聚合物驱黏弹效应影响因素的数值模拟研究

在前人黏弹效应实验研究成果的基础上 ,结合大庆油田注聚合物的生产实际 ,利用自行研制的黏弹机理数值模拟软件对黏弹效应影响因素进行了定量和系统的研究 ,揭示了聚合物注入速度、质量浓度、用量、地层水含盐度和地层非均质条件对黏弹作用效果的影响规律 ,其研究结果为油田现场制定聚合物驱油方案 ,动态预测及黏弹效应评价提供了重要依据 .     

粘弹性聚合物驱油的数学模型

为了研究粘弹性聚合物驱油规律,建立了粘弹性聚合物驱油数学模型。从弹性效应和粘性效应两个方面描述聚合物驱油机理。聚合物弹性能够降低残余油饱和度,聚合物粘性改善油水流度比,扩大波及体积。该模型能够模拟聚合物驱油具有的提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等一系列物化现象。利用该模型拟合了实验室聚合物岩心驱油过程。数值模拟结果与实际岩心驱油过程基本一致,表明该模型可以进行聚合物驱油的机理研究、实际应用可行性研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

Fisher判别法在聚合物驱潜力评价中的应用

首次将判别分析法用于化学驱潜力评价,提出了一种基于Fisher判别法的聚合物驱潜力评价方法,并编写了相应程序。该方法优点在于计算快捷,考虑因素较为全面,计算结果具有较高的可靠性。在目前利用已实施聚合物驱区块的统计数据构造样本集较为困难的情况下,综合利用正交设计、油藏数值模拟和经济评价,提出了样本集的生成办法。以胜利油区为例进行了分析,回代数据总正判率达到94．0％,从而验证了该方法的有效性。同时,该方法提供的研究思路可推广到其他三次采油方法的潜力评价中。     

聚合物驱采油污水增黏稳黏剂SC的研制

针对影响污水聚合物溶液初始黏度和稳定性的主要因素,从消除或降低其对聚合物溶液影响的角度,研制开发出了既能较大幅度提高聚合物溶液初始黏度又能使黏度保持相对稳定的采油污水增黏稳黏剂SC.孤东油田采油污水经SC处理后配成1500mg/L聚合物溶液,初始黏度提高38%以上,略高于清水配母液污水稀释聚合物溶液,40d后的黏度比污水、清水聚合物溶液分别高出85.9%和61.2%.SC处理采油污水后可以代替清水配制聚合物溶液.     

聚合物交联调剖驱油数学模型

为了优化聚合物交联调剖驱油方案,预测驱油效果,建立了描述聚合物交联调剖驱油过程的数学模型。该模型通过水相粘度和渗透率下降系数的变化模拟调剖驱油机理。水相粘度和渗透率下降系数表述为交联剂浓度、聚合物浓度、pH值和成胶时间的函数。该模型能够模拟调剖驱油具有的流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等一系列物化现象。进行了调剖驱油典型算例计算。计算结果表明所建立的数学模型对调剖驱油机理模拟正确,模型具有较强的实用性。可以通过数值模拟方法辅助进行聚合物交联调剖驱油的机理研究、实际应用可行性研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

不同矿化度水质稀释聚合物溶液驱油效果研究

目前大庆油田聚合物驱试验区主要采用清水配制污水稀释聚合物的注入方式,不同水质矿化度能够大幅度影响聚合物溶液的黏度,对于是否可以通过降低污水矿化度提高驱油效果尚未得到统一的认识。通过人造长方岩心恒压驱油实验考察了四种不同矿化度水质稀释聚合物溶液等黏条件下的驱油效果。研究表明,在渗透率为900 m D岩心(岩心规格4.5 cm×4.5 cm×30 cm)中,剪前等黏70 m Pa·s等段塞大小四种不同矿化度水质稀释聚合物体系,高矿化度体系比低矿化度体系提高采收率值增加3.3%;等聚合物用量条件下,高矿化度体系比低矿化度体系提高采收率值降低2.9%;驱油段塞受地层水稀释对驱油效果的影响达1.8%。通过对比分析,明确了不同矿化度水质稀释聚合物溶液对驱油效果影响,可以为现场进一步开展聚合物驱提供参考。     

Kelvin-Voigt黏弹介质地震波衰减影响因素研究

应用交错网格有限差分法对Kelvin-Viogt黏弹介质中的地震波传播进行了数值模拟,并在此基础上对介质的波阻抗和震源子波频率对地震波时频域衰减特征的影响进行了研究分析。研究表明,随着波阻抗的降低和震源子波频率的增大,地震纵波振幅衰减加快,地震波高频成分能量快速衰减,低频成分能量衰减相对较弱,主频向低频偏移加快。     

