泡沫对基质-裂缝双重介质系统渗透性的影响

泡沫作为一种两相分散软物质体系,在非均质油藏调剖、裂缝性油藏防窜及非常规油藏压裂酸化中得到日趋广泛的应用。但泡沫体系在基质-裂缝系统运移过程中,会导致局部捕集、滞留、堆积等现象,影响系统尤其是基质的渗透能力。研究以表面活性剂泡沫和纤维素纳米纤丝(NCF)强化泡沫为对象,建立了评价泡沫体系对基质-裂缝双重介质系统渗透性影响的评价方法,并阐明了两类泡沫的运移和分布规律。实验采用4个级别渗透率(0.13～239.60 mD)的岩芯,建立了压差、基质侵入深度、残余阻力因子与渗透率的关系。研究发现,泡沫体系可以顺利通过23.00 mD的岩芯,不会影响基质渗透能力;当泡沫侵入低渗透和致密基质(低于3.13 mD)后,由于物理吸附、机械滞留等作用,基质渗透率显著下降,NCF泡沫和表面活性剂泡沫对基质渗透性的影响程度接近。另外,NCF起泡液主要滞留在裂缝壁面,尤其是在渗透率不高于8.5 mD的基质-裂缝系统中,起泡液整体滤失量少,去除表面堆积后,基质渗透率可以快速恢复。研究结果可为泡沫在基质-裂缝系统尤其是低渗/致密基质中运移和分布规律提供参考,为评价泡沫对系统渗透能力的影响提供方法。     

泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的计算分析

本文针对三种典型泡沫压裂液,研究了泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的数值计算方法、对影响裂缝几何尺寸的几个因素进行了正交分析。分析结果可供泡沫压裂施工设计时参考。     

地下岩体天然裂缝的数值模拟及其对流体活动的控制

地下岩体天然裂缝的发育受多种因素控制,发育机理非常复杂,且裂缝不能直接观察.依据裂缝分布的数值模拟步骤,通过观察、描术岩心的裂缝发育特征,分析在发育过程中裂缝发育的控制因素及其对岩体力学性质的影响,建立裂缝发育概率计算的数学模型,进而对裂缝发育概率分布和发育特点做出了预测.根据实例计算结果,探讨了裂缝分布对地下流体活动的控制作用.     

液态泡沫铝合金泡孔长大与析液过程的数值模拟

建立了一个描述液态泡沫铝合金中气泡分布随时间变化的数学模型,其中同时考虑了气泡间气体扩散和析液过程的影响,即耦合求解泡沫尺寸分布方程和一维析液方程,从而得出泡沫中气泡孔径分布随时间的变化规律.通过与液态铝泡沫试验结果的对比验证了该模型的正确性.计算结果表明泡径随时间以指数规律增长,这与MacPherson等人新近的理论结果相符合.研究了初始液体体积分数、表面张力、亨利常数、扩散率等因素对泡沫尺寸分布演化的影响.结果表明:表面张力越大、亨利常数越大,泡沫尺寸演化过程越剧烈.     

聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中非稳态流动的数值计算

在用幂律模式来描述聚合物水溶液基泡沫液相流变性的基础上,建立了聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中一维非稳态流动的数学模型。给出了聚合物水溶液基泡沫在多孔介质中非稳态流动的数值计算方法;并以聚丙烯酰胺水溶液基泡沫为例,对其在Boise岩心中一维非稳态流动的压降、含液饱和度、流动泡沫平均密度分布以及压降与无因次注入时间的关系进行了数值计算与分析。     

泡沫流体在井筒内流动时的耦合数学模型

基于均质平衡流模型,根据动量方程和能量方程建立了计算泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度分布的耦合数学模型,并进行了编程求解,给出了泡沫流体的压力、温度和密度沿井深的分布规律。计算分析表明,泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度是相互影响的。泡沫质量越大,泡沫流体的温度变化越大,而压力和密度变化则相对平缓。在将泡沫流体应用于深井作业时,不能忽略温度变化对泡沫参数及性能的影响,特别是在大泡沫质量下。由于考虑了传热和温度变化对泡沫流体的影响,该模型比常规计算方法的适用范围更广。     

