一种用于处理宾汉非牛顿稠油渗流的热采模型

温度对稠油流变性有一定的影响,且存在某一临界温度Ｔα,当温度高于Ｔα时,稠油可以视为牛顿流体;当温度低于Ｔα时,为非牛顿流体,并存在一个初始剪切应力,可以用宾汉型本构方程来描述。根据宾汉流体的渗流方程,建立了新的热采数值模型,该模型中考虑了稠油在低于临界温度时呈现为宾汉流体的特性。采用粘度校正法和系数校正法对采油参数进行了计算,并引入了初始压力梯度项。为了测试这两种方法的优劣,对新疆风城某采油方案     

稠油流变性的测量和研究

用ＲＶ２０旋转粘度计和地层条件毛细管流变仪测量了不同油田脱气稠油的流变性,研究了温度对稠油流变性的影响,建立了对应于不同温度的流变模式和适切的本构方程．指出对于稠油存在某一临界温度Ｔｃ,当温度高于Ｔｃ时,稠油可以视为牛顿流体;当温度低于Ｔｃ时,稠油存在初始剪切应力,可以用Ｂｉｎｇｈａｍ型本构方程描述．为了研究稠油在地层中的流变性,采用地层条件毛细管流变仪更为合适．     

倾斜偏心环空中宾汉流体层流流动

本文应用流体力学中的运动微分方程,建立了宾汉流体在倾针偏心环空中的层流流动模型。通过求解徽分方程得出了宾汉流体在该流动条件下的精确流速分布公式,并由此分析了倾针偏心环空宾汉层流流动特征,然后证明了当环空流速较高时,也就是当宾汉流体的屈服值г。与单位长度压降的比值较小时,宾汉流体层流最大流速“半径”P近似等于相同条件下的牛顿流体最大流速“半径”p1。文中也分析了由此产生的误差,结果表明当屈服值T。与单位长度压降的比值小于或等于0.01米时,相时误差不超过1,27%;最后进一步提出了精确计算该流动条件下的宾汉层流流量公式及压降公式。     

圆管内宾汉流体湍流流场的数值模拟

依据牛顿流体中建立的标准Ｋ－ε湍流模型这一基本思想，考虑宾汉流体本构关系的特点，建立了适用于求解宾流流动的控制方程。采用压力耦合半隐式算法，对管内宾汉流体紊流强度及流速分布进行了数值计算研究，取得了与实测值吻合较好的结果。     

裂缝性稠油油藏幂律流体蒸汽吞吐水平井压力动态分析

根据天然裂缝性油藏发育特征、稠油幂律特性以及水平井蒸汽吞吐开采过程中的流体分布特点,分蒸汽波及区和稠油区分别建立了双重介质幂律流体复合油藏水平井的渗流数学模型:蒸汽波及区内的流体为牛顿流体,符合达西定律;稠油区内为幂律流体,为非达西渗流。采用Laplace变换、Fourier有限余弦积分变换等方法对该模型进行解析求解,得到了井底压力的拉氏空间解,并利用Stehfest数值反演方法将拉氏空间解转换为真实空间解。研究表明:裂缝性稠油油藏幂律流体蒸汽吞吐水平井的压力动态复杂,最多会出现9个不同的流动阶段;当压力在牛顿流体区域(内区)内传播时,径向流动阶段压力导数曲线为水平线;在幂律流体区域(外区)内传播时,径向流动阶段的压力导数曲线为互相平行的倾斜直线,直线的斜率由幂律指数决定。     

稠油藏水平井、垂直井产能分析

针对稠油藏非牛顿流体在多孔介质中的渗流特点,研究了水平井、垂直井定常三维渗流,建立了具有启动压力梯度非牛顿流体的水平井、垂直井的产能公式.分析了各种流体特征对产能影响.这些公式可较好地用于稠油藏的开发设计评价中.     

宾汉流体与颗粒间的密相两相湍流研究

参照密相液固两相湍流方程，并考虑到宾汉流体的本构关系，建立了描述汉流体与颗粒间的两相湍流流动的控制方程，编制了计算程序，为数值计算奠定了理论基础，采用IPSAR（Inter Phase Slip Algorithm Revised）算法，对直圆管内的宾汉流体与颗粒间的两相湍流流动进行了数值计算研究。结果表明：在直圆管中，颗粒相的速度分布比较均匀，且其在壁面处高于宾汉流体，随着屈服应力的增加，两相主流速度均减小，同时宾汉流体动能有减小的趋势，而颗粒相体和浓度则呈现出增加的趋势，因此宾汉流体的了应力及对其湍流流动有重要的影响。     

