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，利用自行研制了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，动太预测及黏弹效应评价提供了重要依据。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

聚合物驱后应用活性聚合物提高采收率技术研究

测量了一种新型活性聚合物的黏弹性和与原油间的界面张力,测量结果显示该活性聚合物的黏弹性高于大庆聚合物驱油用1900万分子量聚丙烯酰胺,相对于1900万分子量聚丙烯酰胺具有一定的降低油水界面张力的能力。又在二维纵向均质大岩心(4.5cm×4.5cm×30cm)上以三管并联(渗透率分别为0.5μm2、1μm2、2μm2)的方式进行了普通聚驱后活性聚合物驱油效果研究。结果表明:活性聚合物在普通聚驱后能够大幅度提高驱油效率和扩大波及体积,使原油采收率在聚驱后可以提高10%以上。     

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。     

黏弹性聚合物溶液渗流数学模型

分析聚合物溶液在简化孔喉模型中的流动情况,建立了综合考虑聚合物溶液特性和多孔介质特征的黏弹性本构模型,并在此基础上建立了聚合物溶液不稳定渗流数学模型,并利用数值方法求解.通过实例计算,对聚合物溶液的特征时间、稠度系数、幂律指数、孔隙因子(喉道长度与喉道直径之比)和注入速度对注入压力的影响进行了分析,绘制了相应的理论图版.结果表明:注入压力随聚合物溶液特征时间、稠度系数和注入速度的增大而增大,随幂律指数和孔隙因子的增大而减小.     

堆积层滑坡垂直位移方向率的数值模拟研究

以长江三峡库区巴东县境内的黄腊石滑坡工程实例为背景,运用大型有限元软件FLAC3D进行数值模拟,引入能反映滑坡位移方向改变的特征参数-滑坡垂直位移方向率作为滑坡稳定状态的评价参数,研究在边坡稳定演化过程中垂直位移方向率时空变化特征,发现了滑坡垂直位移方向率由稳定时的恒定值到失稳时的突然增大或减小的突变规律,得出边坡垂直位移方向率可以作为边坡稳定状态的预测判据。     

聚合物乳液在线调驱技术的研究

针对复杂断块油藏高含水期地层非均质性严重、剩余油分布零散、近井调剖效果差的问题,开展了聚合物乳液在线调驱技术研究。研制了以聚合物乳液和交联剂XL—2为组成的聚合物乳液在线调驱体系,并对调驱体系进行了性能评价,设计了在线注入装置。结果表明:聚合物乳液稳定时间大于6个月,溶解时间小于15 min,调驱体系交联黏度大于150 mPa·s,交联时间在1~15 d可控,物模试验提高采收率大于15%,在线注入装置能够实现聚合物乳液的在线溶解。     

侧钻小井眼固井顶替效率数值模拟

保证小井眼固井质量的关键是如何用固井液把环空中的钻井液及井壁泥饼顶替干净。小井眼本身井况的复杂性(如井眼不规则、套管偏心)、顶替液与被顶替液的流体性质以及固井施工参数都是影响小井眼固井顶替效率的主要因素,因此需要开展相关研究,以认识各因素对固井质量的影响规律,并对固井参数进行优化。首先,基于计算流体力学相关理论与方法,建立了侧钻小井眼固井顶替数值模型,分析了固井顶替过程中顶替液与被顶替液之间的两相界面变化特征,揭示了小井眼固井的顶替机理;其次,基于小井眼固井顶替数值模型,模拟了幂律流体在小井眼固井顶替过程中顶替界面的发展过程,得到了顶替界面长度与顶替效率随顶替时间的变化规律;最后,根据数值模拟结果分析了顶替液与被顶替液流性指数与稠度系数、顶替液与被顶替液之间的密度差、套管偏心度和固井顶替排量对顶替界面长度与顶替效率的影响规律。研究结果成功指导了长庆苏里格气田首口侧钻水平井固井施工。     

聚合物-表面活性剂驱数值模拟技术理论与实践

 油藏数值模拟作为一项成熟技术,已被广泛应用于油田开采中生产措施的调整和方案优化,以及提高采收率等方面。虽然化学驱数值模拟软件众多,但化学驱原理的实现方法基本相同。本文以Eclipse数值模拟软件为例,介绍了聚合物-表面活性剂驱数值模拟的基本原理及实现。在实践基础上,给出了聚合物-表面活性剂二元复合驱数值模拟所需实验室测定参数处理方法以及取值范围,提出了利用数值模拟软件结合二元驱油实验构造毛管减饱和度曲线的新方法,并以实际油田为例进行了参数筛选及敏感性分析:推荐实际区块聚合物注入浓度为1500mg/L,表面活性剂浓度为0.1%。     

