泡沫酸在多孔介质中流动形态研究

实验所用泡沫酸FSH-1由氮气和无机酸、有机酸、发泡剂、稳泡剂及其他多种添加剂组成,目前在中原油田已获得广泛应用。采用具有规则网格孔隙通道的平面玻璃微观模型,研究泡沫酸的渗流特点,得到了20组温度(50~120℃)/压力(20~32MPa)条件下泡沫酸的气液比,包括上限、下限及适宜值范围,结果表明形成稳定的连续泡沫流所需的气液比随温度升高略有增大,随压力升高显著增大;考虑到酸的有效穿透深度,泡沫酸的适宜气液比约为0.68。采用平面玻璃仿真微观模型(及规则微观模型),研究了泡沫酸的渗流特性,观测到了以下机理:①泡沫酸在仿真模型中流动时不断发生泡沫破灭和再生,其中包括气泡缩颈分离、液膜分离、气泡变形分割、气泡破裂聚并等现象;②泡沫酸优先进入较大孔道,产生贾敏效应,起液流转向作用;③气液比较大时,泡沫酸以相同流量通过模型时的压差较大;④泡沫酸中气泡大小可以通过气液比进行控制,气液比降低时泡沫中气泡直径减小;⑤泡沫酸连续流过仿真模型可引起模型两端压差持续增大,在规则模型中不发生此现象。图5表1参2。     

氮气泡沫在多孔介质中的封堵特性及其影响因素研究

泡沫在多孔介质中的封堵特性受到许多因素的影响。利用室内物理模拟实验方法研究了气液比、渗透率、注入速率、含油饱和度、地层内残留聚合物对泡沫在多孔介质中的封堵特性的影响。结果表明,气液比在（1：1）～（3：1）之间时,泡沫在多孔介质中封堵能力最强;泡沫在多孔介质中的表观粘度随着渗透率的增大而增大,其高渗透岩心中的相对封堵强度要大于在低渗透岩心中的封堵强度;泡沫在多孔介质中的注入速率越大其阻力因子越大,泡沫的注入速率最好控制在2m／d以上;当含油饱和度大于30％时,泡沫无法形成较大的封堵压差;聚驱后残留的聚合物可以增大泡沫的封堵压差。     

多孔介质中泡沫驱油微观机理研究

泡沫处于平衡状态时,排液过程受到外力的影响很小,液膜中的液体在重力的作用下排出,使液膜变薄、失去弹性,与同时发生的气体扩散一起导致了泡沫破裂.在多孔介质中运移泡沫的稳定性除了上述因素影响外,还受到冲压、挤压、摩擦等因素的影响.采用高压可视化微观模型驱替装置,观察分析了水湿和油湿介质中不同压力下单一泡沫体系、复合泡沫体系泡沫的形成、衰变过程,分析了泡沫在多孔介质中的微观驱油机理.观察分析结果表明:泡沫的稳定性与压力和介质的润湿性有关,压力越高,泡沫的稳定性越好,水湿介质中泡沫的稳定性好于油湿介质;泡沫的的驱油效果也与压力和介质的润湿性有关,压力越高,泡沫的驱油效果越好,水湿介质中泡沫的驱油效果好于油湿介质.     

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。     

高压复合热泡沫在多孔介质中的渗流能力实验

复合热泡沫驱油技术是将泡沫驱油技术和热力采油技术集成在一起,充分发挥二者优势的三次采油技术.研究所涉及的复合热泡沫体系,选择HY-3表活剂作为发泡剂,热烟道气(由85%的N2和15%的CO2组成)作为发泡气体.该体系不但具有泡沫驱油和热力采油的优点,同时又具有一定的CO2驱油和N2驱油的的作用.泡沫在地层高压条件下的稳定性和封堵能力,是泡沫体系能否取得理想驱油效果的关键.研究首次利用高压泡沫装置进行复合热泡沫高压渗流能力实验,研究了高压条件下复合热泡沫的稳定性及其在多孑L介质中渗流能力的影响因素.研究结果表明:在地层高压条件下,HY-3表活剂和烟道气可以在多孔介质中形成具有较强封堵能力的稳定泡沫,且在非均质岩心中的封堵效果明显好于在均质岩心中的封堵效果;岩心渗透率越高,阻力系数越大,泡沫封堵效果越好;注入速度越高,形成泡沫强度越大,泡沫封堵能力越好;气液比越大,泡沫渗流阻力越大,气液比达到1:1后,继续增大气液比对渗流阻力影响不大,为防止气窜,建议现场实施过程中气液比采用1:1.     

