聚合物溶液在孔隙介质中的渗流机理

以收缩流道作为孔喉模型,采用数值方法研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中的流动压力梯度随流变参数和喉道直径的变化,以此作为流体在多孔介质中渗流的理论基础,探讨了3种具有不同流变性质的流体在多孔介质中的流动阻力特性。结果表明,对于粘弹性流体,阻力系数随着松弛时间和流速的增加而增大,随充填颗粒尺寸的减小而增大;对于牛顿流体,阻力系数为常数;对于幂律流体,阻力系数为幂指数、稠度系数、孔隙度和渗透率的函数。     

聚合物溶液在孔隙介质中的渗流机理

以收缩流道作为孔喉模型，采用数值方法研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中的流动压力梯度随流变参数和喉道直径的变化，以此作为流体在多孔介质中渗流的理论基础，探讨了3种具有不同流变性质的流体在多孔介质中的流动阻力特性。结果表明，对于粘弹性流体，阻力系数随着松弛时间和流速的增加而增大，随充填颗粒尺寸的减小而增大；对于牛顿流体，阻力系数为常数；对于幂律流体，阻力系数为幂指数、稠度系数、孔隙度和渗透率的函数。     

三次采油中泡沫的性能及矿场应用

在室内试验装置上考察了泡沫流体在多孔介质中的性能.结果表明:泡沫流体流动阻力较大,其视粘度超过各单一组分粘度;泡沫体系的视粘度随渗透率的增大而增大;在多孔介质中流动时,泡沫压差分布均匀,不会形成端面堵塞;泡沫对于油水具有选择性封堵能力,在残余油含量较低时,封堵能力强,流速低,残余油含量高时,泡沫不稳定,封堵性能差;泡沫流体良好的驱油效果,可以提高采收率20%以上.现场应用证明,泡沫能够显著提高注入压力,改善油层吸水剖面,提高油井产量,降低含水率.     

多相泡沫体系调驱试验

通过复配泡沫和聚合物冻胶微球形成多相泡沫体系,进行多相泡沫体系在多孔介质中的流动试验.显微图像显示,聚合物携带的聚合物冻胶微球具有良好的圆球度和分散性,分布在多相泡沫的液膜和plateau边界处.试验结果表明:聚合物冻胶微球能在岩心中不断封堵和运移,使注入压力和阻力系数增加,后续水驱仍有较高的残余阻力系数;多相泡沫体系封堵岩心时,压差曲线出现明显的上下波动,多相泡沫封堵受聚合物冻胶微球运移的影响;并联双管试验中泡沫和多相泡沫体系在岩心管中的分布状态不同,多相泡沫体系具有更好的调剖效果.     

二元泡沫流动性能影响因素研究

通过研究泡沫在多孔介质中的流动性能,考察了发泡剂和聚合物(HPAM)浓度、气液比、渗透率和注入方式等对提高岩芯波及系数、降低渗透率的影响。实验结果表明:泡沫在岩芯中的阻力系数和残余阻力系数均随发泡剂及HPAM的浓度增加而增加,发泡剂、HPAM浓度大于一定值后,泡沫的阻力系数、残余阻力系数增加缓慢;泡沫在不含油岩芯中的阻力系数和残余阻力系数是含油岩芯中的3倍以上;适当增加气液比有利于提高泡沫的流度控制能力,但过大的气液比会出现气窜;同一泡沫体系并不适合改善所有不同渗透率岩芯的流度控制能力,可以通过改变泡沫体系配方来改善泡沫流度控制能力,提前发泡方式注入的泡沫流度控制能力最佳,交替方式注入泡沫的流度控制能力随交替段塞增加而降低。     

岩石孔隙对两性离子聚合物凝胶成胶效果影响

利用黏度计、动态光散射仪以及岩心流动实验研究交联聚合物体系在磨口瓶和多孔介质中的成胶效果及体系与岩心的配伍性能。结果表明:在磨口瓶中体系黏度大幅上升,分子线团尺寸明显增加,具有良好的成胶效果,且体系先发生分子内交联,然后发生分子间交联,当体系发生大范围分子间交联前分子线团尺寸较小,与岩心配伍性良好,而交联后分子线团尺寸大幅增加,难以注入岩心;静态条件下,体系能够在岩心内成胶,但成胶强度明显低于在磨口瓶内的强度,且体系的残余阻力系数随着时间的增加先增大后降低,随岩心渗透率增加而增大;动态条件下,体系的阻力系数与同浓度聚合物溶液的几乎相等,说明该体系在多孔介质内动态条件下难以发生交联反应,原因是流动会干扰交联聚合物溶液体系中交联基团的运移、取向和定位,降低交联体系在适当位置形成交联的概率。     

聚合物溶液在孔喉模型中的阻力特性

以收缩流道和扩张流道作为孔喉模型,分别通过数值方法和流动实验研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中流动压力梯度随流变参数、孔喉比及喉道直径的变化规律.结果表明压力梯度随着流体粘弹性的增强而增加,随幂指数、稠度系数的增加而增加,随孔喉直径和孔喉比的增加而降低.将数值结果与孔喉模型中的流动实验及岩心渗流实验比较发现,流体在孔喉模型中流动阻力特性与岩心中渗流阻力特性有相似的变化规律,对于粘弹性流体,压力梯度随流速增加急剧上升,递增速率增大;对于幂律流体,压力梯度随流速增加的幅度逐渐变缓;对于牛顿流体,压力梯度随流速增加呈线性增加趋势,符合达西定律.可以将流体在单个孔喉中的流动作为研究其在多孔介质中渗流的理论基础.     

