凝析气藏气-液-液体系相态特征模拟研究

针对凝析气藏中凝析气-反凝析油-地层水之间的相态变化极其复杂,常规相平衡计算只考虑了凝析气与反凝析油之间相态变化的问题,开展了流体组成中考虑气态凝析水组分的流体PVT实验.模拟计算了过饱和水凝析气体系的CCE和CVD实验过程,研究认为:过饱和水的存在会对体系的CCE和CVD过程造成明显的相态影响.对多相流体复杂相平衡研究具有重要意义.     

注气混相驱完整p—X相图模拟计算研究

为了对状态方程的适应性进行评价,以获得油气体系在临界区和两相区的相态特性,通过对油气烃类体系相平衡热力学理论模型的分析,建立了以摩尔质量等比关系和以体积等比关系为基础的注气过程油气烃类体系完整p-X(压力－组成）相图的模拟计算方法,并结合实验数据可以模拟计算出不同注入溶剂（富气,干气,N2,CO3）的注气过程烃关体系完整p-X相图,计算结果表明,所建立的方法可靠,能很好地描述烃类体系的相态特征,这对于进一步运用相图确定原油与注入溶剂形成混相的条件及混相机理具有重要的应用意义。     

注气混相及非混相驱替物质平衡方程式

常规物质平衡方程在油田已广泛应用，然而对油田注气物质平衡方程的研究较少。注入气与油藏油接触时，油气体系间会发生相传质和传热，由于气体溶解于油中引起油的体积膨胀，所以注气过程中物质平衡方程与以前传统的没有考虑相间传质作用的物质平衡方程不同。从物质平衡原理和膨胀理论出发，建立起了注气混相及非混相驱替和气水交替注入过程物质平衡方程式。该物质平衡方程考虑了油气体系相间传质作用和油中溶解气体后的体积膨胀，为注气开发油藏的开发动态分析及预测提供了一种有效的手段。     

裂缝性油藏注气提高采收率技术进展

注气可以维持裂缝性储层的地层压力,并提高驱油效率.阐述了世界裂缝性油藏注气提高原油采收率(EOR)技术的发展概况,分析和讨论了裂缝性储层注气开采特征、室内实验研究及理论研究技术现状.指出,储层中裂缝发育方向和程度严重影响注气驱替效果;气驱突破速度未必比水驱突破快;气驱波及范围有可能比水驱波及范围广.多孔介质将影响流体相态、油气混相性及气驱油机理,建议加强考虑双重介质特性的注气驱相关室内实验研究和混相理论研究.     

混CO2气井相态特征

通过实验对不同含量CO2天然气偏差因子、密度的相应高压物性变化规律进行相态变化研究,针对沿井筒相态的关键参数压力、温度等变化规律复杂,而多个参数关联起来变化可能性更多,不可能通过实验一一测定,对不同含量CO2气井应用常规天然气井压力温度计算模型加不同CO2含量状态方程修正偏差因子,从而通过数值方法对非线性方程编程计算压力温度分布,并进一步计算相态参数偏差因子、密度分布.通过相关实例研究混CO2气井相态特征,得出混CO2气井流动气柱时成饱和蒸汽相、不饱和蒸汽与气相分布;而静止气柱时成液相、液气过渡相、气相,呈现重上轻下的倒置现象,实验结果与相关油田测试结果比较,相态特征基本吻合.     

实现气液两相非平衡过程模拟的一种新算法

目前国内外多采用平衡后各组分逸度系数相等的平衡判据来描述两相中各个组分的分配情况,但该法无法进行两相由非平衡初始状态达到平衡状态这一非平衡热力学过程的研究.针对这个问题,引入扩散方程描述气相和液相各个组分由接触到稳定的过程,实现了描述两相非平衡态扩散过程的数学模型,提出了分阶段求解的模型求解新算法,并对一个二元气液两相系统进行了实例分析.计算结果与实验数据对比验证了该算法的可行性,从而为非平衡态相变问题的分析提供了新的方法.     

