稠油油藏注蒸汽井筒配汽数学模型研究

针对注蒸汽热力采油注汽阶段的特点,在借鉴前人研究成果的基础上,考虑流体相变和油层吸汽不均匀等因素,应用井筒多相流原理,建立了井筒配汽数学模型。在此基础上,应用实测资料对建立的配汽模型进行了验证。结果表明,实测值和计算值吻合较好,说明建立的井筒配汽模型能够较准确的解释注汽井的吸汽状况,从而反映井筒－油藏动态耦合规律。对目前注蒸汽热力采油过程的注汽动态具有很好的指导意义。     

渗透性岩层介质油水两相渗流分析

准确模拟油藏中的流体流动过程,提示流体的分布规律,必须考虑由于注水和开采所引起的多相流体的渗流、应力状态的变化和储层变形之间的耦合作用。近年来引起中国学者的极大兴趣,成为油藏工程及相关领域研究的热点问题之一,基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流固耦合渗流的基本理论,建立了多孔介质渗流场和应力场耦合的数学模型,采用有限元法进行了程序设计,通过数值模拟方法对渗透岩层介质井眼周围油水两相渗流规律进行了研究,用于解决实际工程问题。     

油气藏流体-CO2体系相行为的实验测定与计算

利用高压相平衡实验装置 ,对某油田F6 6A井和F30井的原油在油藏温度下注入不同量的CO2 (注入CO2 与油藏流体的摩尔比为 0～ 2 .0 0 )时的PVT关系进行了测定 ,共取得PVT数据点 16 5个 ,泡点压力点和体积系数点各 11个。实验结果表明 ,由于原始油样的组分结构和组成不同 ,其注气体系相行为有较大的不同。F6 6A井油藏原油的饱和 (泡点 )压力随着CO2 注入量的增加近似呈线性增加 ,而F30井的饱和压力和CO2 注入量之间呈二次曲线关系 ,上升速度比F6 6A井缓慢 ,注气体系的体积系数的增加速度与CO2 注入量近似呈直线关系。对油藏流体中各组分进行适当组合合并为假组分后 ,用PR和SRK状态方程对所测注CO2 原油体系的相行为进行了预测。结果表明 ,PR状态方程的预测精度优于SRK方程 ,但两者均不能用于计算高CO2 注入量时油藏流体的相行为     

裂缝性油藏二氧化碳驱的多组分数值计算模型

对于预测油藏二氧化碳驱的效果,黑油模型不再适用,必须采用组分模型。研究了裂缝性油藏二氧化碳驱的
三相多组分数值计算模型,给出了相关的计算方法和公式。采用多重连续介质理论来模拟裂缝性油藏中的输运过程,
每个组分的质量传输包括传导和扩散过程。多相流体的流动采用Darcy 定律来描述;组分的扩散采用Fick 定律来描
述。二氧化碳在岩石颗粒上的吸附及油相重组分在岩石骨架上的沉淀采用非线性等温吸附来描述。用串状毛管模型
来考虑沥青质沉积对储层渗透率的影响。采用积分差分法对各组分的质量守恒方程进行空间离散,并按全隐式格式
通过Newton 迭代法进行求解。根据Soave-Redlich-Kwong 状态方程计算流体的物性。对于油–水–气（二氧化碳）三
相的相平衡计算,分别给出了平衡常数法、闪蒸计算法和最小Gibbs 自由能法的计算公式。     

多孔介质伴有相变多相流的热-流-固耦合数学模型

本文在前人物理分区的基础上,认真分析各区渗流特点,考虑"凝析气、液相变作用、非达西效应、热交换、相速度及流体性质"等因素,引入非达西因子及由于相变产生的毛管力、表面张力,提出了表征凝析气藏多相高速流相变渗流特征模型方程,同时考虑汽化潜热及流固热耦合,推导出流-固热耦合能量方程,建立了相应的多孔介质中伴有相变的多相流-固-热耦合渗流数学模型.     

天然气水合物渗流特征及其描述

天然气水合物渗流是一个多相多组分非等温的物理化学渗流过程,这个过程包含了相变、能量变化以及储层介质的物理性质的变化。提出了天然气水合物藏孔隙度、渗透率、饱和度等参数的定义方式。应用渗流力学理论,结合水合物开采方式,对其渗流过程进行了描述,建立了天然气水合物藏开采的基本数学模型,并探讨了目前天然气水合物渗流研究存在的问题,为下一步天然气水合物藏的物理模拟和数值计算提供了理论基础。     