GL系列特稠油乳化降粘剂及其O/W型乳状液流变性研究

开发出了适合辽河油田冷家堡特稠油和胜利油田孤岛特稠油的ＧＬ系列乳化降粘剂，对其Ｏ／Ｗ型乳状液流变性进行了研究。由这两种特稠油制备的乳状液的流变性具有较大差异。剪切速率在５０～８００ｓ－１范围内，对于辽河特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈胀流型流体状态；对于孤岛特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈假塑性流体状态。剪切速率增加到约８００ｓ－１后，两种乳状液（即使内相浓度高达７１％时的辽河特稠油乳状液）呈现牛顿流体状态。     

单层流驱动超临界孤立子的数值计算

用ｆＫｄＶ模式方程对单层二维表面波进行直接的数值研究。计算得出，在共振区域先锋弧立子的生成与Ｔ．Ｙ．Ｗｕ（吴耀祖）及Ｓ．Ｊ．Ｌｅｅ等人的结果相同。在共振点与超临界转向点之间，对每一个Ｆｒ数存在初始不稳定的单峰孤立子，其振幅随时间增加。当Ｆｒ数接近共振区时，初始孤立子分裂成先峰孤立子，即先峰孤立子生成是占优的。当Ｆｒ接近超临界转向点时，这类初始不稳定孤立子最终破碎。当Ｆｒ超过临界转向点时，存在一类稳     

对流-扩散型浅水方程组的数值计算方法

介绍了欧拉预估-校正法结合有限分析法(FAM)应用于对流-扩散型浅水方程组的数值计算方法。该方法采用了单一的计算网格系统,动量方程的离散采用了有限分析法,连续方程的离散计算采用了欧拉预估-校正法。数值模拟表明该方法计算过程简便,具有较好的收敛性,计算结果能较好地反映河道流动的特点。     

海上稠油热化学驱三维物理模拟

依据渤海某稠油油藏的地质特征自主研发设计大型三维物模设备,研究在蒸汽驱过程中伴注化学剂和烟道气等增产措施对稠油热采的强化作用,分析模型温度场和剩余油饱和度场的分布特征,根据三维物模实验条件建立数值模型,验证三维物模实验结果的精确性。结果表明:相比于普通蒸汽驱,热化学驱的单井采收率可提高5.89%,加入烟道气进行强化热化学驱后,气体的隔热增能作用和泡沫的调堵驱油作用可以大幅度扩大油层的热波及面积,提高原油采收率,模型的单井含水率下降了28.17%,采收率提高了37.19%;数值模拟结果与物模实验结果具有良好的拟合程度。     

底水稠油热采温度场影响因素物理模拟研究

利用高温底水物理模拟实验系统,以渤海LD底水油田为例,依据目标层位的储层特征,填物理模型,开展高温底水物理模拟试验研究。模拟研究了热水驱和蒸汽驱、直井和水平井、注蒸汽温度、水平井井筒距底水距离条件下温度场的变化特征。实验研究结果表明,热采驱替方式、井型、水平井筒的位置、注蒸汽温度对底水稠油油藏热采时温度场的形成发育都有明显的影响。温度场的变化决定稠油油藏中油层被加热的范围,影响着底水稠油热采开发效果。利用高温底水物理模拟研究热采温度场的实验技术可为渤海底水稠油热采开发方案的制定提供技术支持,可推广应用在渤海底水稠油热采开发的研究中。     

海上M稠油油田吞吐后续转驱开发方案研究

针对目前渤海地下原油黏度大于350 mPa·s的非常规稠油水驱采收率较低,且考虑到吞吐轮次及平台寿命的问题,开展吞吐后续转驱开发方式研究。以海上M稠油油田为例,利用油藏数值模拟方法对蒸汽吞吐转蒸汽驱、热水驱及多元热流体吞吐转多元热流体驱、热水驱等4种转驱方式的转驱时机及注采参数进行优化设计及对比分析。结果表明,蒸汽吞吐转蒸汽驱开发效果最好,多元热流体吞吐转多元热流体驱略差。蒸汽驱最优注入参数为：转驱压力5 MPa左右,采注比1.3,井底蒸汽干度0.4,注入温度340℃,注汽速度240 m³/d。     