多孔介质中多相泡沫微观流动规律研究

通过微观刻蚀模型对泡沫、微球和多相泡沫体系在多孔介质中的微观渗流特征进行研究,结果表明:泡沫主要以变形、分割的方式通过多孔介质,且小气泡的运移速度要快于大气泡,其封堵具有叠加性;微球在多孔介质中以串状、长条状或团状聚集体存在,通过直接或变形的方式通过孔喉,以吸附、喉道处架桥和孔喉连接处堆积来形成封堵,但稳定性不强;多相泡沫体系中,微球吸附甚至包围在泡沫液膜表面,泡沫在微球的包围簇拥下向前运移,稳定性增强,对深部调剖封堵效果更好。     

磁化水在多孔介质中渗流的计算机模拟

建立了磁化水分子间的相互作用位势模型,用蒙特卡罗计算机模拟方法,通过计算外加磁场对水的内能的影响,从分子水平定量研究了磁处理前后水的粘度及表面张力的变化,讨论了磁化水在多孔介质中的渗流速度和磁增注效应.研究表明,水的磁效应与磁感应强度的关系是多极值函数关系;在优选的最佳磁场强度范围,磁化水内能的绝对值减小,磁化水的粘度及表面张力显着降低,磁处理具有显着的降粘效应和增注效应.计算机模拟也表明磁处理水径向分布函数的第二伴峰明显升高,即磁场处理能引起水系统微观结构的改变.计算结果与实验结果基本一致.     

泡沫体系封堵性能影响因素实验研究

利用岩心驱替流程研究了影响泡沫封堵能力的不同因素。测定了在石英砂模型中，不同气液比泡沫的阻力因子及不同聚合物浓度对泡沫阻力因子及残余阻力因子的影响。泡沫阻力因子与渗透率的关系，以及不同注入方式泡沫的封堵能力。     

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。     

低渗孔隙介质中流体流动的分形模拟研究

根据渗透率概率分布曲线和分数布朗运动曲线的相似性，用满足分数布朗运动的变量连续随机迭代法，建立分形预测模型以及低渗透油藏流体分布分形网络模型，并编制了计算程序。使用随机分形网络模型(FIM)，对国内某油田水驱过程中压力分布、驱替特征曲线和相对渗透率进行了模拟研究，建立了分形宏观渗流场，模拟计算获得油藏剩余油饱和度分布。该方法拓宽了渗滤理论的应用和精细油藏数值模拟的研究方法，对于确定粘度比较高情况下的剩余油分布和指进发育具有重要意义。     

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。     

Stability and water control of nitrogen foam in bulk phase and porous media

Foam is widely used in the petroleum industry thanks to its unique properties and performance. Its application to water control in oil wells has received more and more attention. The stability of nitrogen foam was investigated in pressurized equipment and sand pack. The result indicated that with increasing pressure （0-2 MPa） the stability of foam in the pressurized equipment increased linearly. Increased nitrogen injection pressure caused better dispersion of nitrogen-foaming solution in porous media. The initial residual resistance factor to gas was an exponential function of injection pressure, but the residual resistance factor （to gas and liquid） decreased exponentially with time. The halflife of foam in porous media （expressed in residual resistance factor） was much longer than that in bulk phase （expressed in foam height）. Pore model analysis indicated that good dispersion in porous media and the presence of thick liquid film during dispersion were the main reasons for high stability. Field test indicated that effective residence of foam in the formation not only resulted in much better heat insulation, but also improved steam stimulation by enhancing steam heating.     

缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变性实验

通过阻力系数、残余阻力系数随孔隙流速的变化,研究了缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变规律。研究结果表明,在临界缔合浓度(CAC)上,缔合聚合物溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先下降、后上升,当上升到一定程度时又开始下降;当浓度在CAC以下时,溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先上升后下降;缔合聚合物溶液的残余阻力系数随孔隙流速的增加先上升、后下降。与MO4000相比,缔合聚合物溶液具有更好地改善水驱流度比的能力,且岩心渗透率越低,改善水驱流度比的能力越强,表现出弹性效应的孔隙流速越低;在低速下缔合聚合物溶液阻力系数的增加主要来源于其比较高的吸附滞留量,而在高速下其阻力系数增加主要来源于溶液比较好的弹性。     

直井-水平井组合蒸汽氮气泡沫驱物模实验

稠油开采在蒸汽吞吐（CSS）阶段出现的高渗层蒸汽窜流影响了开采效果,利用稠油油藏水平井开采可以增加泄油面积,增强导流能力,提高最终采收率,但用水平井开采稠油更易受窜流通道的影响,造成水平井段动用不均、高含水等问题。笔者采用三维物理模拟手段研究了直井-水平井组合蒸汽氮气泡沫驱提高采收率机理,用不同驱替阶段平面和剖面三维温度场数据评价了蒸汽驱转蒸汽氮气泡沫驱温度场发育效果。在高含水下采用氮气泡沫辅助蒸汽驱后,含水率先降、后升,最终采收率为63.3%,相比蒸汽驱提高了6.2%。蒸汽氮气泡沫驱降低了蒸汽单井突进和蒸汽超覆现象,增加井间波及区域,扩大了整体的波及体积,改善了蒸汽驱效果。     

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。     

多孔介质对天然气水合物形成的影响

天然气水合物大量存在于海洋底部的淤泥多孔介质中，但多孔介质对天然气水合物形成过程的影响规律究竟如何，从理论和实验上进行了探讨。相平衡模型表明，多孔介质的表面张力作用使多孔介质毛细管中的气体-水合物-水达到三相平衡；对多孔介质和自由液面的相平衡影响因素分析表明，在相同浓度条件下，多孔介质中天然气水合物形成相平衡的温度更低，压力更高；对多孔介质和自由液面天然气水合物的实验分析表明，多孔介质对水合物的形成过程（天然气溶解阶段，水合物诱导阶段，水合物成长阶段）的影响程度不同，多孔介质缩短了水合物形成的诱导时间，在成长阶段较之自由液面生长的速率要快。     

高温蒸汽氮气泡沫复合驱实验研究（） 摘要: 关键词: 中图分类号:TE357

为了研究不同因素对泡沫封堵特性和高温蒸汽氮气驱提高采收率效果的影响,开展了发泡剂浓度、温度、气液比、渗透率和含油饱和度对3种发泡剂生成泡沫封堵能力影响规律、发泡剂浓度和蒸汽氮气混注比对蒸汽泡沫复合体系封堵特性影响以及不同发泡剂单管和双管驱油实验。研究结果表明,泡沫阻力因子随发泡剂浓度、气液比、渗透率增加而增大,后期增加速度较缓,最佳质量分数和气液比为0.5%和1∶1;阻力因子随含油饱和度增加而减小,含油饱和度大于0.2时,泡沫基本失去封堵能力;1#、2#发泡剂生成泡沫的阻力因子随温度增加而降低,3#随温度增加而升高;蒸汽氮气泡沫混注时,最佳质量分数和蒸汽氮气混注比为0.6%和3∶2;注2#和3#发泡剂的蒸汽氮气泡沫复合驱提高采收率20.82%和17.05%;2#发泡剂提高波及系数和洗油效率为13%和24.6%,3#发泡剂提高波及系数和洗油效率为9.05%和21.9%,2#发泡剂性能优于3#发泡剂。