一种研究多孔介质中水气分散体系运移机制的仿真模拟新方法

水气分散体系可有效改变地层油渗流通道,抑制驱替流体的窜流,扩大水气分散体系在油层中的波及体积,提高剩余油的动用效果。由于难以直接观察多孔介质中水气分散体系的流动,因此对于水气分散体系在多孔介质中的运移机理研究较少。笔者提出一种研究水气分散体系在多孔介质中运移的仿真模拟新方法,基于水平集方法和气液两相流,使用多物理场耦合数值计算软件COMSOL Multiphysics 进行研究。对水气分散体系在孔喉中的贾敏效应、聚并和卡断机理进行了仿真研究,探讨了水气分散体系运移过程中孔喉压力的影响因素,分析分散相气泡聚并过程的形态变化,研究水气分散体系在孔喉中发生卡断现象的动态特征,结果表明数值模拟可以直观的体现水气分散体系在多孔介质中的运移机制。     

国外微泡沫钻井液技术新进展及探讨

综述了近10年国外微泡沫钻井液技术的研究及应用进展,总结了国外在微泡沫微观机理及其体系流变性能等方面取得的认识。针对目前的技术现状,提出了微泡沫尺寸与地层孔隙喉道半径匹配关系认识不清、微泡沫引起的堵塞、室内评价与现场应用效果差异较大等几方面的问题。在此基础上,分别从微泡沫体系在多孔介质中的渗流规律及影响因素、微泡沫钻井液用化学剂、微泡沫钻井液制备方法3个层面,探讨了该技术的研究方向。即要建立数学模型定量描述微泡沫尺寸与多孔介质中匹配关系,从而为微泡沫在不同储层中的应用提供理论参考;研究微泡沫产生的"贾敏效应"对储层流体渗流能力的影响,避免微泡沫钻井液施工后可能引起的产液量下降问题;建立实验室与现场制备条件的对应关系,统一关于微泡沫钻井液的制备规范或标准。     

泡沫流体在孔隙介质中的流动特点研究

为了研究不同气液比及不同注入方式泡沫流体在长细管模型中产生的特点及运移规律以及端面封堵情况，通过长细管模型进行了注入泡沫流体在孔隙介质中的流动试验。试验结果证明，泡沫在多孔介质中流动，压差分布均匀，泡沫体系在渗透率20 μm2孔隙介质中，能够形成较大的流动压差，并且不会形成端面堵塞，泡沫流动压差随气液比的增大而增大，泡沫压差形成的速度随气液比的增大而增快，形成稳定压差的时间变短；混合式注入泡沫形成的压差由前向后运动，交替式注入气体及泡沫剂溶液首先在中部形成压差，逐渐向两端扩展，混合式注入形成泡沫封堵的时间明显少于交替式注入。泡沫流体适合于油藏驱油，不会形成端面封堵，且混合式注入优于交替式注入。     

多孔介质中泡沫的直观特征研究

为了评价泡沫在多孔介质中的稳定性,借助可视化微观模型驱替装置,利用图像采集系统,通过对大量图片进行分析,研究了水湿和油湿介质中不同压力下单一泡沫体系、复合泡沫体系在多孔介质中的稳定性以及泡沫的形成与衰变机理。结果显示,单一泡沫体系和复合泡沫体系在水湿介质中形成的泡沫稳定性均较好,泡沫形成较为容易;同等条件下泡沫体系在油湿介质中泡沫的形成较水湿介质中困难,泡沫稳定性较水湿介质中差;压力相同时,水湿介质和油湿介质中添加了高聚物的复合泡沫体系比单一泡沫体系泡沫稳定性好。     

多孔介质中稳定泡沫的封堵性能试验研究

利用多孔介质中的流动特性试验.研究了泡沫干度(通过改变液相流速实现)、剪切作用(通过改变气相流速实现)、温度、多孔介质渗透率、含油饱和度等因素对多孔介质中流动泡沫封堵性能的影响及其作用原理,在此基础上对多孔介质中泡沫的封堵机理进行了分析.研究表明,泡沫在多孔介质中的封堵作用实质是气泡在渗流的过程中所承受孔喉结构、障碍物以及其他气泡的剪切作用力的宏观体现,较高的干度和较低的剪切作用时,泡沫的封堵性能最好.     

