低渗透储层纳微米聚合物颗粒分散体系的流动机制

利用微孔滤膜模拟低渗透储层的喉道,将微孔滤膜过滤实验和激光粒度仪相结合,对纳微米聚合物颗粒分散体系在微孔滤膜过滤前后的粒径分布规律进行研究,并分析水化时间、注入压力、核孔膜尺寸、颗粒尺寸和颗粒浓度对粒径分布的影响。结果表明:保持其他条件为恒定值,存在一个最佳水化时间范围为大于240h,在该水化时间范围内,聚合物颗粒弹性变形能力逐步增强,使得更大粒径的聚合物颗粒得以通过1.2μm的喉道;增大注入压力,有助于更大粒径的聚合物颗粒通过1.2μm的喉道;增大聚合物颗粒浓度,会增强聚合物颗粒在1.2μm喉道处的封堵效果;不同尺寸分布的聚合物颗粒分散体系与一定大小的喉道相适应;聚合物颗粒粒径与喉道直径比值δ≥3.0的范围为聚合物颗粒直接封堵流动区域,1.0≤δ3.0的范围为聚合物颗粒弹性流动区域,δ1.0的范围为架桥封堵流动区域。     

微圆管中流体的微观流动机制

 针对低渗透油藏储层孔隙喉道小的特点,采用管径为20、15、10、5 μm 的微圆管,以去离子水和煤油为流动介质,研究微圆管中流体的微观流动规律,分析去离子水和煤油的实验流速、有效边界层厚度与压力梯度的关系,考察壁面润湿性和流体黏度对微流动规律的影响。研究表明,微管中流体流速与压力梯度基本成线性关系,随着微管管径的减小,流体流动的非线性程度增强,且驱动压力越大,微管有效边界层厚度越小,参与流动的流体更多,有效流体边界层厚度占微管管径的比例也随之降低;微管壁面由亲水性变为疏水性后,流体流速均高于改性前,微管管径越大,作用效果越显著;改变流体黏度时,出现明显的启动压力梯度特征,实验流体黏度从2.40 mPa·s 增至10.20 mPa·s 时,对应的启动压力梯度由1.26 MPa/m 增加到6.83 MPa/m。     

纳微米聚合物颗粒分散体系微孔滤膜流动特征

为了评价纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏中的流动特征,利用微孔滤膜模拟低渗透油藏的喉道,采 用激光粒度仪和微孔滤膜过滤装置,对其流动特征及其影响因素进行了研究。结果表明：水化时间小于120 h 时,聚 合物颗粒的封堵作用较强;水化时间大于120 h 后,聚合物颗粒逐级调驱能力增强;随着压力差增大,聚合物颗粒储层 深处逐级调驱的效果增强,压力差大于0.15 MPa 后,逐级调驱效果增加的速度明显加快;随着滤膜孔径减小,聚合物 颗粒过滤速度急剧降低,在0.45,0.80µm 微孔滤膜上粒径为1.68µm 聚合物颗粒具有很强的封堵能力,而在3.0 µm 微 孔滤膜上具有较强的储层深部逐级调驱效果;随着聚合物颗粒浓度增加,储层深部逐级调驱效果变弱,颗粒浓度增至 2.0 g/L 后,聚合物颗粒已经没有深部逐级调驱的效果。     

考虑固壁作用力的微可压缩流体纳微米圆管流动分析

针对流体在纳微米尺度下的流体流动规律不符合泊肃叶规律的理论依据不足的难题,研究了纳微米圆管中流体的流动,将流体的微可压缩和固壁对流体的作用同时考虑进来,并将固壁对流体的作用采用固壁作用力的形式引入到流体力学方程,采用涡函数流函数将方程解耦,并用正则摄动法求得一阶精度的压力和速度的解析解.结果发现:固壁作用力导致零阶径向压力的出现,一阶压力的增强和一阶速度的降低;量纲一的体积流量偏离了不可压缩流体的体积流量,偏离效应受流体的微可压缩性和固壁作用力的共同影响.体积流量在同尺度下偏离泊肃叶流动的流量大小随着可压缩系数和流体中和壁面产生作用的离子浓度增大而增大,随着纳微米圆管管径减小而增大,纳微米圆管管径低于某一尺寸时,流体将不能流动.通过研究表明:纳微米尺度下产生微尺度效应的原因是流体的微可压缩性和壁面力的共同影响.     

纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用

对纳微米级孔隙多孔介质内的气体流动进行了研究.利用克努森数划分流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动特征.基于Beskok--Karniadakis模型,对渗透率校正系数进行了改进,引入多项式修正系数,将Beskok--Karniadakis模型简化为二项式方程,并利用最小二乘法分段拟合得出多项式修正系数的取值.模型对比显示,简化后的模型具有较高的精确度.应用此模型推导出了纳微米级孔隙气体流量的计算公式.进行了室内微观渗流模拟实验,得到气体平面单向渗流规律,与由纳微米级孔隙气体流量公式计算所得渗流特征进行对比,结果显示本模型与实验数据拟合较好.采用本模型进行编程计算,对其影响因素进行分析,发现气体流量随压力平方差增加而增大,且增加趋势越来越快,并随多孔介质渗透率和克努森扩散系数的增加而增大.     

微极流体在带有小锥度圆管管道内的流动

讨论了用微极流体表示的血液在带有小锥度的刚性圆细管内的流动问题。在Ｃｏｎｄｉｆｆ和Ｄａｈｌｅｒ边界条件下，导出了轴向速度、径向速度、微转动速度、流量和壁面剪应力的解析式，并作数值计算，分析了管子的锥度和微极参数等对上述有关量的影响。     

纳微米聚合物球调驱特性及封堵的几何约束

微球粒径越小,调驱效果越好这一低渗透油藏现场聚合物微球调驱试验现象仅从孔喉尺寸匹配理论无法得到解释,为此采用岩心物理模拟驱油实验装置,评价了100 nm、800 nm、5μm(现有工艺可实现)3种粒径的聚合物微球在低渗透油藏的调驱效果,并从微球运移机理角度研究了后续水驱过程中压力异常的原因。实验结果表明:聚合物微球能够改变液流方向,抑制含水率的增长,100 nm、800 nm、5μm 3种聚合物微球提高低渗层采出程度分别为32.8%、23.7%、22.0%,100 nm聚合物微球调驱效果最好;产生异常低压的主要原因是5μm聚合物微球不满足进入孔喉的几何约束条件,进而在孔喉入口处聚集膨胀后产生渗流优势通道。     

纳微米聚合物颗粒驱油剂的表征及性能评价

 蒸馏沉淀聚合法制备AM/AA/MMA 聚合物颗粒,利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪进行表征,研究NaCl 质量浓度对聚合物颗粒水化膨胀性能的影响及水化时间对聚合物颗粒运移封堵性能的影响,并在不同渗透率的岩心中进行驱油实验。实验结果表明,AM/AA/MMA 聚合物颗粒为规则球形,干球粒径约为500 nm。随着水化时间增加,聚合物颗粒粒径逐渐增加,水化时间增至200 h 后,粒径基本不再增加。随着NaCl 质量浓度增加,聚合物颗粒的膨胀倍数逐渐减小,质量浓度由5 g/L 增至20 g/L,膨胀倍数减小了1.01。随着水化时间增加,聚合物颗粒对岩心的封堵作用增强,水化时间由24 h 增至120 h,岩心封堵率增大了40.62%。注入0.5 倍孔隙体积、质量浓度为1.5 g/L 的聚合物颗粒溶液段塞,可平均提高采收率9%以上,随着渗透率增加,提高的采收率逐渐增加,当渗透率大于50×10^-3 μm²后,提高的采收率基本不变。     

高压气体在微圆管中的流动特性

在高压条件下,试验研究氮气在直径为14.9、10.1、5.03、2.05μm微圆管中的流动特性。结合毛管束模型,研究气体的高压微尺度流动特性对气体在低渗多孔介质中渗流特性的影响。结果表明:气体在14.9μm微圆管中的高压流动特性与经典流体力学规律相符;随着管径的减小,气体的流动出现了明显的微尺度效应,表现为实测流量偏离经典流体力学理论预测流量,且管径越小,这种微尺度流动效应越显著;研究稀薄气体效应时提出的Kn数不能用来表征高压条件下气体的微尺度效应;气体在微小孔喉中的高压微尺度流动效应导致气体在低渗多孔介质中的渗流具有非达西渗流特征,表现为实际渗透率大于由经典H-P方程和达西公式计算的绝对渗透率。     

非均质储层纳微米聚合物颗粒体系驱油实验研究

为了深入揭示低渗透储层非均质性对聚合物颗粒分散体系驱油效果的影响,采用平板填砂模型和岩芯串、并
联组合实验技术,对纳微米聚合物颗粒分散体系进行了非均质驱油实验研究,并分析了纵向、横向非均质性和渗透率
级差对驱油效果的影响。平板填砂模型模拟实验结果表明,聚合物颗粒分散体系对改善储层纵向非均质性效果更明
显,在纵向非均质模型中提高的采收率比横向非均质模型高9.83%。岩芯组合模拟实验结果表明,随着渗透率级差增
加,聚合物颗粒分散体系提高串、并联岩芯组合模型的采收率均逐渐增大,在相近渗透率级差变化情况下,聚合物分散
体系提高串联岩芯组合模型的采收率增幅为6.65%,而提高并联岩芯组合模型的采收率增幅为9.48%;渗透率级差越
大,高、低渗岩芯的分流量相差越大,聚合物颗粒分散体系调驱后,高渗岩芯的分流量降低,低渗岩芯的分流量增大。     

