泡沫渗流机理及渗流模型研究

利用稳态法测量了气、液流速对泡沫渗流的影响及气液两相相对渗透率曲线,结果表明:液相渗透率不因泡沫的存在而改变;存在临界含水饱和度,当含水饱和度小于临界饱和度时,泡沫不能稳定存在,气相渗透率与无泡沫时相同,当液相饱和度大于临界含水饱和度时,泡沫稳定存在,气相渗透率大幅度降低;泡沫具有剪切变稀的特性。基于分离压力和毛细管压力对气液相对渗透率规律进行了合理的解释。考虑发泡沫剂质量分数、油相饱和度、渗流速度及临界含水饱和度的影响,建立了泡沫作用下气液两相相对渗透率数学模型,利用该模型对试验结果进行了拟合,并与文献中的模型进行了对比,结果表明,所建模型可以很好地拟合试验结果,实用性强。      

不同温度下泡沫对气液相相对渗透率的影响

泡沫能够有效封堵高渗透窜流通道,泡沫驱是一个多相流动的过程,而相对渗透率是表征多相渗流的重要参数,泡沫驱相渗规律的研究对稠油热采工艺具有重要意义。测定了不同温度下泡沫封堵压差随气液流量比的变化,分析了不同气液流量比下泡沫封堵压差的变化及温度的影响;利用稳态法测定了不同温度下泡沫存在和不存在时气液相相对渗透率曲线,研究了温度对泡沫驱中气液相相对渗透率的影响。结果表明：在实验温度范围内,温度越高,泡沫的封堵效果越好;在气液流量比为2～4时,泡沫的封堵压差最大,封堵效果最好;泡沫不影响液相相对渗透率与含液饱和度的关系,但泡沫使得液相相对渗透率整体偏小;当含液饱和度低于临界含液饱和度时,泡沫对气相相对渗透率无影响;当含液饱和度高于临界饱和度时,气相相对渗透率相较于无泡沫作用时降低了2～3个数量级;在实验温度范围内,随温度的升高,液相相对渗透率的变化很小,但气相相对渗透率的临界含液饱和度变大,并且曲线的平缓段所对应的气相相对渗透率降低。     

超深高含硫气藏气—液硫两相渗流实验

超深高含硫气藏开发过程中会在储层中出现气—液硫同流的现象,其对气井产能的影响目前还缺乏实验数据的验证。为此,研制了一套适用于高温高压条件下气—液硫两相驱替实时测试的装置,并制订了相应的测试流程,选取四川盆地元坝气田的取样岩心开展气—液硫两相驱替实验,并采用非稳态法计算气、液硫两相相对渗透率,得到气—液硫相对渗透率曲线,进而开展气—液硫两相渗流规律的定量化研究。结果表明:(1)气、液硫两相共渗区较窄,当液硫临界饱和度高于40%时,井筒附近的液硫饱和度达到液硫临界流动饱和度,从而阻碍井筒附近气体的流动;(2)围压的变化会引起气—液硫相对渗透率曲线的变化,当围压增大时,气相相对渗透率及液硫相对渗透率均下降;(3)随着驱替压差增大,气体流速加快,携硫能力增强,气相相对渗透率及液硫相对渗透率均有所上升。结论认为,气—液硫两相相对渗透率曲线的获得,实现了对气—液硫两相渗流规律的定量化研究,可用于超深含硫气井的产能评价。     

多孔介质中蒸汽泡沫渗流影响因素分析

在蒸汽泡沫微观渗流研究的基础上，研究了温度、气液比、气液速率、残余油饱和度以及渗透率对蒸汽泡沫封堵能力的影响。结果表明：温度和气液比是影响蒸汽泡沫液发泡和发泡量以及泡沫质量的主要因素，而残余油饱和度的大小直接影响泡沫的作用。     

特低渗透储层油水两相非达西渗流特征

以榆树林地区特低渗透岩样油水两相渗流实验为实例,对特低渗透岩样在不同含水饱和度下的拟启动压力进行了研究,通过对实验数据进行的理论分析,得到了描述油水两相非达西渗流的经验关系式.对稳态法测定的特低渗透岩样油水两相相对渗透率曲线进行研究的结果是:当空气渗透率小于2×10-3μm2时,油水的相对渗透率就依赖于油水渗流速度,对油相影响较大,流速越低,油相相对渗透率也越低,油水两相同时渗流时的拟启动压力比单相时要大很多.     

