三元复合驱化学反应平衡模型及其应用

针对三元复合驱过程中化学反应的特点及我国油田地层实际情况，通过合理简倾分清主要反应和次要反应的基础上，提出了新的化学平衡物理模型和数学模型，并运用新模型进行了实验室岩心驱替的数值模拟。与国外化学驱软件ＵＴＣＨＥＭ的计算结果对比，该模型的计算速度及稳定性有所提高，并有一致或相似地我国油田地层水中镁离子含量少的特点，利用新模型讨论了地层水中镁离子对化学反应平衡及驱油效果的影响，分析了碱耗的原因，提出在     

泡沫复合驱油三维多相多组份数学模型

为开发非均质程度严重的油田,建立了描述碱/表面活性剂/聚合物+泡沫复合驱油过程的数学模型。该模型在研究泡沫复合驱油机理的基础上,能够模拟泡沫复合驱具有的界面张力、毛管驱油、化学剂复合协同效应、流度控制、泡沫效应等主要的驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附、相态变化、水相化学反应、石油酸与碱反应等一系列物化现象,拟合了实际泡沫复合驱岩心驱油模型驱替过程。拟合结果与岩心驱油实验结果基本吻合。利用该模型可以通过数值模拟方法辅助,进行泡沫复合驱的机理研究、实际应用可行性研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

油藏化学驱平衡方程解法改进

针对油藏化学驱数值模拟软件的化学平衡方程解法存在的问题进行分析 ,研究出改进的方法 ,并将新方法进行编程实现、应用到化学驱数值模拟软件中。油藏化学驱过程中 ,化学反应平衡可以用一组非线性方程组来描述 ,可用经典 Newton法求解。但由于油藏地质化学反应的复杂性 ,经典方法时常失效 ,导致数值模拟的失败。针对经典 Newton法求解失效的具体情况 ,考虑几种措施 (参数 Newton法、阻尼 Newton法及最小二乘法 )改进原有的方法以求得非线性方程组的数值解 ,从而保证模拟顺利进行。该模型已应用于大庆油田化学驱采油的实际模拟中。以四注一采井组为例 ,原方法在模拟到 5 0 6.7d时作业流产 ;改进的方法则保证模拟作业顺利完成     

离子匹配精细水驱提高采收率机理研究

水驱是油田开发的主要技术，但常规水驱只是通过向地层补充能量的方式提高采收率，而离子匹配水驱技术则是基于油藏介质中固-液微界面作用强的特点，通过对注入水离子类型和强度的精确离子匹配实现剥离残余油膜提高驱油效率。以西峰油田为例，结合室内驱油实验、Zeta电位测量、原子力显微分析和界面作用力数值计算等方法，系统研究了离子匹配精细水驱技术提高低渗油藏采收率的主控因素。结果表明，随着注入水离子类型的调整和离子浓度的改变，在二次采油和在三次采油模式下，离子匹配精细水驱分别比模拟地层水驱提高采出程度15.6和9.8个百分点。其中，界面的Zeta电位和分离压的大小与离子匹配精细水的离子类型关系密切。相同离子浓度情况下，数值计算与原子力显微分析实验所得结果均表明，Na⁺比Ca²⁺和Mg²⁺的分离压高，从而表现出了更有利于从岩石表面剥离油膜的能力；同时，随着注入水离子浓度的降低，盐水-原油-岩石界面的Zeta电位负值和分离压均呈增大的趋势，油和岩石表面之间的斥力增大，致使残余油更容易从岩石表面剥落，离子匹配精细水驱有助于提高水驱油藏的开发效果。     

江汉油田高钙镁油藏新型聚驱实验研究

地层水中钙镁离子可以明显降低聚合物溶液的黏度,限制了普通聚合物驱在高钙镁油藏中的应用。以江汉油田某区高钙镁油藏作为研究对象,以新型抗钙镁聚合物为基础,开展高钙镁油藏聚合物驱实验研究。在高钙镁条件下采用蒸煮蒸馏水配制模拟盐水,母液稀释配制聚合物溶液;新型聚合物溶液具有较好的增黏、抗盐、抗钙镁、抗剪切、长期稳定性;分别在人造、露头和天然岩心上开展了新型聚合物驱油实验,水驱到含水90%后聚驱采收率增幅达8%以上。该研究为高钙镁油藏进一步开展聚合物驱矿场试验提供了理论指导。     