平面非均质性对聚驱及二元驱驱油效果的影响研究

平面非均质性直接影响面积波及系数,从而间接影响油田采收率。进行平面非均质性对驱油效果的实验研究,找出其影响规律,对搞清油田剩余油的分布、采取合理性措施、提高油田采收率显得十分必要。根据陆上某油田地质油藏特征,制作内置微电极物理模型,设计了注入井平行渗透率条带、垂直渗透率条带等七种井网模式进行聚驱及二元驱实验;研究注入井位于低、中、高渗透率聚驱及二元驱的驱替差异,明确平面非均质性对聚驱及二元驱驱油效果的影响。研究结果表明:聚驱效果好的方案,二元驱结束时效果也好,最终采收率也较高。其中注采井与沉积相带成90°角且注入井位于高渗带时二元驱最终采收率最高;注采井与沉积相带平行且注入井位于中、高渗带时低渗带剩余油较多;注采井与沉积相带成45°角时低渗带剩余油较多;注采井与沉积相带成90°角时,无明显的剩余油富集区;无论何种布井方式,位于注入端的沉积相带的驱油效率均比远离注入端的沉积相带高,至二元驱结束时,近注入井地带剩余油基本全部被驱替出来。     

质子交换膜燃料电池的三维数值模拟

对一种质子交换膜燃料电池进行了整个单电池的三维数值模拟.计算中采用单相等温模型,数值求解用整场离散、整场求解的方法,同时采用已知电流通过Butler-Volmer方程修正过电位获得电池电压的方法模拟电化学动力学过程.数值结果与实验值的对比表明,所采用的单电池计算模型在大部分工况下获得的输出电压与实验值偏差均可控制在10%～20%以内.计算并分析了单电池局部电流密度分布,同时将单电池模型与典型单元模型的计算结果进行了对比,发现两者在电流密度、质量组分的分布上均存在明显的差异,其原因主要在于典型单元边界条件设置所致.该工作将有助于对质子交换膜燃料电池的流动、传质与电化学过程进行进一步的数值研究.     

裂缝油藏回注溶解气混相驱替特征及影响因素

裂缝油藏回注溶解气混相驱油机理较为复杂。以实际裂缝型挥发油藏为例基于双孔双渗组分模型研究了回注溶解气的驱替特征和原油驱动方式;分析了扩散作用、窜流能力、压敏效应、采油速度和回注气比例的影响规律。结果表明:回注溶解气混相驱替时,原始弹性能量、原油溶解膨胀和注气波及同时存在;地层压力逐渐下降,溶解气油比逐渐增高;储层原油轻质组分和饱和压力逐渐增加,黏度和密度逐渐减小。扩散作用和裂缝者质窜流有利于减小注入气沿裂缝的突进同时降低基质原油黏度和密度,但减弱了注气波及作用;压敏效应可以增加岩石的弹性能量,有利于提高原油采出程度;适当地提高采油速度和回注气比例有助于增强波及作用其中1.2的回注比可以实现注采平衡。     

注水见效时间和影响因素数值模拟研究

压力在地层中的传播是瞬间完成的。基于此。重新定义注水见效时间为受到注水压力影响的采油井产能与弹性开采的采油井产能之差,达到弹性开采的采油井产能的1％时所需的时间。从新的定义出发,运用数值模拟方法研究了5点注采井网系统中,采油井为无限导流垂直裂缝井、注水井为直井的单相流注水见效问题及其影响因素。渗透率对注水见效时间影响很大,尤其当渗透率小于10md时,注水见效时间随着渗透率的减小急剧增加;随着井距的增加,见效时间增加,井距等量增加,见效时间增加越来越大;随着注水强度增加。见效时间减小,注水强度等量增加,见效时间减少越来越小;当渗透率很小时,可以考虑超前注水。适当减小井距、加大注水强度。     

烃类气驱油效率影响因素实验研究?

为了研究压力、原油含气性质、烃类气体组成和气体注入方式对烃类气驱油效率的影响,分别利用细管和长岩心模型进行了不同实验条件下的气驱油实验。结果表明:随压力的升高,烃类气驱突破点驱油效率和总驱油效率均增大,且气体突破后高含气采油阶段提高驱油效率幅度逐渐减小,即压力越高气体突破后提高驱油效率幅度越小;随原油初始含气量的增大,烃类气驱突破点驱油效率和总驱油效率均减小,即原油初始含气量越高,烃类气驱油效率越低;随烃类气体中丙烷含量的增加,突破点驱油效率和总驱油效率均明显增大;均质模型中,水驱后烃类气水气交替驱油效率与水驱后连续注气相近,注入方式对烃类气驱油效率影响较小。     

散斑照相法测量面内位移的数字显示

叙述了一种散斑照相法测量面内位移的数字显示方法,采用实时测量,用ＣＣＤ记录散斑图样,离散化的数据送入计算机,计算机的数字显示可产生较好的条纹图样和位移测量值,给出悬臂梁微小位移的实验结果,实验结果证实了这种方法的有效性。