基于气泡尺度的泡沫压裂液流变机理研究

从介观层次入手，以高压高剪切速率下气泡尺寸均匀分布的泡沫压裂液为基础，建立了一个二维泡沫压裂液物理模型．该模型视泡沫压裂液的最小组成单元为气泡，将气泡和周围液相以及气泡与气泡之间的作用力用弹簧表示，并从能量耗散的角度出发，成功推导了当泡沫质量（气相的体积分数）大于70％、剪切速率大于500s^-1时的泡沫压裂液流变特性的本构方程．利用该本构方程计算得到的泡沫压裂液有效黏度和试验结果对比最大误差只有9．7％，平均误差只有4．9％，所得结果明显地优于Reidenbach和Mathel等人给出的拟合公式．该模型不仅可以从机理上阐述泡沫压裂液的流变特性，而且还能够很好地表现出泡沫压裂液在泡沫质量较高时的有效黏度特性．更为主要的是该模型还可以用于解释泡沫压裂液的屈服应力和壁面滑夥现象．     

气藏水束缚堵塞规律的研究

水束缚堵塞是导致气藏储层损害的一个主要因素。结合逾渗理论和有效介质理论,采用威布尔分布作为孔喉分布函数,建立了计算气藏水束缚堵塞严重程度的模型,并编制了相应的计算软件。计算结果表明,气藏含水饱和度的增加导致气相有效渗透率的急剧降低,当网络的含水饱和度由6.9%增至26.64%时,气相的有效渗透率下降了37 52%。这对于揭示现场实际气藏水束缚堵塞损害机理以及高效开发和保护气藏具有一定的指导意义。     

气藏水束缚堵塞规律的研究

水束缚堵塞是导致气藏储层损害的一个主要因素。结合逾渗理论和有效介质理论,采用威布尔分布作为孔喉分布函数,建立了计算气藏水束缚堵塞严重程度的模型,并编制了相应的计算软件。计算结果表明,气藏含水饱和度的增加导致气相有效渗透率的急剧降低,当网络的含水饱和度由6．9％增至26．64％时,气相的有效渗透率下降了37.52％。这对于揭示现场实际气藏水束缚堵塞损害机理以及高效开发和保护气藏具有一定的指导意义。     

泡沫压裂液的两相欧拉颗粒流数值模拟

从两相流的角度出发，将泡沫压裂液的气相处理成气泡相并建立两相欧拉颗粒流模型来研究泡沫压裂液的流变性．研究发现：气泡尺寸随剪切速率增加而减小是泡沫压裂液呈剪切稀化的重要原因，泡沫压裂液的黏度及非牛顿流体性质主要由气泡相黏度产生；气泡间的摩擦和碰撞是泡沫压裂液黏度急剧上升的主要因素，摩擦产生的黏度在高气相体积分数时占主要地位；两相之间基本没有相间滑移速度存在，两相的湍流脉动动能随气相体积分数的增加而增加，管壁附近的湍流脉动动能最大；有效黏度的模拟值与实验结果基本吻合，但模拟值稍微偏大，这可能是因为实际泡沫压裂液中的气泡在剪切场中发生了破碎和变形．但是，该两相流模型不能用于气相体积分数大于65％以上的泡沫压裂液．