2种无因次采液指数与含水率关系式的建立及优选

水驱油田无因次采液指数与含水率变化规律,是油藏产能评价和举升方式选择的主要依据.目前,各类研究方法相对丰富,但仍存在许多不足,即经验法和数值模拟法缺乏渗流理论支持,相对渗透率曲线法无法确定无因次采液指数与含水率具体函数式.通过改进油相相对渗透率关系式,引入俞启泰提出的两类油水相渗比值与出口端含水饱和度关系式,分别建立了Ⅰ类和Ⅱ类无因次采液指数与含水率模型,与不同油田相渗实验结果对比显示,Ⅱ类模型与实验结果比较一致.     

基于分形理论的低渗透油藏油水相对渗透率模型

油水相对渗透率是研究低渗透油藏注水开发特征的重要参数之一,明确油水相对渗透率的影响因素对认识低渗透油藏的渗流规律有重要意义。在多孔介质分形理论的基础上,建立低渗透油藏油水相对渗透率模型和归一化的油水相对渗透率模型。新建立的油水相对渗透率模型是含水饱和度、驱替压力、毛细管力的函数,可以综合反映储层孔隙结构、非线性渗流和渗流干扰对油水相对渗透率的影响。理论分析结果表明:岩心孔隙结构越复杂,油水相对渗透率越低;驱替压力对油相相对渗透率有影响,表明在注水开发过程中相对渗透率存在动态变化特征;非线性渗流对油相相对渗透率的影响较大,而对水相的影响可忽略不计,随着油相非线性系数的增大油相相对渗透率减小;渗流干扰对油水相对渗透率均存在影响,油水相对渗透率随着干扰系数的增大而降低。为了验证模型的可靠性,将模型预测的油水相对渗透率与实验测试结果进行了对比,其结果表明吻合程度高。与经典相对渗透率理论模型预测结果的对比表明,新建模型对水相相对渗透率的预测结果优于经典理论模型的预测结果。     

一个实用的注蒸汽加泡沫过程的油藏数值模型

提出了一个注蒸汽加泡沫过程的数学模型并讨论了数值处理方法.模型考虑了泡沫剂损失的各种机理及泡沫的流动阻力.用修改气相相对渗透率和束缚气饱和度的方法描述泡沫的流动阻力.泡沫的流动阻力受泡沫剂浓度、温度、油饱和度、渗透率以及水相和气相达西流速的影响.对一个现场问题的模拟结果表明：在非均质油藏注泡沫可以改善蒸汽的波及体积,提高采收率.     

考虑动态相对渗透率曲线的油藏数值模拟方法北大核心CSCD

中国海上油田在高含水期遇到了很多新问题,生产动态反映出开发效果对采油速度敏感。本文开展了流体流动速度对油水相对渗透率的影响研究,采用非稳态法测试得到了不同流速的非稳态相对渗透率曲线,分析发现:当流速小于1mL/min时,随着驱替速度的增加,水相相对渗透率和油相相对渗透率增加,残余油饱和度降低;当流速大于1mL/min时,随着驱替速度的增加,水相相对渗透率和油相相对渗透率降低,残余油饱和度增加。建立了动态相对渗透率计算模型,将动态相对渗透率计算模型引入到传统方法中,对油水两相数值模拟模型进行了修正,结果表明,水井附近和油井附近考虑动态相对渗透率曲线的数值模拟器计算得到的含水饱和度数值高于传统数值模拟方法计算得到的含水饱和度,注采连线方向上润湿相饱和度曲线会出现漏斗形态。利用中国海上某油田实际数据,验证了本文提出的新方法的准确性。     

