【摘 要】
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在多种提高石油采收率技术中,泡沫驱被认为是一种极具发展潜力的技术。作为非混相两相驱技术,其流动特征取决于注入与被驱替流体的物理与化学性质、水动力,以及多孔介质的物理与化学性质。而由于运移机理的多尺度特性,使得多孔介质中多相流的建模具有挑战性。目前关于泡沫驱技术的理论模型包括经验模型与机理模型,经验模型将泡沫体系的封堵效果简化为流体流度的降低,其降低指数来自于实验结果(现象)拟合;机理模型引入了泡沫
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在多种提高石油采收率技术中,泡沫驱被认为是一种极具发展潜力的技术。作为非混相两相驱技术,其流动特征取决于注入与被驱替流体的物理与化学性质、水动力,以及多孔介质的物理与化学性质。而由于运移机理的多尺度特性,使得多孔介质中多相流的建模具有挑战性。目前关于泡沫驱技术的理论模型包括经验模型与机理模型,经验模型将泡沫体系的封堵效果简化为流体流度的降低,其降低指数来自于实验结果(现象)拟合;机理模型引入了泡沫的生成与消亡过程,但其模拟原理类似于化学反应中的“反应物”与“生成物”。然而这些模型没有体现气泡与孔隙-喉道的微观作用过程。所以深入理解泡沫体系在多孔介质中的物理过程,对于未来的理论与技术发展具有重要意义。本文通过模拟孔隙-喉道处的液领轮廓形态,并推导气-水弯界面上的毛管力分布,建立了液领形态模型,以研究气泡卡断过程中的液领形态发展规律。通过推导润湿相流体由喉道壁面液膜流入液领的流量方程,结合液领形态模型求得的液领体积,求得液领发展至不同时期(体积)时所需的时间,建立了液领形态随时间变化的液领演化模型。使用MATLAB软件进行编程,模拟演示卡断过程中液领形态的发展变化。将液领演化模型的模拟计算结果与气泡卡断实验图像及岩心泡沫驱实验数据相比较,验证了模型的合理性与精度。在油藏尺度的数值模拟中,液领演化模型理论指出,泡沫液与气体段塞交替注入的气液比与注入量不是一成不变的,其关键是在地层中形成气泡尺寸与孔隙-喉道尺寸相匹配的气泡有利生成区,从而实现对油藏目标区域的有效驱替。液领形态模型得到一条描述液领形态发展过程的“演化路径”,从理论上说明了控制液领形态演化规律的因素,即毛管力的发展极限与界面张力的热力学趋势,解释了液领形态在发展过程中的变化特征。液领演化模型可以模拟气泡在卡断过程中液领形态随时间的变化,计算结果与气泡卡断实验的影像资料及岩心泡沫驱实验结果均具有较高的拟合度,证明了模型的合理性与精度。液领演化模型可以计算不同注气流量时,气泡有利生成区在油藏中的分布;提出了泡沫液与气体的递增式段塞注入方式,使泡沫可以在地层中深部“就地”生成,充分利用泡沫的有效生命周期进行驱替,实现对储层的精准驱替与泡沫液的高效利用。
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