聚合物驱油机理及影响因素研究

聚合物驱油在我国已形成大规模的推广和应用。本文针对二类油层聚驱进行优化,以提高原油采收率和经济效益。本文介绍了聚驱的发展状况,叙述了聚合物的性质及聚合物驱油机理,揭示了聚合物浓度与采收率的关系。     

改进的海上稠油黏弹性聚合物驱分流量方程

现有的聚合物驱分流量方程多针对陆上油田建立,且对聚合物流动过程中涉及的物化现象考虑不足,对渤海稠油油藏的适应性较差。为更好的描述海上油田注聚油藏动态,结合现有的分流量方程,考虑了聚合物黏弹性、聚合物老化降解以及原油张弛特性等关键因素的影响,建立了改进的聚合物驱分流量方程,为海上聚合物驱快速评价提供一种有效的预测方法。计算分析表明:聚合物黏弹性、降解效应、原油黏度特性以及不可及孔隙体积等均会对聚驱分流曲线形态产生明显影响;改进后的分流量方程能较准确预测海上聚合物驱动态。     

黏弹性驱替液所产生的微观力对驱油效率的影响

多孔介质中的驱油效率一般是由宏观驱替压力梯度与油水间界面张力的比值来确定的.但是,当宏观驱替压力梯度恒定时,无法用宏观力去解释黏弹性对驱油效率的影响.为此,分析了弹性和非弹性驱替液作用在残余油上的微观力,以及作用在流动的弹性和非弹性流体中各"点"上应力的异同,用数学方法计算了流体支点受到不同大小应力对微观流线的影响,研究了微观流线的改变对作用在微观残余油上的作用力的影响;通过实验证明了在宏观压力梯度不变的条件下,增大的微观力主要作用在孔隙中各种残余油团的突出部位,使突出部位变形并移动.可视岩心模型实验结果证实了上述计算和分析的结论,给出了不同黏弹性流体对岩心驱油效率的影响,以及考虑黏弹性对驱油效率的影响因素后的数模计算结果,并且与现场大规模聚合物驱的效果以及现场密闭取心结果进行了对比.上述数学模拟计算、分析、实验室和现场试验结果都表明,当驱替液的弹性增加时,作用在残余油的微观力也会改变.结果是,在驱替压力梯度恒定的条件下,黏弹性驱替液比非弹性驱替液的驱油效率高.这种用微观流线和微观作用力的分析方法以及所得到的结论应有助于进一步了解多孔介质中驱油效率的机理,有助于优化驱油方案设计,有助于筛选和研制更好的化学驱油剂和分析注入非牛顿流体和凝胶时出现的现象.     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法,现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及辅助方程,构建了浓度场-渗流场全耦合化学降黏驱替数学模型,获得了乳液黏度-含水率、降黏剂溶液黏度-浓度及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程,采用具有有界性的高阶迎风格式克服了一阶迎风格式的不足,提高了浓度散度的计算精度,优选有限体积方法提高了解的准确性,并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。在此基础上开展了降黏驱数值化实验,优化了降黏驱的注采参数。研究表明：建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果;随着降黏剂注入浓度、注入量和注入速度的增加,采出程度逐渐增加,但采收程度增长率逐渐减小;0.4%浓度的降黏剂采收程度提高幅度最大;合理注入量介于0.2～0.6 PV,PV(pore volume)表示孔隙体积;推荐选用段塞较大、段塞中降黏剂浓度较高的方案;合理的注入速度应根据油田自身产能设计。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。     

普通稠油降粘剂驱物理模拟和数值模拟

为实现普通稠油热采转化学驱,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了降粘剂驱提高稠油采收率的驱替机理。首先通过实验评价了降粘剂的性能参数,然后通过岩心驱替实验开展了降粘剂驱注入特征和驱油效果研究,通过微观可视化实验研究了降粘剂驱提高采收率的机理,最后对物理模拟实验结果进行了数值模拟和历史拟合。研究结果表明,稠油降粘剂驱过程中能够形成稳定的水包油乳状液,稠油驱替过程可划分三个阶段：启动压力突破阶段,压力快速下降阶段,压力低位运行阶段;降粘剂驱可以降低稠油启动压力梯度,减小驱替压力,实施降粘剂驱后采收率提高了12.4%,总采收率达到46.6%;降粘剂提高采收率的主要机理是降低原油粘度,减少残余油饱和度;采用非线性混合规则拟合实验结果,表征了原油粘度随降粘剂浓度的变化规律,可以应用于数值模拟计算,模拟结果和实验值拟合得较好;先导试验表明该技术能够降低水井注入压力,降水增油效果显著,试验区内油井全面见效。     