溶解气驱油藏油气多相试井分析方法研究

根据溶解气驱油藏的渗流特征,指出该类油藏在高生产气油比情况下,沿用单相油井或单相气井的试井分析方法,进行解释均导致较大的方法误差,必须考虑油气多相流特性。应用物质平衡原理建立多相渗流数学模型,通过定义拟函数将多相渗流方程变换为单相流体渗流方程相似形式,从而为多相流试井分析提供实用方法;分析讨论了利用相对渗透率曲线的拟函数处理方法在实际应用中所面临的困难,提出利用现场生产数据计算相对渗透率和拟函数处理的新方法,该方法所需相关参数少、计算稳定;通过软件实现与现场资料分析表明,应用现场生产数据计算相对渗透率和计算拟函数的新方法,其解释结果可靠。     

天然气水合物渗流特征及其描述

天然气水合物渗流是一个多相多组分非等温的物理化学渗流过程,这个过程包含了相变、能量变化以及储层介质的物理性质的变化.提出了天然气水合物藏孔隙度、渗透率、饱和度等参数的定义方式.应用渗流力学理论,结合水合物开采方式,对其渗流过程进行了描述,建立了天然气水合物藏开采的基本数学模型,并探讨了目前天然气水合物渗流研究存在的问题,为下一步天然气水合物藏的物理模拟和数值计算提供了理论基础.     

不可采煤层CO2封存的数值模拟

将CO2注入不可采煤层进行封存(CO2-ECBM)能在封存CO2的同时回收甲烷,因而是一项具有良好前景的CO2处置技术。CO2或者CO2/N2混合气注入煤层后在煤层中运移涉及到多组分气体在煤中的吸附、多组分气体以及气、水两相在煤层中的扩散渗流等过程。基于上述过程,建立了考虑煤基质吸附气体后的膨胀效应、能够描述多组分气体在煤层中吸附/解吸扩散渗流过程的数学模型,并采用数值解法对模型进行了求解,与已有的模拟结果比较表明建立的模型是可靠的;利用该模型研究了煤层渗透率、不同气体差异性吸附膨胀系数、煤对CO2/CH4的吸附比、以及注入气体组成对于CO2封存以及煤层气生产的影响,研究结果可以为CO2-ECBM项目的场地条件选择以及工艺参数的优化提供依据。     

稠油水平井溶剂辅助重力驱数学模型

以热力学相平衡理论和多孔介质流体渗流方程为基础,考虑溶剂对流弥散和沥青结晶效应的影响建立溶剂和稠油体系多组分数学模型,系统描述溶剂抽提稠油"稀释油"泄油机制。结果表明:模型能够反映溶剂腔发育过程;扩展阶段合理泄油速度是影响溶剂辅助重力驱储层伤害的关键因素,在抽提初期溶剂注入速度对腔体发育和泄油量贡献是有限的;该模型可应用于溶剂辅助重力驱效果预测及矿场试验可行性研究。     

松南火山岩气藏流体相态特征研究

松南火山岩气藏流体CO2 含量高,相态变化复杂,特别是近临界区域密度、黏度随温度压力的变化不同于常 规烃类气体,因此,进行了高含CO2 气藏流体相态研究。开展了高含CO2 流体高压物性实验,观测了不同温度压力下 不同CO2 流体的高压物性参数,并观察到在低温条件下高含CO2 流体的近临界现象。在PVT 实验的基础上,分析了 不同CO2 流体的偏差因子、体积系数随压力温度的变化关系。针对含CO2 体系的近临界特征,修正高含CO2 体系状 态方程,分析了近临界区域密度、黏度的变化规律,解释了实验观测中的近临界现象。应用修正高含CO2 体系状态方 程绘制p − T 相图,可对松南气田开采及生产过程中的流体相态特征进行判断。     

CO2注入井井筒温度压力剖面计算及影响因素研究

CO2驱既可实现提高原油采收率又可实现CO2气体的埋存,是一项非常有前景的三次采油技术.对于CO2驱,一项重要工作就是对CO2注入井筒中的温度、压力剖面进行较准确的计算,从而为优化井口注入参数以及井口注入系统设计提供理论依据.目前针对CO2注入井筒温度、压力剖面计算的相关研究由于未考虑CO2在井筒中的相态变化,因而计算结果精度较差.现将井筒中CO2的相态变化加以考虑,建立了CO2注入井井筒温度、压力计算模型,并根据三种相态方程的计算结果,选取了Peng-Robinson方程作为CO2密度及相态的计算方程.在此基础上,对CO2井口注入温度、注入量进行了敏感性研究,结果表明,二者对CO2注入井井筒温度、压力剖面均有一定影响.     