聚合物-表面活性剂驱数值模拟技术理论与实践

 油藏数值模拟作为一项成熟技术,已被广泛应用于油田开采中生产措施的调整和方案优化,以及提高采收率等方面。虽然化学驱数值模拟软件众多,但化学驱原理的实现方法基本相同。本文以Eclipse数值模拟软件为例,介绍了聚合物-表面活性剂驱数值模拟的基本原理及实现。在实践基础上,给出了聚合物-表面活性剂二元复合驱数值模拟所需实验室测定参数处理方法以及取值范围,提出了利用数值模拟软件结合二元驱油实验构造毛管减饱和度曲线的新方法,并以实际油田为例进行了参数筛选及敏感性分析:推荐实际区块聚合物注入浓度为1500mg/L,表面活性剂浓度为0.1%。     

油藏CO_2驱及封存过程中地化反应特征及埋存效率

油藏CO_2驱过程中,CO_2与地层水和岩石矿物发生化学反应,影响地层物性和CO_2的埋存形式。基于吉林油田某高温油藏的地层及流体性质,建立考虑地层水蒸发、水中CO_2溶解扩散、CO_2-地层水-岩石地化反应和孔渗关系的CO_2驱及埋存综合模拟模型,分析不同阶段的地化反应特征和CO_2埋存形式,研究CO_2注入方式对提高采收率和埋存效率的影响。结果表明:在CO_2驱油阶段,地化反应对储层孔隙度和渗透率产生一定影响,但对采收率的影响较小,CO_2主要以构造形式埋存于油藏内;在后续埋存阶段,气态CO_2通过地化反应不断转化为矿物形式,造成地层压力下降;水气交替注入方式可提高原油最终采收率和CO_2一次埋存效率,应为首选注入方式;对于其CO_2埋存量的不足,可在CO_2驱后注入一定的CO_2进行补充,同时起到维持地层压力的作用。     

三元复合驱数学模型及其应用

建立了三元复合驱数学模型 ,该模型较全面地反映了三元复合驱的主要驱油机理以及在复合化学驱油过程中包含的主要质量传递现象 ,并结合实验模型详细地描述了传质过程中涉及的大量物理化学现象。该模型适用于低 pH值三元复合驱体系 ,忽略了微乳液相 ,同时采用了新的化学反应平衡模型。运用建立的数学模型 ,进行了三维油藏数值模拟。与国外化学驱软件UTCHEM的计算结果对比发现 ,该模型的计算结果可靠 ,计算速度大幅度提高 ,同时内存占用量和计算的稳定性等指标都有一定程度的改善 ,从而证明了本模型的可靠性和实用性。     

三元复合驱数学模型及其应用

建立了三元复合驱数学模型，该模型罗全面地反映了三元复合驱的主要驱油机理以及在复合化学驱油过程中包含的主要质量传递现象，并结合实验模型详细地描述了传质过程中涉及的大量物理化学现象。该模型适用于低ＰＨ值三元复合驱体系，忽略也微乳液相，同时采用了新的化学反应平衡模型。运用建立的数学模型，进行了三维油藏数值模拟。与国外化学驱软件ＵＴＣＨＥＭ的计算结果对比发现，该模型的计算结果可靠，计算速度大幅度提高，同时     

基于动力学参数的火驱效果影响分析

火驱的高驱油效率主要得益于化学反应过程中放出大量的热,随着对燃烧理论的认识不断加深,火驱越来越受到人们关注,而化学反应动力学参数对火驱的工程计算就显得尤为重要。基于原油氧化实验结果,利用油藏数值模拟软件(CMG),建立火驱模型,研究火驱中各反应的反应速率,结合Arrhenius方程分析原油氧化动力学参数的改变对火驱效果的影响。研究发现活化能对焦炭燃烧的影响较大,从而影响了火驱效果,而指前因子对裂解反应的影响在一定程度上改变了火驱效果,这为提高点火成功率、设计火驱方案、认识火驱状态及调整火驱效果提供了理论依据。     

气流床气化炉气化过程的分区模拟

基于气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场-化学反应特征划分为燃烧区、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。对一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相反应、非均相反应采用动力学模型进行了模拟计算,得到了气化炉中各分区的温度和气体组成,并将其结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好;在气化炉适宜的操作温度范围内,采用该模型预测了最优的氧煤比和蒸汽煤比的调节范围。     

The equilibrium between diagenetic calcites and dolomites and its impact on reservoir quality in the sandstone reservoir of Kela 2 gas field

Based on the equilibrium theory of chemical reactions between water and rocks,this paper establishes a thermodynamic phase relationship diagram among calcites,dolomites and water solution under the condition of diagenesis based on the thermodynamic database of related minerals and fluids and dolomite's degree of order parameters.It has been discovered that the equilibrium between calcites and dolomites in the diagenetic environment is strongly impacted by temperature and the Ca/Mg ratios in groundwater,and that the dolomite's degree of order in the diagenetic environment is a function of crystallization temperature and time,not controlled by water solution.Hereby,the authors make a further analysis of the close relationship of chemical reaction between carbonate cements and pore water in the sandstone reservoirs of Kala 2 gas field in Kuche sag.It can be seen that there are different impacts on sandstone reservoir quality among the equilibrium system of calcites,dolomites and pore water at different depths of reservoirs.     