等粘度聚合物溶液对驱油效果影响研究

通过室内物理模拟实验,设计等黏度驱替实验中两种不同相对分子质量(1.9×107和2.5×107)聚合物溶液的黏度为78.9mPa·s(45℃下),对比了两者的黏弹性及其在等速注入和恒压注入下的驱油效果。实验结果表明,在等速注入和恒压注入,通过降低聚合物相对分子质量提高聚合物溶液浓度保持聚合物溶液黏度不变,低分子量高浓度方案化学驱采收率比高分子量低浓度方案提高近一个百分点;以等速方案最高压力恒定注入方案的化学驱采收率最高;在注入PV数相等时,相同黏度的两种不同聚合物交替注入驱方案驱油效果要优于这两种聚合物整体段塞驱方案。     

聚合物黏弹性提高驱油效率研究

通过室内物理模拟实验,在弱亲油人造物理模型上研究第一法向应力差N1(弹性)、第一法向应力差斜率SN1(弹性)和威森博格数We(弹性)对驱油效率和残余油饱和度的影响。在弱亲油的人造物理模型上研究相同黏度条件下甘油与聚丙烯酰胺(HPAM)的驱油效率,在此基础上,在大庆油田开展两个高浓度聚合物矿场试验。结果表明:随着第一法向应力差、第一法向应力差斜率和威森博格数的增加,驱油效率增加,残余油饱和度降低;具有弹性的聚合物溶液,驱油效率明显高于相同黏度下的甘油;高浓度聚合物所具有的高黏弹性使采收率有较大幅度提高。     

聚合物驱相对渗透率曲线及影响因素微观模拟

结合逾渗理论,在油水两相三维网络孔隙模型的基础上,考虑了聚合物的流变特性、吸附特性及衰竭层效应,建立了油/聚合物溶液两相流的三维准静态孔隙网络模型。通过模型计算结果与室内实验结果的对比验证了模型的有效性。在此基础上,研究了不同孔喉比、吸附量、流变特性及衰竭层厚度对聚合物相对渗透率曲线的影响。结果表明：随着孔喉比增大,残余油饱和度增大,油相相对渗透率变小,水相相对渗透率增大。随着幂率指数的增大,油相的相对渗透率基本不变,而水相的渗透率随着幂率指数的增大而变小。衰竭层厚度的大小对油相渗透率的影响较小,但随着衰竭层厚度的增加水相渗透率不断上升。随着吸附量的减小,残余油饱和度减小,两相区变大,水相渗透率增大。与其他理想模型相比,本文中的模型可以更真实地研究油/聚合物两相流动特征。     

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强,注水开发过程中普遍存在含水率上升快,产量递减严重等问题,为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果,开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果,并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明,岩心单管和双管驱油实验水驱结束,转注低界面张力黏弹流体后,采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整,增加原油动用程度;水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在,簇状剩余油所在比例最大;低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同,将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出,具有较好的流度控制和洗油能力,在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。     

Fisher判别法在聚合物驱潜力评价中的应用

首次将判别分析法用于化学驱潜力评价 ,提出了一种基于Fisher判别法的聚合物驱潜力评价方法 ,并编写了相应程序。该方法优点在于计算快捷 ,考虑因素较为全面 ,计算结果具有较高的可靠性。在目前利用已实施聚合物驱区块的统计数据构造样本集较为困难的情况下 ,综合利用正交设计、油藏数值模拟和经济评价 ,提出了样本集的生成办法。以胜利油区为例进行了分析 ,回代数据总正判率达到 94 .0 % ,从而验证了该方法的有效性。同时 ,该方法提供的研究思路可推广到其他三次采油方法的潜力评价中。     

数值模拟技术在聚合物驱油过程中跟踪调整应用

利用Eclipse数值模拟软件研究大庆油田北一区断西主力油层沉积特征、开发状况、剩余油分布规律,并对该区块在注入超高分子量聚合物过程中改注抗盐聚合物的特征变化进行借助计算机数值模拟技术进行研究,提前掌握区块运行规律,结合区块生产状况,提出相应的措施调整方案,进一步提高聚合物驱油开发效果.     

一株微生物驱链球菌石油降黏的研究

本文介绍了一株链球菌石油降黏的情况，菌种最适生长条件为35℃，5%接种量，盐质量浓度2000mg/L；不同菌龄的离心菌体，除去菌体发酵液和含菌体发酵液分别与石油作用，可知菌体与其胞外代谢产物均有石油降黏效果，后者起主要作用；且含菌体发酵液与石油作用最佳条件为35℃，菌龄10h，与石油作用14h，转速160r/min，石油黏度由4000mPa·s以上降至500mPa·s。本实验表明实验菌种符合石油降黏条件，可用于进一步工业化微生物驱应用。