地下岩体天然裂缝的数值模拟及其对流体活动的控制

地下岩体天然裂缝的发育受多种因素控制，发育机理非常复杂，且裂缝不能直接观察。依据裂缝分布的数值模拟步骤，通过观察、描术岩心的裂缝发育特征，分析在发育过程中裂缝发育的控制因素及其对岩体力学性质的影响，建立裂缝发育概率计算的数学模型，进而对裂缝发育概率分布和发育特点做出了预测，根据实例计算结果，探讨了裂缝分布对地下流体活动的控制作用。     

基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法

针对裂缝性储层裂缝孔隙度定量计算的难题,提出了一种基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法。通过定义孔隙纵横比谱函数表征岩石裂缝分布特征及对岩石宏观岩石物理特征的影响,并代入多孔介质模型中,建立含裂缝条件下多孔介质模型。理论正演表明,孔隙纵横比谱分布特征与岩石体积模量变化一一对应,通过建立岩石模量反演函数,利用现场阵列声波测井资料实现孔隙纵横比谱定量反演,进而计算裂缝孔隙度。应用结果表明,计算的裂缝孔隙度能够较好地反映储层裂缝发育情况,与电成像测井计算结果吻合较好,文中方法所计算的裂缝孔隙度符合实际生产情况,为裂缝孔隙度计算提供一种新的途径,扩展了阵列声波测井应用范围。     

CO_2驱油泡沫防气窜技术实验研究

腰英台油田CO_2驱油先导试验中CO_2过早气窜,降低波及体积,影响区块产能。采用岩芯切割技术制作了低渗透裂缝性岩芯模型,通过岩芯驱替实验研究了不同CO_2泡沫注入方式对低渗透裂缝性岩芯封堵能力的影响以及水驱或气驱后CO_2泡沫驱提高采收率的效果。实验结果表明:CO_2泡沫能增加流体在裂缝中的流动阻力,有效降低驱替液流度,阻力因子在46~80;泡沫在裂缝中存在启动压力,它将影响泡沫起始阶段的流动。对于水驱和气驱之后采用泡沫驱的岩芯,采收率分别增加了26%和35%,揭示了泡沫提高低渗透裂缝性油藏采收率机理。     

玉门H低渗透裂缝油藏强化泡沫防气窜实验研究

玉门油田贫氧空气驱油先导试验中3口采油井过早发生明显的气窜，使产液量与产油量大幅下降，影响正常生产。采用Waring Blender方法测定了矿化度8.3×10⁴ mg/L、温度114℃条件下的不同配方体系的泡沫性能，确定了较优的0.2% WP4+0.3% NS强化泡沫体系配方，通过岩芯驱替实验研究了该体系的高温高压稳定性、低渗透裂缝岩芯封堵性及气驱后贫氧空气泡沫调驱提高采收率的效果。实验结果表明，强化泡沫在高压条件下稳定性明显提高；能够增加流体在基质及裂缝中流动时的阻力，具有流度控制能力，阻力因子分布在5.09~38.66；对于贫氧空气驱后采用强化泡沫调驱的岩芯，提高采收率可达16.70%~38.11%。     

泡沫举升排酸过程井筒压力温度数学模型研究

泡沫流体举升排酸工艺能有效排出酸化后地层的残酸,根据质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,考虑环空泡沫流体与油管泡沫流体及地层之间的双重热传导作用,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度分布和压力分布的数学模型,并给出了相应的边界条件和约束条件,该模型可以用于泡沫举升排酸的参数设计。利用数值方法进行了压力场和温度场的耦合求解,得到了泡沫流体温度、压力、密度在油管和环空内的分布。计算结果表明,随着井深的增加,泡沫温度、压力和密度都是增加的,泡沫举升排酸比氮气举升排酸启动压力和平衡压力都要小,随着酸排量的增加,循环点深度、启动压力和平衡压力逐渐增大。     

泡沫酸稳定性研究

本文研究了起泡剂的复配、高分子化合物、醇类、酸浓度和温度对泡沫酸起泡能力及稳定性的影响。研究表明:起泡剂的复配有利于泡沫酸的起泡与稳定,适当的醇类和高分子化合物能提高泡沫酸的稳定性。     

QHD32-6油田N2泡沫驱高温高压可视化实验研究

利用高温高压可视化填砂管,研究了静态和动态条件下N2泡沫驱油过程中原油与泡沫的流动规律及其驱油机理,并对QHD32-6油田N2泡沫驱泡沫体系进行优化.实验结果表明：压力的增大有利于更多N2溶入原油中,使原油黏度下降,有利于原油的采出;随温度升高,N2泡沫在填砂管模型中的封堵作用逐渐减弱.在90℃下,N2泡沫体系仍具有较高的阻力因数,说明该体系具有良好的耐高温性能.随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大;但压力过大容易形成气窜影响采收率,因此,应将注入速度控制在1～2 mL/min.     