Experimental investigation on flow characteristics of deionized water in microtubes

The flow characteristics of deionized water in microtubes with diameters ranging from 2 to 30 μm are investigated. The experimental results show that the flow characteristics in microtubes with diameters of 16 μm and larger ones are in agreement with the classical theory. However, as the diameters are de-creased to 5 and 2 μm, the nonlinear flow characteristics prevail and the results indicate significant departure of flow characteristics from the predictions of the conventional theory, and the smaller the diameters, the larger the departure. As the Reynolds number increases, the degree of nonlinear flow characteristics decrease gradually and the experimental results are approximately equal to the theo-retical expectation. The minimum Reynolds number in this study is only 2.46×10~(-5).     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。     

有启动压力梯度渗流的数学模型

围绕低渗透问题和Bingham流体渗流问题，从推广的达西定律入手，详细推导了其渗流控制方程，讨论了初始条件和各种边界条件．并且考虑到表皮效应和井筒储集常数，引入有效井筒半径，将控制方程和边界条件无量纲化，建立了有启动压力梯度渗流问题的数学模型，为有启动压力梯度油藏开采提供理论依据．并给出了无网格方法的数值模拟结果．     

低渗透油藏三相流油井流入动态研究

针对低渗透油藏具有启动压力梯度和应力敏感性的特性,考虑油相相对渗透率、原油黏度、原油体积系数随压力变化,建立了考虑应力敏感性和启动压力梯度影响的低渗透油藏三相流油井流入动态方程,分析了影响流入动态曲线形态的因素.其结果对开发低渗透油田的油井流入动态预测具有实际指导意义.     

Influence of wettability on flow characteristics of water through microtubes and cores

The flow characteristics of deionized water in hydrophilic and hydrophobic microtubes with diameters of 14.9, 5.03 and 2.05 μm are investigated experimentally. The results indicate that the flow characteristics of deionized water in microtubes with diameter of 14.9 μm are in agreement with the classical Hagen-Poiseuille （H-P） equation, but for hydrophilic and hydrophobic microtubes with smaller diameters, the results show significant departure from the prediction of conventional theory, and the discrepancies are influenced by wettability of the microtubes and increase as the Reynolds numbers decrease. Besides, flows of fluid in cores are the macroscopic reflection of flows in countless mi- cron-sized pore throats, the influence of wettability on microscale flow in pore throats will cause the change of seepage characteristic in cores. Therefore, flow experiments of brine through cores with different wettabilities are conducted. The results demonstrate that wettability exerts similar influence on water flows in cores and microtubes.     

Flow characteristics and reaction properties of carbon dioxide in microtubules and porous media

Carbon dioxide reacts with porous media while flowing through them enhancing their permeability. Its flow behavior as well as the permeability enhancement effects were studied in synthetic cores, natural cores and microtubes with an inner diameter of 5 μm. The results show that the permeability of H2O-saturated cores （containing carbonate ingredients） was enhanced by increasing the injection volume of a CO2-H2O solution. This enhancement is attributable to carbon dioxide＇s corrosion, which is justified by SEM scanning. The same phenomenon occurs with a CO2-H2O solution in microtubes, but for a different reason. The gas flow velocity of carbon dioxide in microtubes was approximately 100% faster than that of nitrogen because of the scale and the squeezing effects. Carbon dioxide molecules dissolved in water accelerate the diffusion rate of water molecules within the boundary layer, which in turn diminishes the thickness of the water film and enlarges the effective pore size. This flow behavior facilitates the injection of carbon dioxide into low-permeability reservoirs for oil-displacement and formation energy buildup purposes. This behavior also increases the potential for carbon dioxide channeling or release from the formation.     

等效裂缝渗流模型在天然裂缝储层产能预测中的应用

 为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏产能特征,根据连续介质理论,简化了裂缝系统,建立了天然裂缝的等效渗流模型,得到了等效渗流模型稳态渗流的产能方程。应用产能方程进行实例计算,所得单井产能结果与实际油田单井产能相符合,验证了该产能方程的正确性及适用性。分析了裂缝宽度、裂缝长度和裂缝渗透率对产能的影响,结果表明,裂缝长度对产能的影响更大;当裂缝渗透率和裂缝宽度达到一定值之后,要提高产量应主要增加裂缝的长度。