二氧化碳长输管道投产置换过程模拟分析

CO_2管道是碳捕集、利用及封存(carbon capture, utilization and storage, CCUS)技术中连接CO_2排放地和封存地或注入地的关键环节,CO_2管道投产置换主要是利用N_2惰性且高吸水性的特点完成管道清洗干燥并为随后管道调试做好准备。目前关于CO_2管道投产置换的研究较为缺乏,通过SPS软件研究了延长石油某CO_2管道在不同输送介质组成、封存压力条件下的投产置换过程,并与天然气管道的投产置换过程进行对比,比较分析了CO_2与天然气投产置换过程所需N_2量、时间和升压所需气量的不同。结果表明:在压力升至CO_2临界点附近时,CO_2密度会发生突变大幅上升,且升高单位压力所需气量减少,并在升压结束时CO_2消耗量小于天然气消耗量。管内介质组成变化对N_2置换的影响不大,CO_2在管道内更易发生相变,不宜在置换完成之后直接升压投产。     

蜡沉积凝析气-液-固变相态复杂渗流数学模型

含蜡凝析气藏开采过程中伴有凝析液、蜡析出呈气-液-固变相态多相复杂流动. 在渗流机理的实验研究基础上,对气-液-固复杂渗流的数学模型进行描述,以期揭示伴有蜡沉积的凝析气-液-固变相态复杂渗流规律. 根据相的变化受析蜡线、露点线的相态变化规律控制,分析相变特性会导致储层内油气饱和度的变化,揭示蜡沉积在多孔介质表面引起孔隙性质改变和气、液、固在储集层中的微观空间分布会影响凝析气的流动特征. 在蜡沉积变相态渗流实验和渗流数学模型的研究基础上,引入蜡沉积数学模型、考虑毛管力和表面张力的相对渗透率模型等,建立了相应的多孔介质中气-液-固变相态多相流-固耦合渗流数学模型. 数值模拟结果表明,蜡沉积可使部分区域孔隙减少,流动阻力增大. 不考虑蜡沉积会对产量预测明显偏大,蜡沉积可使产量下降. 该模型较好地反映了凝析气-液-固变相态复杂渗流的物理实质.     

改进的CO2驱相对渗透率模型及其应用

在现有相渗模型的基础上,考虑CO2与原油的相互作用,提出一种改进的CO2驱多相相对渗透率模型,采用气液相渗指数与驱替压力或当前油藏压力相关联的方法,研究CO2与原油间的相互作用对相态、流态和原油采收率的影响。利用改进的相渗模型对室内试验和现场CO2驱的效果进行数模拟合和验证。结果表明,改进的CO2驱相渗模型提高了油藏数值模拟的精度,特别适用于CO2近混相驱过程,室内试验和现场CO2驱的拟合效果较好。     

格子Boltzmann方法模拟气固两相流

利用格子Boltzmann方法对气固两相流进行数值模拟,其中颗粒的轨迹利用指数拉格朗日方法进行计算,而流场的计算方法则是基于一种修正后的LBGK模型．特点在于成功引入了两相耦合机制来处理模型中输运相和颗粒相之间的交互作用,这种新的模型适用于模拟气固两相流．     

180t RH气体扩散行为物理模拟

以某炼钢厂钢包和RH真空精炼设备为原型,建立与原型尺寸比为1:4的物理模型,测量吹入CO2后Na OH水溶液p H值变化来研究供氧、脱碳等气体扩散行为。通过不同提气量和真空度条件下的对比试验,可以得出:吹气过程,真空度对CO2浓度变化影响不大,提气量对CO2浓度的影响较大,增加提气量能够提高CO2浓度,提气量为5.2 m3/h时CO2浓度比提气量为3.0 m3/h时高约7%;脱气过程,真空度对CO2浓度的影响有所改善,提气量对CO2浓度的影响趋势比真空度稍微明显一些。     

致密油藏注CO2增能效果及参数优化

为了研究致密油藏注CO2增能效果,利用长庆油田陇东P区块致密砂岩岩心开展核磁共振实验、扫描电镜实验,分析CO2对储层孔隙结构的影响规律;通过相态计算,分析CO2注入对原油体积系数及饱和压力的改变。运用有限差分方法和三维有限元方法,建立三维动态地应力与油藏双向耦合模型,分析储层渗透率变化规律及井底附近压力分布特征;通过建立目标区块储层注CO2增能图版,评价注CO2增能效果,优化注入参数。结果表明,室内实验表明CO2主要通过溶解、冲蚀作用使岩心大孔隙数目增加;注入10%-45%不同摩尔分数的CO2可使原油体积膨胀至1.19倍,原油饱和压力增加86%;注CO2对目标区块储层增能效果明显,目标区块的最佳注气体积为700 m³,最佳注入速度为4 m³.min^-1。     

介质阻挡放电净化汽车尾气中CO的实验研究

利用介质阻挡放电产生的非平衡等离子体对汽车尾气中CO的净化进行了研究。分别考察了放电电压、CO初始浓度、气体流量及氧气和水蒸气对CO转化的影响。结果表明 :在介质阻挡放电等离子体作用下CO主要转化为CO2 ;随着电压的升高 ,CO的转化率增大 ;随着初始浓度和流量的增大 ,CO的转化率减小 ;引入O2 和水蒸气后 ,CO的转化率得到了明显提高。另外还对介质阻挡放电等离子体条件下CO的转化机理进行了初步探讨