固体溶质在含和不含夹带剂超临界流体中相平衡的研究

用化学缔合方法对固体物质在超临界流体中的溶解度进行了研究,考虑到了含和不含夹带剂两种情况。基于化工热力学和化学缔合反应原理,推导出了固体溶质在超临界流体中的溶解度模型,当不含夹带剂时,该模型可转化为常用的溶解度计算公式。采用实验数据证实,该模型的总平均误差小于5%,验证了模型的正确性。     

混合网格化学非平衡绕流通量分裂格式及并行算法

讨论了非结构混合网格上的二阶VanLeer逆风矢通量分裂格式,并将其应用于三维高超声速化学非平衡粘性流场的并行计算.高超声速绕流的复杂性要求对N-S方程求解的数值模拟方法应具有较高的计算精度及效率.我们针对混合网格上的有限体积格心格式,引入辅助点方法建立了具有空间二阶精度的VanLeer逆风矢通量分裂格式,提高了数值格式的模拟精度,并采用分布式并行化计算技术用以提高计算效率.粘性通量的计算采用中心格式,化学非平衡动力学模型为7组元空气反应模型,采用考虑了化学反应特征时间的当地时间步长显式Runge-Kutta时间推进格式.对三维双椭球外形的高超声速粘性流场进行了并行计算,获得满意的结果.     

煤热解过程中二次反应作用建模

为了弥补实验方法在研究煤热解中二次反应机理的不足,基于单体结构、碎片断裂、官能团理论和化学反应原理,建立了改进的煤粉热解模型。该模型可以由煤粉特性、反应条件预测热解产物产率及释放过程,将挥发份释放的模拟结果与一些实验结果比较,吻合较好。在此模型基础上,研究产物释放随终温的变化及二次反应的作用。结果表明:反应终温升高挥发份产率的增加主要来源于轻质气体的增加。一次反应气体产物的二次反应对热解过程有抑制作用,随着反应进行,由于化学反应平衡的移动,该抑制作用减弱,通过化学平衡原理分析了该作用的机理。     

草酸溶蚀白云石规律探究

为更好的探究白云石与地层酸性流体的溶蚀作用规律,为后续研究白云岩储层的油气储集提供积极的指导作用。本文开展了白云石与草酸的溶蚀模拟实验,主要考查了反应温度、草酸浓度及矿化度对草酸溶蚀白云石过程的影响。结果表明：反应温度增大不仅能提高反应速率,而且影响溶液中镁离子溶出浓度。草酸浓度较高时,溶液中镁离子溶出浓度不随草酸浓度升高而增大。且反应产物均沉淀在白云石表面上,阻止了内部溶蚀反应的进行,不利于孔隙优质储层的形成。草酸溶液中氯化钠的加入一方面有利于速率的提高及白云石的溶解度的增加,另一方面抑制了溶液中镁离子的沉淀     

海洋天然气水合物藏开采若干问题研究

文章阐述了在开采天然气水合物方面所取得的研究进展,包括天然气水合物开采模型及数值模拟,天然气水合物开采物理模拟相似准则,天然气水合物开采方法研究等。建立、完善了天然气水合物开采的数学模型,并以此为基础建立了降压开采水合物物理模拟相似准则。降压法开采单一水合物藏,在某些情况下开采能量不足会导致藏内结冰严重。对下伏气的天然气水合物藏而言,水合物能够提高产气量、延长稳产时间。结合降压和注热的优势提出了注温水-降压法联合开采方法,该方法具有稳产时间较长、稳产气速度高的特点。     

尿素合成塔模拟计算

从热力学原理出发,建立了尿素合成条件下NH3-CO2-H2O-urea体系的热力学气液平衡机理模型,针对合成塔的操作条件,对部分热力学参数进行了优化。在此基础上,根据尿素合成塔结构及合成反应机理,采用本热力学机理模型,基于塔板上全混流模型对尿素合成塔进行了模拟计算,采用迭代法求解模型组成的非线性方程组,对初值的要求不高,易于收敛,计算结果同设计数据相符较好。