考虑动态相对渗透率曲线的油藏数值模拟方法

中国海上油田在高含水期遇到了很多新问题,生产动态反映出开发效果对采油速度敏感。本文开展了流体流动速度对油水相对渗透率的影响研究,采用非稳态法测试得到了不同流速的非稳态相对渗透率曲线,分析发现:当流速小于1 mL/min时,随着驱替速度的增加,水相相对渗透率和油相相对渗透率增加,残余油饱和度降低;当流速大于1 mL/min时,随着驱替速度的增加,水相相对渗透率和油相相对渗透率降低,残余油饱和度增加。建立了动态相对渗透率计算模型,将动态相对渗透率计算模型引入到传统方法中,对油水两相数值模拟模型进行了修正,结果表明,水井附近和油井附近考虑动态相对渗透率曲线的数值模拟器计算得到的含水饱和度数值高于传统数值模拟方法计算得到的含水饱和度,注采连线方向上润湿相饱和度曲线会出现漏斗形态。利用中国海上某油田实际数据,验证了本文提出的新方法的准确性。     

DETECTING METHOD FOR THE RELATIVE PERMEABILITY CURVE OF POLYMER FLOODING

基于非牛顿流体渗流理论,推导并建立了聚合物溶液非牛顿流体体系驱油的分流量方程和前缘运动方程,考虑了体系流变性、储层物性以及驱替速度和不可及体积对聚合物驱渗流特征的影响,得到了新的聚合物驱相对渗透率计算模型.通过对实验流程和方法的改进,实现了恒速驱替,使实验过程与理论模型所要求的假设条件一致,建立了测定聚合物驱相对渗透率的新方法.新方法测定结果与常规水驱相对渗透率曲线的对比分析表明:聚合物驱两相跨度范围增大,残余油饱和度降低;同一含水饱和度下的水相相对渗透率偏低,油相相对渗透率偏高;在等渗点右侧,随含水饱和度的增加,水相相对渗透率上升幅度相对较缓.     

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.     

泡沫驱替过程中阻力因子与岩心气相饱和度的变化

为了解在不同注入参数下泡沫驱的气相饱和度变化规律、 深入分析泡沫渗流机理, 通过岩心驱替实验, 研究了泡沫驱替过程中注入速度、 气液比、 岩心渗透率和含油饱和度对泡沫阻力因子与岩心气相饱和度的影响, 分析了气相饱和度与封堵能力之间的关联性。结果表明, 泡沫渗流阻力因子随注入速度和渗透率的增大而增大、随气液比的增大而先增大后降低; 气液比为 1∶1～ 2∶1时, 阻力因子为 172～ 194, 泡沫封堵性能最好; 岩心含油饱和度由 0增至 65.21%时, 阻力因子从 172降至 71; 泡沫对渗透率和油水层有良好的选择性; 注入速度和气液比对岩心最高气相饱和度和水驱后气相饱和度的影响较小, 最高气相饱和度均能达到 80%以上, 水驱后气相饱和度均在 60%～75%之间; 随岩心渗透率增大, 最高气相饱和度和水驱后气相饱和度先增大后降低; 随含油饱和度的增加, 气相饱和度降低。气相饱和度与泡沫封堵能力有较好的关联性, 岩心中气相饱和度达到 60%以上时才能形成有效封堵, 阻力因子快速增加。图5表2参17     

驱替压力梯度对相渗曲线影响的网络模拟

油水相对渗透率曲线是表征两相渗流能力的重要信息.利用计算机模拟,通过随机方式建立了由孔隙和喉道组成的三维网络模型.根据逾渗理论,通过对流体在模型中的流动研究,求取了在不同驱替压力梯度下的相对渗透率曲线,分析了驱替压力梯度对相渗曲线的影响.在此基础上,建立了反映相对渗透率随着含水饱和度及驱替压力梯度变化的三维曲面,最后分...     

储集层微观参数对油水相对渗透率影响的微观模拟研究

为描述储集层微观参数对油水相对渗透率的影响，建立油水两相流的三维准静态孔隙网络模型，运用逾渗理论描述微观渗流机制，模拟初次油驱和二次水驱过程，并对相对渗透率进行了预测，计算结果与实验结果变化趋势基本一致，验证了孔隙网络模型模拟的有效性。利用孔隙网络模型研究水湿情况下孔喉比、配位数、形状因子对相对渗透率的影响。结果表明：孔喉比增大，残余油饱和度增大，水相达到同样的渗流能力所对应的含水饱和度相对增加；配位数增大，两相共流区变大，残余油饱和度减小，配位数对非润湿相油的相对渗透率影响较大；形状因子增加，残余油饱和度减小，两相共流区变大。图7表1参10     