碳泡沫先驱体酚醛泡沫制备工艺研究

通过分析发泡剂、匀泡剂和固化剂的用量与酚醛泡沫密度及性能的关系,确定了制备酚醛泡沫的最佳发泡工艺。以苯酚和甲醛为主要原料,碱性催化合成改性酚醛树脂,再加入正戊烷、tween-80和20％硫酸等制备了酚醛泡沫。用红外光谱和数码显微镜等方法测定该泡沫的化学组成、泡孔结构、孔径分布及其他相关理化性能,结果表明,该工艺制备的酚醛泡沫具有优良的阻燃、隔热保温性能,是理想的碳化和石墨化用酚醛泡沫。     

井下自生泡沫辅助蒸汽吞吐开采稠油研究

针对多轮次蒸汽吞吐井储层条件变差、周期产量递减快的问题,开展了井下自生泡沫辅助蒸汽吞吐技术研究。主要进行了自生气源催化反应控制、抗高温起泡剂筛选及自生泡沫体系配方的优化研究。优化后的配方中各种药剂的质量分数如下:NaNO2(20wt%)、NH4Cl(16wt%)、AOS(0.3wt%)、CH3COOH(0.02wt%)。在辽河油田3口蒸汽吞吐井进行了现场试验,试验周期稠油产量较上周期增加21.76%～29.71%,增产效果明显。     

中高渗油藏空气泡沫封堵与流度控制实验研究

注空气是提高采收率的有效技术;但对于中高渗、非均质油藏,单纯注空气容易引发气窜,加剧老井腐蚀,带来安全隐患。因此,针对此类油藏进行空气驱,需要加入泡沫进行封堵和流度控制。通过室内实验,进行了空气泡沫封堵能力影响因素的敏感性分析,研究了空气泡沫段塞在不同驱替方式和不同驱替速率下的流度控制作用。研究结果表明,温度对空气泡沫稳定性有不利影响;在实验压力范围内,高压可以提高空气泡沫的稳定性;当气液比在1∶1~2∶1之间时,空气泡沫的封堵能力达到最大值;泡沫段塞后气驱,体系阻力因子先增大后减小;泡沫段塞后水驱,在一段时间内体系的阻力因子持续增大;无论是泡沫段塞后气驱还是泡沫段塞后水驱,较高的注入速率会带来较强的封堵能力。     

泡沫压裂液在裂缝内的层流流动

泡沫流体流变模式的研究表明幂律模式和H-B模式的层流流动完全能满足泡沫压裂液的实际流动.对于宽度相比于长度和高度来说相当小的裂缝,可以将其内部泡沫压裂液的流动简化为无限大平行平板的流动.本文将分别以幂律模式和H-B模式来分析不同流变模式对流动的影响.     

碳纳米管泡沫体的制备及其对腐植酸的吸附性能

以碳纳米管、聚氨酯发泡剂为主要原料制备出一种新型高效吸附剂,研究了其对天然水中腐植酸的吸附特性.试验中考察了腐植酸溶液pH值与初始浓度、吸附剂用量与吸附时间对吸附过程与效果的影响.试验发现,碳纳米管泡沫体对腐植酸吸附平衡时间约为5 h;在酸性（pH为3.5）及偏酸性条件下（pH为5.5）,1%CNT泡沫体对腐植酸吸附率高;在腐植酸初始浓度低于20 mg/L与在20~40 mg/L时,其吸附率分别为100%和大于80%.研究结果表明,碳纳米管泡沫体是一种新型高效的吸附剂,在酸性与偏酸性条件下对天然水中腐植酸有很好的吸附效果,碳纳米管泡沫体吸附腐植酸符合Langmuir模型.     

湿法磷酸中铁的泡沫浮选净化研究

采用泡沫分离技术净化湿法磷酸除铁是一种新工艺。用正交试验设计法组织实验，结果表明，在实验所研究的范围内，络合剂对泡沫分离净化湿法磷酸除铁有特别显著的影响，含氮助剂以及络合剂和含氮助剂的交互作用对除铁有一定影响，其余因子的影响不大。