聚合物强化泡沫驱数学模型及其应用

基于泡沫组分物质守恒原理,考虑泡沫生成、破灭、运移现象,建立聚合物强化泡沫驱渗流的多组分数学模型,有效反映油相消泡和聚合物稳泡作用机理,采用自适应隐式方法进行求解.通过拟合泡沫驱替实验结果,验证数学模型的有效性.对某油区泡沫先导试验区进行跟踪数值模拟,分析泡沫驱渗流特征,结果表明,强化泡沫体系能够在地层稳定存在,并不断向生产井推进,从而大幅度提高原油采收率.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

一维液态泡沫渗流实验研究及表面能和粘性耗散分析

液态泡沫由大量气泡密集堆积在微量表面活性剂溶液中形成，是远离平衡态的软物质. 泡沫强制渗流在微观上是指以恒定流率输入的液体在气泡间隙内的微流动过程，是影响泡沫稳定的主要因素之一. 采用在表面活性剂溶液中添加微量色素以显示泡沫中液体流动的方法，确定了透射率与液体分率的对应关系，测量得到了一维液态泡沫强制渗流中渗流波传播规律以及液体分率的演变规律；理论推导了泡沫基本单元，即开尔文单元结构(Kelvin cell)的粘性耗散能表达式，并依据Surface Evolver软件计算得到了不同液体分率时开尔文单元结构对应的的表面能，并计算出了与实验系统对应的开尔文单元结构的表面能和粘性耗散. 基于开尔文单元结构内液体分率演变的准静态假设，分析了表面能和粘性耗散的演变规律.     

基于离散裂缝模型的裂缝性油藏注水开发数值模拟

针对目前裂缝性油藏数值模拟方法存在的问题,基于单裂缝等效的概念,建立离散裂缝模型.对宏观大裂缝进行显式降维处理,在保证高计算效率的同时能够真实地反映裂缝对整个油藏流体流动的影响.详细阐述模型的基本原理,基于Galerkin加权残量法推导有限元数值计算格式,实现二维问题的数值模拟,通过算例验证模型和算法的正确性.以此为基础,分析裂缝对注水开发效果的影响.计算结果表明,对于裂缝发育程度不高尤其是当油藏中存在数条控制着流体流动方向的大裂缝时,离散裂缝模型具有很好的适用性.     

储层岩石时间域激发极化效应的数学模拟

以储层岩石的串联毛管模型为基础,建立描述含水储层岩石时间域激发极化效应的数学模型.数值模拟储层岩石孔隙中离子的浓差极化效应和双电层形变效应.孔隙中浓差极化控制着激发极化随时间的变化,双电层形变不控制激发极化随时间的变化.浓差极化效应对激发极化极化率的贡献较小,双电层形变效应对激发极化极化率的贡献较大.激发极化充放电过程的快慢,主要取决于固液界面阳离子的吸附能力和岩石的孔隙结构.     

Experiment and simulation study on construction of a three-dimensional network model

The construction of a network model is one of the key techniques in organic combination of microscopic flow experiment and simulation. The construction method of a three-dimensional network model is presented on the basis of CT scanning images in this paper. A series of CT slice images describing microscopic pore structure and fluid distribution of actual rock is obtained with the help of the industrial microfocus CT system. Based on the extraction of pore space skeleton, pore and throat information, the corresponding network model is established, and the conversion from three-dimensional CT image information to pore-throat size distribution and topological information is also achieved. The feature of this method lies in the fact that complicated pore space of rock may be characterized by pores and throats with a simple shape while keeping the geometry and flow characteristics. It is indicated that the calculated results of porosity, permeability, relative permeability curve and microscopic remaining oil distribution match very well the experimental results of water flooding and polymer flooding. This network model may fairly well characterize the rock microscopic pore-throat size and topological characteristics. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10302021 and 10772200)     

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.