多孔介质内水包油型乳状液非等温流动表征及敏感因素

为研究稠油乳状液在多孔介质内的非等温运移规律及影响因素,在多孔介质简化为变径毛细管束模型的基础上,将处于平衡状态的水包油型乳状液非等温流动传热过程转化为含有负内热源的稳态导热过程。同时,考虑温度的沿程变化及其对分散相黏度及界面张力的影响,建立水包油型乳状液在多孔介质中的非等温流动计算模型。水包油型乳状液非等温流动敏感性分析计算结果表明：随蒸汽注入温度的降低,注入端压力逐渐增大,沿程压力下降平缓段与快速下降线性段的转换位置向注入端移动;分散相黏度越大,水包油型乳状液滴通过孔喉所需的压力梯度越大,注入端压力越高;随分散相体积分数的增加,沿程温度下降加快,注入端压力逐渐升高。     

CO2吞吐期间井筒及油层温度场及其对CO2吞吐效果的影响

研究了注入低温液态CO2过程中传热计算,包括井筒传热及温度场计算、注入期间油层温度场计算及焖井期间油层温度场计算,得到油层温度场的时间和空间分布.提出了CO2吞吐增油效果取决于CO2的溶解降粘与降温增粘的综合作用的观点.根据不同油藏条件及工艺参数,指出油层中温度分布可能出现4种不同温度一粘度带情况(4个模型).解释了增油效果与注入量不是线性关系的原因.为选井、优化注入参数、提高CO2吞吐效果,指明了方向.     

多孔介质中传热传质机理研究

对多孔介质中的传热传质机理进行了研究,介绍了多孔介质传热传质的原理以及常用的多孔介质传热传质的研究方法.以蒸汽驱开采稠油为例,根据物质守恒原理建立多孔介质内质量守恒方程.在该方程中假设油藏内存在油、气两相流动,且流动满足达西定律;流动过程中的能量通过传导、辐射的方式实现.在该方程中还考虑了多孔介质的有效孔隙度及散热损失产生的冷凝量.     

FCC汽油加氢脱硫四集总反应动力学数值模拟

采用欧拉多相流模型、四集总反应动力学模型、多孔介质传热模型和层流有限速率模型,对FCC汽油加氢脱硫反应器内的多相流动、反应和传热进行了数值模拟计算,考察了多孔介质床层的速度场、温度场、脱硫率和影响脱硫率的各操作参数。结果表明,多相流和传热模型的选取、集总参数的求解和等价反应模型的设置能够较准确地描述三相流动状态及温度分布状态,四集总反应动力学模型结合层流有限速率模型能较准确地模拟计算脱硫率高达94%(质量分数)的深度脱硫过程。在该模型良好的适应性和外推性的基础上,计算了体积空速、反应压力和氢/油体积比3个操作参数对FCC汽油加氢脱硫率的影响。     

齐40块稠油流变特性实验研究

推导了在多孔介质中测定流体流变性的公式，在油层温度下，分别用毛缰管粘度计、旋转粘度计和驱替装置，测定了齐４０块稠油在通过多孔介质前、后及在多孔介质中各阶段的流一，研究结果表明，齐４０块稠油在通过多孔介质前，后及在多孔介质中各阶段的流变性是不相同的，得出目前该断油藏的原油属于牛顿流体，这与开采初期原油是非牛顿流体的结论有所不同。同时考察了温度及多孔介质的物怀参数对稠油流变性的影响，实验结果表明，实验     

基于多孔介质加氢裂化反应器多相流数值模拟

采用欧拉多相流模型,通过建立多孔介质能量守恒模型、热量传递模型和质量传递模型,对加氢裂化反应器内的多相流动、传热和传质进行了数值模拟计算,得到了反应器内多孔介质床层的速度场、温度场、浓度场和压力分布。结果表明,多相流模型的选取、传热传质模型的建立、油品物性的计算和边界条件的设置能够较准确地描述三相流动状态及其分布状态。反应器入口处的流动状况将直接向内部传递,壁面流随流动而发展,其宏观描述为：在出口床层处径向体积分率曲线出现拐点,进而使流体在催化剂床层径向和轴向分布不均匀,气化率得到提升。为了获得反应介质与催化剂充分混合的流体分布状态,有效利用催化剂,反应器入口处的流动状态必须得到优化。     

胜利油区稠油非达西渗流启动压力梯度研究

通过对胜利油区稠油油藏不同原油粘度、不同渗透率、不同温度条件下的岩心进行渗流实验,研究了稠油在多孔介质下的渗流特征和规律。结果表明,稠油在多孔介质下表现为具有一定启动压力梯度的非达西渗流;其中,普通稠油表现为拟塑性渗流特征,特、超稠油表现为膨胀性流体渗流特征。对稠油非达西渗流特征及影响因素进行了研究,提出了计算稠油启动压力梯度的公式。稠油渗流的启动压力梯度受储层渗透率、加热温度、地层原油粘度及沥青质含量影响,储层渗透率越大、油层加热温度越高、原油粘度越低、沥青质含量越低,其启动压力梯度越小。     

