸附作用的聚合物驱替过程渗流模型进行了数值求解.饱和度方程求解应用了显式全变差递减(TVD)法;浓度方程求解过程中,空间项离散采用Crank Nicolson差分格式,时间项变量进行拟线性处理,保证了计算的稳定性.通过与解析解对比,验证了该方法的有效性.计算实例分析表明,扩散使聚合物在溶液中稀释,导致浓度传播分散;吸附使聚合物损耗,导致浓度传播滞后.同时,计算结果直观反映了聚合物驱重要的"油墙"形成机理.在段塞注入情况下,原油富集区在出口端的突破是介于聚合物浓度前缘突破和聚合物浓度峰值突破之间.     

黏弹性聚合物驱驱替动态与不同注入参数分析

基于质量守恒定律,建立三相五组分考虑聚合物弹性增黏、降低残余油和稠油黏弹性效应的聚合物驱数学模型,并采用IMPES方法进行求解.计算分析表明,黏弹性聚合物驱可降低残余油饱和度,增加驱油体系黏度,提高原油采收率;采收率随注入浓度增大先迅速增加后趋于稳定,最优值为2 000 mg·L^-1;随注入速度先增加后降低,存在最优值;随聚合物段塞增大先迅速增加后缓慢增加并趋于稳定,最佳注入量约为0.6 PV;随原油松弛时间增加呈线性增加.     

Displacement Mechanism of Polymer Flooding by Molecular Tribology

Whether polymer flooding can enhance displacement efficiency or not is still a problem under debate. Laboratory experiment, numerical simulation and core data analysis are the commonly used means to study polymer flooding displacement efficiency. We discuss the limitations of these methods and employ molecular tribology to study the problem. The black-white ball action principle, i.e. the atom action model for describing the friction principle, is used to analyse the microscopic mechanism of oil displacement and describe the molecular interactions and displacement power during polymer flooding. Both tribology theory and dynamic theological test show that molecular interactions during polymer flooding are bigger than that during water flooding. It is concluded that displacement efficiency of water flooding may be higher than that of polymer flooding at particular area; while polymer flooding can weaken the heterogeneity significantly, decrease ineffective injection and enhance the total displacement efficiency.     

弱凝胶调驱数值模拟

以组分模型为基础,结合黑油模型的推导方式,建立了三维三相八组分的弱凝胶调驱的数学模型,模型中综合考虑了重力、毛管力、流体和岩石压缩性等各种影响因素.在模型的求解上采用了改进的IMPES方法即隐式求解压力,高阶显式求取饱和度的方法进行求解,以此提高饱和度求解的精度,并编制了相应的数值模拟软件,对弱凝胶体系的调驱效果进行了模拟研究.     

聚合物驱两相流试井参数敏感性

考虑油水两相、生产历史、油藏平面非均质性、井筒储存和表皮效应等因素,建立了生产历史阶段聚合物驱数学模型和不稳定试井阶段的流线模型,用流管法对解释模型进行了数值求解.研究表明:随着油水粘度比的增大,压力及压力导数曲线向上平移,随着生产时间的增加,储层的有效渗透率降低,当高渗透条带沿主流线方向分布时,注水井压降导数曲线反映不出油水前缘的影响,而随着聚合物注入浓度的增大,压力导数曲线下凹出现的越来越早.     

Model of the unsteady two-phase three-component filtration of the oil–water–supercritical fluid system in a homogeneous porous medium

A mathematical model of the two-phase three-component filtration of the oil–water–supercritical fluid system in a porous medium is developed. The results of numerical simulations of the three-component two-phase filtration during oil displacement by supercritical CO₂ from a watered stratum are reported. In the region of oil displacement from watered stratum, there is a significant discrepancy between the experimental and simulation results because of the transient mode of filtration associated with the concurrent saturation of the oil and water with supercritical CO₂ under high pressure. In the region of two-phase filtration of the oil–water system and in the region of pumping of three or more pore volumes of supercritical CO₂, the deviation of the simulation results from the experimental data does not exceed 10%.     

Investigation on Mechanisms of Polymer Enhanced Oil Recovery by Nuclear Magnetic Resonance and Microscopic Theoretical Analysis

Polymer flooding is an efficient technique to enhance oil recovery over water flooding. There are lots of discussions regarding the mechanisms for polymer flooding enhancing oil recovery. The main focus is whether polymer flooding can increase sweep efficiency alone, or can increase both of sweep efficiency and displacement efficiency. We present a study on this problem. Oil displacement experiments on 4 natural cores show that polymer flooding can increase oil recovery efficiency by more than 12% over water. Moreover, photos are taken by the nuclear magnetic resonance （NMR） method both after water flooding and after polymer flooding, which show remaining oil saturation distribution at the middle cross section and the central longitudinal section. Analyses of these photos demonstrate that polymer flooding can increase both sweep efficiency and displacement efficiency.