多孔介质振荡流格子-Boltzmann模拟

为研究多孔介质内振荡流流动特性,该文将格子-Boltzmann方法对多孔介质内的振荡流过程进行了数值研究.采用四参数方法构造了多孔介质结构模型,对多孔介质内的振荡流过程的模拟结果表明;多孔介质振荡流的最大压差随最大Renoylds数的增加而迅速增加,在Renoylds数小于100的范围内,最大阻力系数与最大Renoylds数呈反比例关系,与文献报道的实验结果一致;在孔隙率小于0.85范围内,压差与流速之间的相位差变化较小,孔隙率继续增加时,相位差随孔隙率的增加而线性降低.     

不同分子量聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性研究

通过岩心流动实验,探讨了部分水解聚丙烯酰胺溶液(HPAM)在多孔介质中流动时聚合物分子量和孔隙特征参数对流动行为的影响,得到了一组反映流动参数变化规律的关系曲线。结果表明,在消除黏度效应条件下,高分子量聚合物比低分子量聚合物降低水相渗透率的能力强;聚合物分子量越高,多孔介质渗透率越低,阻力系数和残余阻力系数越大,聚合物越早突破多孔介质;当平均孔隙半径与聚合物分子尺寸之比大于4时,多孔介质的孔隙通道一般不会发生聚合物堵塞.     

两性离子聚合物凝胶的性能评价及矿场应用效果分析

采用黏度计、动态光散射仪和岩心驱替实验方法,对两性离子聚合物溶液和两性离子交联聚合物溶液的黏度、分子线团尺寸、流动特性、岩心内静态成胶和液流转向进行实验研究。结果表明:在相同条件下,两性离子聚合物凝胶初期黏度、分子线团尺寸、阻力系数、注入压力均与两性离子聚合物溶液比较接近;5 d后,两性离子聚合物凝胶的黏度大幅度上升,分子线团尺寸大幅增加,残余阻力系数明显上升,说明两性离子聚合物凝胶具有良好的延缓交联性能。岩心实验表明,两性离子聚合物凝胶可以在多孔介质内发生交联反应,成胶后具有良好的液流转向效果。矿场试验表明,两性离子聚合物凝胶在深部调驱过程中注入压力明显提升,采油井的含水明显下降,产油量明显增加,增油降水效果显著。     

孔隙介质对HPAM交联性能的影响

聚合物溶液在通过孔隙介质时产生的剪切降解作用与流速有关,流速越大,剪切降解越严重。流经孔隙介质后的聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数明显低于原始聚合物溶液,交联效果也明显差于原始聚合物,产生弱交联需要更高的聚合物浓度和交联剂浓度。因此在室内评价调剖剂性能时,应考察在一定流速下流经孔隙介质后的聚合物的交联情况。同时也说明,聚合物驱产出液中的聚合物在一定条件下可以通过弱交联技术实现增粘回注。     

HPAM/AlCit胶态分散体系对岩石润湿性的影响

以部分水解聚丙烯酰胺、柠檬酸铝为主要材料合成了可用于油藏深部调驱的新型胶态分散体系(HACDS),利用自吸吸入法研究了HACDS注入量、岩石渗透率等因素对岩石润湿性的影响。研究表明:HACDS的注入能使岩石的润湿性向亲水方向转化;HACDS的注入量对相对润湿指数有一定的影响;在实验测定范围内,HACDS对渗透率大的岩心润湿性的影响不如渗透率小的岩心显著。分析认为:HACDS在岩心中形成吸附膜是导致岩心润湿性改变的主要原因。     

多孔介质剪切下铬冻胶体系成胶行为研究

采用安瓿瓶和填砂管考察了铬冻胶体系的静态成胶和动态成胶过程.结果表明:同一配方下铬冻胶在多孔介质中动态成胶的初始成胶时间是其在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间的1～3倍,最终成胶时间是其在多孔介质中静态成胶时间的1～3.5倍.铬冻胶在多孔介质中静态成胶的初始成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶的初始成胶时间的1～2倍,最终成胶时间是其在安瓿瓶内静态成胶时间的3～5倍.随着剪切速率的增大,铬冻胶体系受到的剪切作用增强,其初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的封堵能力降低.随着聚合物浓度和交联剂浓度的增大,铬冻胶的初始成胶时间和最终成胶时间均延长,成胶后的强度增大.聚合物分子的吸附和捕集作用不是引起压力增大的主要原因,引起压力变化的主要因素是铬冻胶在多孔介质中的成胶.     