高温高压富含水气凝析气体系非平衡效应研究

高温高压富含水气凝析气藏在生产过程中,气态水及非平衡效应均会对凝析油气体系相态及近井地带凝析液聚集产生较大的影响。采用改进后的适合于含水凝析油气体系相态理论的PR方程及非平衡效应理论,结合室内高温高压富含水气凝析油气体系平衡压降与非平衡压降实验,分析在室内定容衰竭实验过程中非平衡效应对凝析油、凝析水开采特征的影响,评价了改进的PR方程对富含水气凝析气藏相态描述的适应性。结果表明,适当的非平衡效应在一定程度上可以提高凝析油、凝析水采出程度,改进PR方程更适合表征含水气凝析油气体系相态变化特征。     

二氧化碳在水中扩散系数的实验测定和计算

当二氧化碳注入海底后,液体二氧化碳或者二氧化碳水合物能否稳定存在,其中重要的参数之一就是不同情况下二氧化碳在液体中的扩散系数。在水温4～30℃,压力为1MPa下,用自制的实验设备测量了二氧化碳的扩散系数。结果表明,在高压条件下,扩散系数是一个与浓度有关的量。根据短时间内扩散量与时间平方根之间存在着线性关系,引入不定函数描述与浓度有关的扩散过程,得到了二氧化碳-水体系与浓度相关的扩散系数的数据,并拟合得到了所研究情况下二氧化碳的扩散系数与温度、浓度等因素之间的计算式。     

瓦斯压力对瓦斯在煤中扩散影响的实验研究

为了研究瓦斯压力对瓦斯在不同变质程度煤中扩散的影响,采集了我国典型矿区的煤样,采用低温氮吸附法和压汞法对煤样进行了孔隙特征分析,开展了不同压力下煤粒瓦斯吸附-解吸扩散动力学实验,分别采用单孔扩散模型和双孔扩散模型对扩散实验结果进行拟合.结果表明,双孔扩散模型比单孔扩散模型能更准确地描述煤粒瓦斯吸附-解吸扩散全过程.基于双孔扩散模型反演计算大孔和微孔有效扩散系数D_(ae),D_(ie),分析认为:二次多项式函数能很好地描述D_(ae)与压力的关系,在吸附过程中,当瓦斯压力小于某一临界压力时,D_(ae)随着压力的增大而减小,当瓦斯压力大于某一临界压力时,D_(ae)随着压力的增大而增大;在解吸过程中,当瓦斯压力大于某一临界压力值时,D_(ae)随着压力的减小而减小,当瓦斯压力小于某一临界压力值时,D_(ae)随着压力的减小而增大;大孔有效扩散系数均值Symbol`A@D_(ae)越大,临界瓦斯压力值就越大.而微孔有效扩散系数D_(ie)与压力则较好地符合一元线性关系:在吸附过程中D_(ie)随着压力的增大而增大,在解吸过程中D_(ie)随着压力的减小而减小.各煤样在吸附-解吸过程中的扩散特征参数β基本保持不变.     

考虑临界流动饱和度凝析气体系的吸附模型

在凝析气藏的开发过程中,流体处于地下多孔介质中,由于多孔介质孔隙壁面的影响,毛细凝聚现象必然存在,从而不可避免地会对反凝析过程产生影响,从而影响整个凝析气体系的相态特征.在考虑凝析油临界流动饱和度的基础上,改进了凝析气在多孔介质中的气液混合吸附模型,在以往的吸附模型中加入临界流动饱和度对吸附的影响这一条件,使得新的吸附模型更具有真实性,能更好的模拟多孔介质中凝析气体系的相态问题,并且对一个真实凝析气藏的相态作了计算.采用新建立的模型计算多孔介质中反凝析饱和度比不考虑多孔介质吸附时要大,气相摩尔分数减小,液相摩尔分数增加.     

分子扩散对枯竭油藏型地下储气库动态的影响

针对枯竭裂缝性油藏型储气库渗流特性非常复杂,许多矿场在应用和理论研究中往往忽略气体分子扩散对枯竭裂缝性油藏型地下储气库动态的影响.引入了Fick第一定律,对多孔介质中的扩散系数进行了修正,计算了气体扩散流量;并将气体分子扩散流量代到Warren-Root双孔模型中,建立了考虑气体分子扩散的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算.算例分析表明:储气库运行18年后,考虑分子扩散比不考虑分子扩散自由气量多损失6%,累积产油量增加1.35倍;证明了气体分子扩散是储气库气体损失的一个重要原因,同时也是注气提高原油采收率的重要机理.     

罐区重质气体泄漏扩散的数值模拟分析

采用Fluent软件对油库罐区危险重质气体不同工况下的泄漏扩散过程进行了数值模拟研究。结果表明:卧式储罐垂直方向发生泄漏时,重气云团在地表附近重力沉降,气体浓度上升明显,整个罐区处于爆炸极限范围内,危险性较大;罐组边缘位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度快,但浓度较低;罐组中间位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度慢,容易达到爆炸浓度极限。当风速为0.95 m/s时,重质气体的扩散速度随着风速的增加而增加,气体浓度上升明显;当风速达到1.7 m/s时,气体浓度达到峰值,然后随着风速的继续增大,气体浓度慢慢降低。     

注伴生富化气近混相多级接触驱替机理研究

根据近混相驱理论,适当选择注入气的组成,形成湿气或富化气,在低于最小混相压力下可能会形成蒸发-凝析双重传质作用的近混相驱,在适当降低注入压力的同时能使驱替达到与混相驱相同的效果.以我国海上油田某一实际油藏为例,采用该油藏伴生的富化气进行回注,通过注入气体与地层原油之间互溶性膨胀实验以及多级接触PVT相态特征实验和模拟研究,描述了近混相驱多级接触过程中注入气和地层油之间组成变化特征以及PVT高压物性变化规律,探索了我国海上油田注伴生富化气近混相驱油机理.     