微生物在油层中的运移能力及规律

为研究微生物在油层中运移的能力,进行微生物在多孔介质中的运移实验,结果表明,微生物通过多孔介质的能力很强,这种能力可能来自于微生物菌体的柔性变形和动力定向性,微生物可用于渗透率在30×10-3μm2以上油层采油;发现微生物运移时具有对流扩散特征,且吸附滞留明显.在实验研究基础上,建立了微生物运移的一维单向和径向扩散数学模型,并得到了包括吸附在内的解析解,可用于计算微生物驱油时的油井见效时间和油井中微生物产出时间.通过拟合实验曲线,得到了微生物在多孔介质中的对流扩散系数和最大吸附常数,计算结果表明,运移时微生物浓度下降很快,有效作用范围很小,因此选择在油层中有快速繁殖能力的微生物注入和适当补充注入营养液十分必要.图4表1参8(雷光伦摘)     

火烧油层燃烧反应数学模型研究

针对稠油油藏火烧油层特点,利用Arrhenius公式,采用燃料转化率方法,建立了火烧油层三维四相七组分燃烧动力学模型,推导出多孔介质条件下原油各组分热解与氧化反应速率表达式。通过双膜理论解决了各组分在相间的质量传递及相平衡关系,并根据各组分在多孔介质中分子扩散与对流弥散关系,建立了火烧油层燃烧过程中各组分的质量、能量守恒方程,为火烧油层物理模拟、数值模拟及现场试验方案设计提供了可靠的依据。     

高温热管换热器局部强化传热数值模拟

高温热管换热器由管内充有不同工作介质的热管组成.在不同温度区域,具有不同工作介质的热管通过管内介质蒸汽温度的可调性安全衔接在一起,管内蒸汽温度受管外流体温度场及热管内传热性能的影响很大,而热管内的传热性能又影响着管外流体温度分布.为协调管内外流体温度分布,对高温热管换热器进行局部强化传热研究,借助SINDA/FLUINT热分析计算软件合理准确预测管内外流体温度场分布,为高温热管换热器提供经济可靠的设计依据.     

注空气开发中地层原油氧化反应特征

通过分析中国不同类型油藏注空气开发的技术优势,依据室内实验和现场试验的研究成果,阐述了轻质油和稠油不同氧化阶段的氧化反应特征。研究认为,不同氧化阶段地层原油的氧化反应特征存在明显差异：在中低温氧化阶段,氧气直接与原油接触,温度越高氧化反应越强;无论轻质油还是稠油,高温氧化阶段氧化反应的主要对象是焦碳而不是原油。进一步提出了划分轻质油和稠油氧化反应4个阶段的温度区间,轻质油比稠油中温氧化反应的起始温度低,放热量大,轻质油比稠油更容易诱发氧化反应;轻质油高温放热峰值（8.06 mW/mg）略高于中温放热峰值（6.42 mW/mg）,而稠油高温放热峰值却是中温放热峰值的5倍,稠油注空气火驱开发应该以实现高温氧化为主要目标。因此,根据油藏温度和油品性质等关键指标可选择空气驱或火驱等注空气开发方式：当油藏温度小于120℃时,由于氧化放热不明显,为了避免注空气开发的爆炸风险,应以减氧空气驱有效补充地层能量的开发方式为主;当油藏温度大于120℃时,在油藏条件下原油就可发生明显的氧化反应,此时可实施不减氧空气驱,充分利用原油氧化反应放热提高采收率;对于油藏温度小于120℃的稠油油藏,可通过电加热器等人工手段实现高温点火,进行高温火驱开发。     

热管改善油井井筒流体温度分布的理论研究

为了寻求经济节能的改善热敏感性原油井筒流动特性的工艺技术,基于两相闭式热虹吸管工作原理,提出了利用热管改善井筒流体温度分布剖面的方法.结合井筒传热模型及耦合热管传热理论建立了热管井井筒温度分布计算理论模型,利用该模型分析论证了热管改善井筒流体温度分布的原理及技术可行性.现场试验及理论研究结果表明:在不消耗额外能量的前提下,利用热管可以实现利用深部流体自身部分能量提高井筒上部流体的温度,进而改善井筒温度分布剖面.     

稠油双管拌热开采的传热模型及其应用

双管拌热开采与其他稠油开采方式相比,在某些油藏条件下具有明显的优势。在稠油油田开采中,双管拌热开采占有很大的比例。双管拌热的热传导机理比单管注蒸汽开采复杂,给研究双管拌热开采时井筒温度的分布带来了困难,为此,建立了一种井筒伴热数学模型。通过给出的相应参数,进行了模拟计算和对比,其结果符合双管拌热及传热的实际情况。     

螺旋折流板换热器在常减压蒸馏装置中的应用

换热器的选型不仅影响到换热网络的能量回收,还会对常减压装置的长周期稳定运行产生重要影响.通过对壳程介质分别为柴油、脱前原油、常压重油、减渣急冷油和减压渣油的工艺流体进行螺旋折流板换热器（采用HelixTool程序）和弓形折流板换热器（采用HTRI 6.0软件）的工艺计算,对比发现,螺旋折流板换热器壳程的单位压力降传热系数更高.同时结合螺旋折流板换热器能够降低壳程结垢和振动风险、延长设备运行时间等自身特点,考虑了油品性质及价格因素影响,可为常减压蒸馏装置在选择合适的部位采用螺旋折流板换热器提供参考.以某厂脱前原油-初顶油气换热器为例,计算结果显示采用螺旋折流板换热器可将换热器壳径减小200 mm,重量减少约28％.可见,螺旋折流板换热器具有明显优势,既保证了工艺性能,又降低了设备投资.     

