多孔介质通道内非混相驱替过程的格子Boltzmann方法模拟北大核心CSCD

针对CO_2泡沫相与原油体系,基于Shan-Chen伪势格子Boltzmann模型,耦合液-液、液-固间相互作用力与界面张力、液固润湿性之间的关系,对多孔介质通道内CO_2泡沫驱流动规律进行数值模拟,研究了雷诺数(Re)、毛细数(Ca)和壁面润湿性对非混相两相驱替流动中黏性指进的影响。实验结果表明,随Re和Ca的增大,黏性指进显著发展,驱替效率降低;壁面润湿时,无明显指进现象,而当壁面非润湿时,黏性指进较为明显,且随非润湿性程度的增加而愈发严重。在进行两相驱替流动时,需综合物性及驱替流体与固壁的润湿情况,确定驱替流体的注入条件,以提高驱替效率。     

专题报道北大核心CSCD

本期针对CO_2泡沫相与原油体系,基于Shan-Chen伪势格子Boltzrnann模型,耦合液-液、液-固间相互作用力与界面张力、液固润湿性之间的关系,对多孔介质通道内CO_2泡沫驱流动规律进行数值模拟,研究了雷诺数(Re)、毛细数(Ca)和壁面润湿性对非混相两相驱替流动中黏性指进的影响。随Re和Ca的增大,黏性指进显著发展,驱替效率降低;壁面润湿时,无明显指进现象,而当壁面非润湿时,黏性指进较为明显,且随非润湿性程度     

专题报道

<正>本期针对CO_2泡沫相与原油体系,基于Shan-Chen伪势格子Boltzrnann模型,耦合液-液、液-固间相互作用力与界面张力、液固润湿性之间的关系,对多孔介质通道内CO_2泡沫驱流动规律进行数值模拟,研究了雷诺数(Re)、毛细数(Ca)和壁面润湿性对非混相两相驱替流动中黏性指进的影响。随Re和Ca的增大,黏性指进显著发展,驱替效率降低;壁面润湿时,无明显指进现象,而当壁面非润湿时,黏性指进较为明显,且随非润湿性程度     

气驱窜流特性理论研究

为研究水驱后气驱的窜流特性,在水驱油模型的基础上推导了气驱窜流突破公式,研究了均质和非均质,混相和非混相,以及垂直方向的气窜特性,指出混相形成段塞式驱替,非混相一定发生突进,但突进很小.加入表面活性剂形成泡沫或增加压力达到混相等方法可以达到增加驱替相的黏度,减少气相渗透率和气窜的目的.通过水气交替注入和加入聚合物等材料,降低驱替相的相渗透率,可以减少黏性指进.混相与非混相时,都是高渗透层突破快,指出发生窜流主要是因为地层非均质引起的前缘突破时间不同.在垂直方向,上部地层压力高于下部地层,流体处于连续状态,气体无法上窜,上部流体流入下部;下部地层压力高于上部,出现黏性指进,存在高渗透层则出现舌进.裂缝的存在只是加快窜流速度,窜流前缘突破时间大大减少.在容积器皿中的气液分离效应是重力分离,多孔介质中是黏性指进和高渗透层窜流.     

基于页岩孔隙网络模型的油水两相流动模拟

为了直观准确地认识页岩油流动特征以及微观剩余油的形成机理,以济阳坳陷沙河街组泥页岩储层为研究对象,利用聚焦离子束扫描电镜系统扫描成像,构建了三维数字岩心并提取了孔隙网络模型,分析了孔隙结构参数,将三维孔隙网络模型的物性参数与室内实验物性数据进行了对比,验证了该模型的准确性,在孔隙网络模型的基础上,分析了样品的孔喉结构特征,并结合Navier-Stokes方程建立了油水两相渗流数学模型。利用有限元方法进行求解,进行油水两相微观流动模拟。结果表明:泥页岩样品具有孔隙结构复杂、孔隙配位数低、连通性差等特点,页岩油储集空间和流动空间主要为纳米级孔隙。流体在孔隙网络模型中流动情况复杂,随驱替压力的增加采出程度提高;压力越大,越易出现指进现象,使局部剩余油形成。局部狭窄喉道的尺寸是限制流体流动的关键因素。当壁面润湿性为水湿时,驱油效果最好,模型壁面为油湿时,驱油效果最差,中性润湿时,不易形成剩余油。该研究成果对于微观条件下页岩油的油水两相流动研究具有指导意义。     