低渗碳酸盐岩稠油油藏热采渗流特征研究-以叙利亚O油田为例

叙利亚O油田Sh油藏是典型的低渗碳酸盐岩稠油油藏;该油藏具有渗透率较低,原油黏度高的特点,国内外对低渗碳酸盐岩稠油渗流特征的系统研究较少。为此,针对Sh油藏为例开展了低渗碳酸盐岩稠油油藏的渗流特征研究,采用非稳态法对比分析了低渗碳酸盐岩稠油油藏与高渗砂岩稠油油藏渗流特征差异性。应用"压差-流量"的方法进行驱替实验,测量了不同温度下地点压力梯度的变化特征。采用解析法计算了不同开采阶段温度剖面沿垂直水平井方向的变化规律,建立了变启动压力梯度渗流模式;并通过在数值模拟中考虑启动压力梯度,对比研究了水平井热采与冷采的开发效果差异。研究结果表明,Sh油藏高黏原油呈假塑性流型特征,加热能够显著改善地下渗流能力、提高驱替效率,水平井渗流过程呈现变启动压力梯度深流模式,热采能够显著增加鞋油半径。研究为确定热采有效动用条件与界限、论证合理井网井距奠定了基础。     

海上稠油多元热流体吞吐开发效果评价初探

A 油田是海上首个实施非常规稠油热采开发的先导试验区,其开发效果的评价直接影响着海上后续非常规稠 油资源的开发动用。根据热采井的生产动态特征分析了边水对热采井开发效果的影响,建议热采井距边水200～300 m 以上;通过对比分析同井注热前后及同层位相邻位置冷热采井的开发效果,热采井周期平均产能和累产油量均是冷采 井的1.5～2.0 倍左右;利用流温法及米采油指数法综合评价了热采有效期,有效期在240～339 d,平均298 d;根据钻后 热采井周期平均产能、周期产油量及油汽比等参数与钻前设计值进行对比评价,认为排除试验阶段防砂工艺、管柱问 题以及钻后储层变化等原因外,其他热采井均达到第一轮次吞吐预期效果,热采井周期平均产能为57 m3/d,周期产油 量1.80×104 m3、周期增油量0.7×104 m3。可见多元热流体吞吐热采増油效果明显,对海上其他非常规稠油油田的开发 具有借鉴指导意义。     

温度对不同黏度稠油油水相渗的影响规律

为了研究油层温度和原油黏度对稠油油水相渗的促进机制,基于NB35-2稠油油藏一维岩心流动模拟系统,模拟了不同黏度原油在不同环境温度下的水驱渗流特征.结果表明,稠油油水相渗曲线表现出水相渗透率非常低的特点;当含水饱和度大于50%后,油层中形成联通的水流通道,导致水加剧突进;温度升高,油水两相共流区范围增大,残余油饱和度降低,但高于油藏温度时,随着温度继续升高,油水相渗曲线变化较小;原油黏度增大削弱了油水的流动性,降低了采收率.对比温度和黏度对油水相渗的影响规律,认为温度主要是通过改变油水黏度比而影响油水相渗曲线.     

岩体裂隙中宾汉姆流体渗流模型

为研究粗糙单裂隙中宾汉姆流体的渗流规律，提出了描述岩体裂隙中宾汉姆流体黏性和黏惯性流动的渗流模型，并采用数值模拟和室内试验结果对模型进行了验证.在粗糙裂隙中，开展了不同流变参数的宾汉姆流体在大范围压力梯度下的渗流模拟，结合修正的Forchheimer方程分析了宾汉姆流体在不同裂隙几何参数及流变参数下的非达西系数β、临界雷诺数Re_○c、非达西效应因子E等变化特性.结果表明:由宾汉姆流体本构方程推导出的黏性模型能更好地描述黏性渗流.修正的Forchheimer方程能更好地描述宾汉姆流体在粗糙裂隙中的黏惯性渗流特征.粗糙度及流变参数会对渗流特性产生显著影响:裂隙粗糙度越大，浆液屈服应力越大;浆液塑性黏度越大，惯性作用越强.     

考虑热损失稠油热采双孔介质不稳定试井分析

注蒸汽吞吐热采技术已经成为开发稠油油藏最为有效的方法,但是蒸汽波及范围外的油层没有得到有效的改善,因而油藏流体物性可以分为两个区。针对双孔介质中的稠油油藏蒸汽吞吐热采井蒸汽波及区和未波及区流体的流动性质的差别,提出了试井问题所必须采用的径向流体复合模型,模型中考虑了蒸汽在上下盖层的热损失问题。建立了内区考虑热损失的径向流体复合模型,求得了无限大地层情况下的拉氏空间解,并通过数值反演方法作出了相应的样板曲线,并且对样板曲线作了相应的敏感性分析,为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型。     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。