高频电磁加热稠油储层温度分布及其影响因素分析

为了准确分析高频电磁加热过程中影响稠油储层温度分布的因素,以电磁场和传热理论为基础,考虑稠油储层电导率、相对介电常数随频率变化,导热系数、比热容随温度变化的实际情况,建立了描述储层性质动态变化的数学模型,并采用多物理场模拟软件COMSOL求解数学模型,采用对比法分析了不同因素对温度分布的影响规律。计算分析发现:电磁波功率的提高有助于增大储层加热深度;较大的电磁波频率可引起波源附近储层温度升高,但温度随深度增大急剧下降;考虑储层性质动态变化时计算出的温度分布,与假设储层性质恒定时的计算结果存在差异;在一定变化范围内,储层温度值随相对介电常数和电导率增大而增大。研究结果表明,储层性质、电磁波功率和频率对储层的温度分布有明显影响,建立的考虑储层性质动态变化的数学模型为高频电磁加热稠油技术的现场应用提供了理论依据。      

垂向燃烧辅助重力泄油过程的数学描述

总结了平面直井间火驱存在的问题和前人对就地燃烧过程进行数学描述的成果及缺点。简述了垂向燃烧辅助重力泄油技术的设计思想、布井方式和泄油过程。在三维垂向燃烧辅助重力泄油实验结果的基础上，以传热传质和燃烧理论为依据，分析了垂向燃烧辅助重力泄油过程涉及的主要物理化学现象。以物质守恒原理和能量守恒原理为基础，在一定的假设前提条件下，建立了描述垂向燃烧辅助重力泄油过程的数学模型，其数值求解的４个影响因素是：燃烧过程中因焦炭吸附产生的对渗流过程的影响；对多孔介质燃烧过程中气相组分扩散的描述；对多孔介质中发生的非均相体系化学反应速率的描述；对网格数与流体组分数的设定     

多孔介质中原油蒸汽蒸馏实验研究

方法　利用注蒸汽蒸馏模拟装置研究了原油在多孔介质中的蒸汽蒸馏率。目的　研究原油在多孔介质中的蒸馏机理及其主要影响因素。结果　原油在多孔介质中的蒸汽蒸馏率与原始油量 (含油饱和度 )、注汽速度等无关 ;饱和条件下 ,提高蒸汽温度 ,原油的蒸馏率提高的有限 ;过热蒸汽能大幅度提高原油的蒸馏率 ,对于重质原油该现象尤为显著。结论　原油的蒸汽蒸馏率主要取决于原油自身的性质 ,与多孔介质、原始油量 (含油饱和度 )及注汽速度等无关 ;而温度和压力是影响原油蒸汽蒸馏率的关键因素。     

高凝油油藏自生热压裂井筒温度场计算模型

在高凝油油藏的压裂施工中,对地层注入冷流体会使井底周围的原油冷却,导致原油析蜡或凝固,从而堵塞流动通道,降低裂缝的导流能力.因而采用自生热压裂技术,依靠生热剂发生化学反应所放出的热量来提高注入流体的温度,使井底压裂液的温度在施工期间高于原油的凝固点或析蜡点.在压裂过程中预测井筒温度的变化,以保证压裂液在进入裂缝后不会对裂缝和储层造成“冷伤害”是实施这一技术的关键.根据热平衡方程,建立了自生热压裂过程中井筒温度场的数学模型,采用隐式差分格式建立了数值计算方程,并对一口井进行了实例计算和分析.结果表明,采用自生热压裂技术能有效地提高压裂液的温度,防止高凝原油析蜡和凝固,避免储层伤害,提高原油的流动能力.     

考虑热损失的稠油热采三区复合油藏试井模型

常规的稠油热采复合油藏试井模型分析结果与实测曲线拟合效果不佳.因此,根据注蒸汽开采地层温度的分布特点,建立了考虑热损失的三区复合油藏试井模型,推导出了其在Laplace空间的解析解,通过Stehfest数值反演获得了试井样板曲线,并讨论了主要油藏地质和工程参数对样板曲线的影响.分析表明,考虑热损失时,蒸汽区半径对典型曲线的影响很小,过渡区半径主要影响第三平台出现的时间,以及蒸汽区和过渡区半径的差值影响第二平台是否出现;蒸汽区与过渡区的导压系数比主要影响压力导数曲线第二平台之前是否出现波峰;蒸汽区与冷油区的导压系数比主要影响压力导数曲线第三平台之前是否出现波峰.基于热损失的稠油热采三区复合油藏试井分析明显改善了拟合程度,有助于稠油油藏的精细描述.