表面活性剂对超低渗透油藏渗流特征的影响

针对超低渗透岩心,通过宏观驱替实验研究不同界面张力的表面活性剂对单相启动压力、油水两相启动压力、相对渗透率曲线、降压效果及提高采收率效果的影响,分析表面活性剂对超低渗透油藏渗流规律的影响。研究结果表明,随驱替液界面张力的降低,单相启动压力明显降低。油水两相启动压力实验中,在油水两相相同流速比下,随界面张力的降低,油水两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大。从束缚水饱和度到残余油饱和度,随含水饱和度的增加,油水两相启动压力梯度先缓慢下降,后迅速下降。相渗曲线实验中,随表面活性剂质量分数的增加,油水两相渗流区增大,油相相对渗透率增大,残余油下水相相对渗透率增加,残余油饱和度降低,油气采收率升高,水相(端点以内)渗透率基本没有变化。表面活性剂段塞驱替实验中,岩心一次水驱后,注入表面活性剂可明显降低超低渗透岩心的注入压力、提高岩心采收率,且油水界面张力越低,降压效果越好,提高采收率幅度越大。     

三角洲储层渗流参数动态模型研究——以胜坨油田二区下第三系沙二段8~3小层为例

以注水开发36年的胜坨油田二区下第三系沙二段83小层的三角洲储层为例,应用岩心分析和渗流物理模拟数据,研究了渗流参数随注水开发的变化规律和机理,建立了渗流参数的润湿性模型、孔隙结构模型和相对渗透率模型。研究结果表明,随着注水开发程度的加深和综合含水率的提高,该储层岩石的亲水性逐步增强;岩石平均比表面积降低,孔隙和喉道半径增大,孔隙连通性和孔喉分布变好。平均残余油的水相相对渗透率有降低的趋势,标准化油水相对渗透率曲线交点的水饱和度向右偏移,即交点水饱和度增大。在相同水饱和度下,油相渗透率增大,水相渗透率下降,8种油藏开发流体的动力地质作用引起了渗流参数的变化     

空气泡沫在非均质油藏中渗流能力的实验研究

利用实验分析了空气泡沫在不同渗透率、不同气液比的单管均质岩心模型中的渗流能力及其影响 因素,并研究了不同渗透率级差双管并联模型中产出液分流量的变化。 实验结果表明：气液比越大,泡沫 渗流阻力越大;随着岩心渗透率和泡沫注入量的增加,岩心中泡沫阻力系数增大,封堵能力增强;泡沫在 非均质地层中具有很好的液流转向能力,但随着渗透率级差的增大,液流转向能力变弱。     

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凝析气井产能主要受近井区域的渗流动态控制。在近井区域，压力损耗较高，凝析气的流动压力常常会低于露点压力而导致凝析油在此区域逐渐累积；该区域明显地呈低压、高凝析油饱和度、高界面张力和高流速的特征；常规理论过高估计了高凝析油饱和度带来的堵塞效应，却忽视了高流速对凝析油的剥离效应，研究发现高速流动对近井油气相对渗透率的影响并非象常规理解那样简单，而是呈现出综合效应；如何准确理解高速效应的影响，对于凝析气藏渗流动态分析以及生产动态预测有很重要的意义。文章建立了油气两相渗流的定解问题，得到了拟稳态形式的流入动态方程，在三区渗流机理上首次综合考虑了毛管数和非达西效应对相对渗透率的影响，揭示了高速流动下油气相对渗透率变化及油气分布状态新特征，对不同流入动态模型的对比分析表明，该方法较之现有方法更有助于正确预测生产动态，评估气井产能。     

多孔介质中泡沫流动等效数学模型

建立了一个基于临界毛管压力并能够描述多孔介质中泡沫流动规律的等效数学模型,模型采取改变形成泡沫后气相相对渗透率的形式描述泡沫在多孔介质中流动阻力的变化,泡沫流动阻力表述为临界含油饱和度、临界表面活性剂浓度、临界毛管力、油藏渗透率、气液比和气相流速的函数,进行了泡沫驱实验岩心驱油结果拟合和三维地质模型泡沫调剖效应数值模拟研究,证实了建立的数学模型能够正确地模拟泡沫驱油机理。