考虑弥散的混溶驱替模拟

弥散是混溶驱替过程中一种重要的传质方式,在一定程度上决定着体积波及效率,然而很多混溶驱替模拟过程均未考虑弥散的影响。为此,根据随机建模方法来构建体中心网络模型,利用Kirchoff定律和有限差分方法对模型压力场和浓度场进行耦合求解,开展混溶驱的动态网络模拟,分析孔隙结构特征参数与流体流动参数对混溶驱的影响。结果表明：与不考虑弥散的混溶驱相比,考虑弥散的混溶驱体积波及效率更高,驱替流体突破时间更晚,前缘突破时的采出程度更高;对于考虑弥散的混溶驱,孔隙非均质性越强（或孔隙连通性越低或黏度比越大或驱替流量越大）,黏性指进现象越明显,体积波及效率越低,前缘突破时间越早,采出程度越低;前缘突破时的采出程度与孔隙非均质性（或孔隙连通性）呈线性关系,与黏度比（或驱替流量）呈乘幂关系。该研究成果对于弄清溶质运移规律和提高驱替流体的体积波及效率具有重要意义。     

水气交替注入过程纳米颗粒对CO_2运移特征的影响

为了有效控制CO_2提高采收率和CO_2埋存过程中CO_2流体的流动性,在储层或砂岩含水层中注入纳米颗粒。室内实验采用CT扫描仪观察和测量CO_2驱替盐水/纳米颗粒溶液以及盐水/纳米颗粒溶液驱替CO_2的流动形态和流体饱和度。研究结果表明,纳米颗粒溶液实验中CO_2驱替前缘比较一致并且流体流动较慢,其初始CO_2饱和度和剩余CO_2饱和度要大于盐水实验中的初始CO_2饱和度和剩余CO_2饱和度。纳米颗粒使得CO_2与盐水产生稳定的乳状液,减小流体流动性,增加流体有效黏度。根据Land方程,盐水实验中C常量为2.45,纳米颗粒实验中C为2.25,因此CO_2注入方案的制定应尽量选取小的C常量,以减缓气水交替注入过程中CO_2的黏性指进,将更多的CO_2滞留或保存在地层中。     

气泡卡断过程中的喉道液领形态与聚并模型

在毛细管中用气体驱替润湿流体时,被驱替的流体通常会在管壁上留存一层薄液膜。气泡周围的润湿相液膜对于两相流中的流体运移起到关键作用,特别是气泡在孔隙喉道处的分离。此类液膜的存在,对于孔隙尺度的流动机理建模具有重要影响。文中通过建立气泡卡断过程中润湿流体在孔隙喉道聚并形成的液领形态模型,于结果分布中得到一条液领形态演变路径,可研究卡断现象的动态特征;随后通过建立液领聚并模型,计算得到液领聚并(卡断)时间。液膜厚度和卡断时间与实验结果相符,证明了模型较合理,精确度较高。     

稠油油藏聚合物驱相对渗透率曲线及驱油效率影响因素

针对目的海上稠油油藏地质特征、流体性质和现场施工工艺,通过岩心驱替实验、岩心CT扫描和理论分析,开展了岩心渗透率、水冲刷作用及原油黏度对聚合物驱相对渗透率和驱油效率影响研究。结果表明,随岩心渗透率增加,油相相对渗透率降低,驱替相渗流阻力减小,水相相对渗透率增高,波及区域面积增大,两相流跨度带增大,最终采收率增加;水冲刷对岩心孔隙结构的“携屑”和 “剥蚀”作用会扩大孔喉半径,增大岩心渗透率,其对相渗透率曲线和驱油效率的影响与岩心渗透率增大造成的影响相同;随原油黏度增加,油水两相相对渗透率降低,驱替相黏性指进现象加剧,渗流阻力增加,波及区域面积减小,两相流跨度带减小,最终采收率降低。     

油藏岩石中油水流动性质与动态接触角的相关性

室内岩心驱替实验已确定了了解油藏中流体流动性质的主要步骤。油水相对渗透率或许是岩心驱替实验得到的最普遍的参数，但这些参数只能求助于数学模型中岩石-流体所有相互作用的研究结果才能描述油藏流动现象。岩石的润湿性是对油藏流体流动机理有强烈影响的因素之一，因此，在过去几十年，有大量根据岩心驱替实验推测润湿性的论文。另一方面，传统上认为原油-水-固体体系中观察到的接触角是真实的或通用的度量润湿性的参数。因此，出现了一个明显的问题：根据岩心驱替推测的润湿性与接触角之间有联系吗？根据以前的文献似乎不能得出确定性的回答，原因有二个方面：①Craig广义经验方法虽然可以近似比较，尤其是极端情况下润湿的比较，但不能直接推导出表征润湿性的岩石——流体相互作用的大小；②常规的接触角测量普遍存在一个再现性问题。在其它文献中报导的双滴双晶板（DDDC）技术，似乎解决了接触角测量中再现性这个长期存在的问题。本文的目的是将对差别较大的岩石-流体体系用有再现性的DDDC法检测结果与用油藏和贝雷岩心进行的水驱实验得到的对应油水相对渗透率相比较。共比较了10种不同实验结果。其中有8种岩石-流体体系水驱实验结果与接触角测量结果得出的润湿性类似，而其余两种差别明显。对结果的一致性与差异性进行了解释，重点是弄清岩心分析与油藏流体分布和流动机理之间的重要关系。