低频波对泡沫稳定性协同强化效应

为探究低频波对泡沫稳定性的协同强化规律,构建多孔介质玻璃颗粒模拟器,开展了低频波激励下泡沫在不同孔隙直径（0.541~0.657 mm）多孔介质模拟器中稳定性表征实验,结合Plateau边界流体渗流理论,建立波动条件下泡沫边界流体微渗流动力学模型。研究结果表明,振动可以提高泡沫半衰期,不同孔隙直径多孔介质模拟器中泡沫半衰期提高倍数不同且最佳振动参数不同,多孔介质模拟器孔隙直径为0.541 mm时,对应的最佳振动频率和加速度分别为30 Hz、0.7 g（g为重力加速度）,泡沫半衰期提高倍数为1.55;多孔介质模拟器孔隙直径为0.657 mm时,对应的最佳振动频率和加速度分别为35 Hz、0.5 g,泡沫半衰期提高倍数为1.38。波动流体微渗流模型揭示,低频波通过改变流体微元的移动速度、缩短流体微元的移动距离来提高泡沫稳定性。     

泡沫分流特性研究

为了研究泡沫在地层中的渗流特性,对气液在地层中不同注入顺序、气液注入过程中的产出规律进行了研究,分析了泡沫产生分流效应的并联管前缘流动理论,从而得到了泡沫在多孔介质中的分流特性;同时还研究了泡沫的封堵特性,通过泡沫注入实验数据分析,指出泡沫封堵存在叠加效应的认识有待商榷。研究表明:在非均质地层中,先注入气体或先注入发泡剂溶液,泡沫都可以产生分流效应;多段塞气液交替注入后,非均质地层流出的流体流速相同;分流率相同的实质是流度相同;泡沫有效封堵时,在高低渗地层的段塞式运移速度取决于孔隙,高低渗地层速度之比是孔隙度的反比。该研究对产生泡沫的现场注入气液顺序提供了指导,认识了泡沫在多孔介质中的流动本质,可指导现场泡沫调剖驱油的生产作业。下一步还需要深入研究泡沫深部调剖的方法和泡沫叠加效应。     

国外微泡沫钻井液技术新进展及探讨

综述了近10年国外微泡沫钻井液技术的研究及应用进展,总结了国外在微泡沫微观机理及其体系流变性能等方面取得的认识。针对目前的技术现状,提出了微泡沫尺寸与地层孔隙喉道半径匹配关系认识不清、微泡沫引起的堵塞、室内评价与现场应用效果差异较大等几方面的问题。在此基础上,分别从微泡沫体系在多孔介质中的渗流规律及影响因素、微泡沫钻井液用化学剂、微泡沫钻井液制备方法3个层面,探讨了该技术的研究方向。即要建立数学模型定量描述微泡沫尺寸与多孔介质中匹配关系,从而为微泡沫在不同储层中的应用提供理论参考;研究微泡沫产生的"贾敏效应"对储层流体渗流能力的影响,避免微泡沫钻井液施工后可能引起的产液量下降问题;建立实验室与现场制备条件的对应关系,统一关于微泡沫钻井液的制备规范或标准。      

缝洞型油藏复合介质模型及流体流动数学模型

缝洞型油藏储集空间类型多样,尺度差异大,流体流动形式复杂.根据流体流动特征和研究方法的不同,将缝洞型油藏流体流动形式划分为基岩、微裂缝发育带的孔隙流和大型裂缝、溶洞中的"空腔流".对应于两种类型的表征单元体:多孔介质表征单元体和"流体质点团".在此研究的基础上提出:缝洞型油藏储集体是一种由多孔介质和"空腔介质"组成的复合介质.不同的介质具有不同的流体流动形式和表征单元体.最后,分别建立多孔介质和"空腔介质"中的流动方程,并以其耦合形式作为缝洞型油藏流体流动的数学模型.这对于该类油藏下一步高效开发技术的研究具有一定的现实意义.     

氮气泡沫体系稳定性的影响因素研究

利用填砂管研究了不同注气压差下多孔介质中泡沫的产生及其对气体阻力特性的影响,并对泡沫在烧杯及多孔介质中的稳定性进行了对比评价。结果表明,随着氮气注入压差的增加,泡沫对气体的初始残余阻力系数呈幂指数增加;而其残余阻力系数(对气和液)随时间均呈幂指数下降。泡沫在体相中的稳定性远低于多孔介质,且随着环境压力的增大,泡沫的稳定性呈线性增大。基于简单的孔隙模型分析可知,孔隙介质中良好的分散条件及在分散过程中具有的较厚液膜是其稳定性远远高于体相中的重要原因。孔隙和喉道半径比值越大,则孔隙中的气体附加压力越大,泡沫的初始残余阻力系数将越大;吼道越长,泡沫聚并的几率降低,其稳定性增大。若孔隙网络中非均质性越强,则孔隙中气体压差越大,不同孔隙中气体聚并的几率增大,泡沫的稳定变差。