轻质油品储罐蒸发损耗规律的研究

研究油品蒸发损耗的规律,对于有效地减少油品在储存和运输过程中的挥发,保障油品的质量、降低环境污染以及有效地预防因油气扩散而引发的爆炸事故具有重要的意义。利用CFD中VOF模型,采用UDF作为源项进行模拟分析,总结出不同风速、风向以及罐型条件下,罐内油气扩散情况。研究表明,风速对油品挥发有很大的影响,尤其以垂直于罐壁处的风向影响最为显著。根据模拟,总结出油品在不同条件下的蒸发损耗的规律,选择适合石化企业节能减排、规避风险的措施,可以有效地减少事故的发生,降低环境污染。     

N2与CH4对CO2非混相驱油效果的影响

在矿场应用中,注入CO2中混有的杂质气体会影响其驱油效果.为制定更加合理有效的开发方案,有必要研究杂质气体对CO2驱的影响.利用油藏数值模拟方法,在纯CO2气体注入参数优化的基础上,研究了N2与CH4两种杂质气体对CO2非混相驱体积波及系数、驱油效率、油井见气时间和采收率的影响;以尽量提高原油采收率为目标,确定了注入气中杂质气体的临界含量.结果表明,杂质气体的存在会导致CO2非混相驱体积波及系数增大,驱油效率降低,油井见气时间缩短;注入的CO2中N2的摩尔分数最高不应超过5%,CH4的摩尔分数最高不应超过14%.     

基于相似理论的燃气泄漏扩散规律研究

为得到燃气泄漏扩散规律,更好地减少燃气事故所造成的人员伤亡和损失,据相似理论,建立系统模型并进行模型试验,在获取不同空间点燃气的浓度和采集燃气管道的泄漏速率的基础上,对温度、湿度等多因素耦合作用下的燃气泄漏扩散作了多元回归分析。运用相似准则和量纲分析理论结合多次反复的试验,定量研究确定多因素作用下的燃气泄漏扩散方程并进行验证,为燃气泄漏扩散预测和应急救援提供可靠的理论依据。     

金属基钯复合膜相扩散研究

金属基钯复合膜长期处于高温下会发生金属间相扩散问题, 严重影响复合膜的使用寿命。运用化学 镀的方法, 在不同材料的多孔金属支撑体表面制备钯膜, 然后对钯复合膜进行惰性气体保护下的高温热处理。运用 背散射和能谱线扫描的方法分析、 表征所制备的各种钯复合膜的元素分布状况, 并且将金属基钯复合膜与P d /陶瓷 复合膜相对比, 研究前者的相扩散程度。结果表明, 在测试的温度范围内( 5 0 0~7 0 0℃) , 没有发现P d / T i复合膜、 P d / T i - A l合金复合膜发生相扩散现象, P d / P S S( 多孔不锈钢) 复合膜经历7 0 0℃、 4 0h的高温热处理后发生了严重 的金属间相扩散现象。     

CO2在多孔介质中扩散系数的测定

为了研究注CO2开采原油时CO2在地层中的扩散系数,采用一维扩散的数学模型,利用一维菲克第二定律和连续性方程推导出了CO2扩散系数的计算公式,设计了多孔介质采用露头砂填充,实验模型装置水平放置而消除了＂对流扩散＂的影响,室内测定CO2扩散系数的双测压点的1 m长的物理模拟装置,得出了在60℃时不同压力下的扩散系数,实验条件更符合矿场实际,研究规律可用于矿场CO2驱过程中的参数优选。     

指进现象模拟研究的回顾与展望

指进现象广泛存在于油气开采的各种驱替过程中,其关键是水动力学的不稳定性,直接研究的难度大,常采用间接模拟的方法进行研究.回顾了油气开采及相关领域指进现象物理模拟和数学模拟的研究现状;重点介绍了元胞自动机及光滑质点流体动力学方法在指进数值模拟中的应用情况,并针对指进模拟研究中存在的不足,从物理模型性能改进、数学模型的无网格求解、复杂指进现象的元胞自动机模拟三个方面论述了指进现象模拟研究的发展趋势.