低渗透油藏聚合物驱启动压力梯度研究

为了描述低渗透油藏聚合物驱的渗流规律及启动压力梯度特征,借鉴水驱启动压力梯度的试验测定方法,将压差-流量法和毛细管平衡法相结合,在不同储层渗透率和体系黏度下开展低渗透储层聚合物驱渗流试验;在此基础上,基于非线性渗流理论量化表征聚合物驱启动压力梯度,建立聚合物驱非线性渗流系数与体系黏度、储层渗透率和流度的量化关系。结果表明,随着储层渗透率的降低或体系黏度的增大,相同渗流速度下聚合物驱的渗流阻力增加、压力梯度增大;聚合物渗流曲线用非线性方法表征吻合较好,且随着储层渗透率降低、体系黏度增大或流度降低,聚合物驱非线性渗流系数均增大;流态图版包含对不流动区、非线性渗流区和拟线性渗流区的定量描述。     

聚合物溶液注入附加阻力对驱油效果的影响

利用试验方法对HPAM溶液在不同渗透率岩心上的注入能力进行研究,基于试验结果建立聚合物驱附加阻力与岩心渗透率的相关关系,并在此基础上建立考虑聚合物注入附加阻力效应的油藏数值模拟模型.模拟结果表明:低渗岩心中注入聚合物时稳定注入压力增大,即确实存在附加阻力效应;聚合物注入附加阻力对聚合物驱效果预测有较大影响,考虑聚合物注入附加阻力,聚合物起效时间早、含水率下降幅度减小、聚合物有效期变长.     

交联聚合物动态成胶及运移的室内模拟研究

室内采用长岩芯填砂装置模拟了交联聚合物注入、成胶封堵和运移过程。室内模拟结果表明,注入的调剖体系能够达到设计的封堵位置,在注入过程中体系受稀释、剪切和吸附等因素影响,其浓度和成胶前的初始黏度沿程呈下降趋势。在实验所用的浓度(0.2%HPAM)条件下,孔隙介质中的堵剂体系形成有效堵塞的时间显著延长,是静态条件下的6倍;从不同部位堵剂取样成胶后黏度和岩芯封堵前后注水压力变化情况看,有效封堵距离r小于设计封堵距离r′,0.67r′相似文献   

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到：在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的。低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制。为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持。     

渗流方程的渗透率自适应权重网格粗化算法

为了提高渗流方程的计算速度和精度,将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀非稳态渗流方程的网格粗化算法中。对于渗透率或孔隙度变化异常的区域,采用精细网格直接求解其压力分布;而在其他区域,采用不均匀网格粗化的方法计算其压力分布。用自适应权重网格粗化算法计算了三维非均匀非稳态渗流场的压力分布。结果表明,三维非均匀非稳态渗流方程的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区域的压力分布规律非常逼近精细网格算法的解,在其他区域的压力分布规律非常逼近粗化算法的解。与采用精细网格算法相比,其计算速度大大提高。     

注聚驱防砂井挡砂介质物理化学复合堵塞机制试验

针对孤东油田注聚驱防砂井液量降低严重并且绕丝筛管砾石充填防砂井的提液效果普遍低于树脂滤砂管独立筛管防砂的反常现象,首先通过砾石层特性评价试验研究地层砂对砾石层侵入及机械物理堵塞机制,得到砾石层堵塞与砾砂中值比、泥质含量、流体黏度、产量、生产时间以及聚合物的定性和定量关系。针对物理堵塞机制难以解释砾石充填和树脂滤砂管防砂堵塞现象的问题,开展普通石英砂与树脂涂敷砂的润湿性、沥青质吸附、聚合物及其衍生物吸附机制与规律试验对比,提出注聚驱防砂井的物理化学复合堵塞机制。研究表明:物理堵塞主要发生在投产早期,堵塞程度随着流体黏度、泥质含量、产量、聚合物含量、砾砂比(GSR)增加而趋于严重;与树脂涂敷砂相比,石英砂充填层表面强亲水,其对聚合物及其衍生物和胶质沥青质的表面吸附量远高于高渗滤涂敷砂,吸附量随着聚合物浓度增加以及石英砂粒径的减小而增大。在注聚驱条件下,原本高孔高渗的石英砂充填层复合堵塞后的渗透率反而远低于高渗滤砂管。     

聚合物/表活剂二元体系在多孔介质中运移的黏度和界面张力变化

 黏度和界面张力是评价聚合物/表活剂二元体系驱油能力的主要指标,研究二者在多孔介质中运移过程中的变化对提高二元体系驱油能力有重要指导意义。设计4 种注入段塞的二元体系在3 种长度的填砂模型运移的室内实验,对体系运移过程中黏度和界面张力的变化进行研究。结果表明：在注入速度和运移距离相同的条件下,注入段塞越大,流出液的最低界面张力更低,保持低界面张力的时间更长,黏度保留率也更高;在注入速度和段塞相同的条件下,运移距离越长,流出液的界面张力保持低界面张力程度越高,黏度保留率越高。研究结果对现场二元体系的注入方案设计具有一定指导作用。