多元泡沫化学剂复合驱油数值模拟研究

对多元泡沫复合驱油进行了实验研究,分析了渗流机理、渗流规律,根据质量传输流体力学、化学动力学、物质平衡原理和泡沫上浮运动机理,建立了多元泡沫化学剂复合驱油渗流数学模型。结合实验结果建立了描述泡沫流动机理和物理化学性质的数学模型方程。实验研究表明,多元复合泡沫具有驱油、调堵及提高驱油效果的多重作用。泡沫上浮总体上有利于开采及提高油层的驱油效率。采用复合泡沫驱油对高含水油田仍有较好的驱油效果。该方法可以作为三次采油后和高含水期进一步提高采收率的有效手段。     

稠油油藏泡沫油渗流数学模型的建立

针对目前泡沫油渗流数学模型存在的问题,借鉴拟泡点模型和过饱和模型中拟泡点压力及弛豫时间的概念,通过对3组长岩心衰竭实验进行分析,建立了泡沫油渗流数学模型。模型中将泡沫油视为拟单相流,通过实验分析在泡沫油流动过程中流动介质的有效渗透率与降压速度、原油粘度和含气饱和度的变化规律,提出有效渗透率的数学表达式;认为泡沫油的粘度与相同条件下饱和油的粘度近似相等;将泡沫油的压缩系数视为油相与气相压缩系数的线性组合;同时在模型建立过程中考虑了泡沫油的过饱和现象。为了验证所建模型的正确性,分别将泡沫油渗流数学模型、拟泡点模型、过饱和模型及黑油模型计算结果与实验结果进行对比,结果表明泡沫油渗流数学模型与实验结果吻合程度较好,而其他模型计算偏差较大。     

泡沫油WINPROP相态研究

针对某些注气油藏,在降压过程中形成"非天生"的泡沫油,利用数值模拟研究泡沫油机理及后期参数优化及开发效果预测方面与其他泡沫油的数值模拟有很大区别。本文应用CMG中WINPROP相态模拟软件包,结合室内实验结果,对鲁克沁深层稠油油藏地层原油PVT实验数据进行拟合计算,主要包括地层流体和天然气组分合并、脱气油和含气油相态拟合、饱和压力、气-液相平衡计算等,最终得到能反应实际地层流体的性质变化的流体参数场,为下一步泡沫油数值模拟研究提供理论基础。     

泡沫油油藏数值模拟研究

泡沫油是一种含有大量分散性小气泡的稠油,衰竭开发泡沫油具有产量高、气油比低、地层压力下降缓慢和采收率高等特点。提出了利用数值模拟技术模拟泡沫油的关键方法,并建立了泡沫油数值模型。通过与常规溶解气驱数值模拟结果的比较以及与室内实验结果的拟合,从定性和定量2个方面证明了所建立模型的可靠性,并利用该模型进一步研究了泡沫油的驱油机理。泡沫油油藏开发过程中产生的分散气,一方面增加了原油的流动能力,当平均地层压力降低到泡点压力以下后仍然能够以初始产量生产1a以上;另一方面增加了体系的膨胀能,减缓了地层压力下降速度,地层压力从6.0MPa降低到5.1MPa的时间接近于从10.0MPa降低到6.0MPa的时间。     

泡沫油模型研究现状

引入泡沫油的概念是为了描述原油流动过程中伴随有分散气泡的现象。泡沫油现象被认为是加拿大和委内瑞拉稠油油田出现反常高产和超出预期较高采收率的主要机理。在充分调研泡沫油模型文献的基础上,对各种概念模型的特点进行了比较和总结。加拿大的一些稠油油藏在产出泡沫油的同时伴随有出砂现象,这表明地质力学作用和流体特殊性质2种因素并没有相互排斥,甚至存在两者的耦合作用。泡沫油的形成机理目前依然存在争论,如对于泡沫油的黏度目前尚未形成统一的认识,泡沫油形成过程的影响因素之间是否存在耦合等,要解决这些问题,未来应在泡沫油溶解气驱微观可视化模型和非常规PVT测试的基础上进一步探究其形成机理。     

稠油溶解气驱泡沫油特征实验研究

压力衰竭速度是影响稠油溶解气驱泡沫油生产的一个关键因素。为定量描述压力衰竭速度对泡沫油现象的影响,实验选取了4组不同压力衰竭速度进行实验。研究不同压力衰竭速度下稠油衰竭开采中的采收率、产油量、生产气油比以及实验压力的变化。通过实验发现稠油溶解气驱过程中出现明显的泡沫油阶段,且压力衰竭速度越大,泡沫油拟泡点压力越小,泡沫油阶段越长。随着压力衰竭速度增加,采收率增加,生产气油比减小,油藏压力递减变慢。     

氮气泡沫热水驱物理模拟及数值模拟研究

针对强非均质油藏提高采收率的需要,开展了泡沫驱油技术研究。利用油田现场提供的起泡剂和原油等资料,通过室内物理模拟和数值模拟,对氮气泡沫热水驱提高采收率的机理进行了研究。建立了三维、三相、多组分数学模型,编制了氮气泡沫热水驱油藏数值模拟软件。模型考虑了相平衡以及温度、界面张力对油、气、水三相渗流的影响以及起泡剂损失的各种机理,较全面地反映了氮气泡沫热水驱的作用机理。实验和数值模拟的结果均表明,氮气泡沫热水驱能大幅度地提高驱油效率,降低残余油饱和度。在非均质油层(模型)中泡沫的驱油效果比在均质油层(模型)中更好,残余油饱和度降低了21.1%,采收率提高了31.2%。     

低渗气藏考虑启动压力梯度的单井数值模拟

在已发现的天然气储集层中，低渗透、特低渗透储集层占相当大的比例，且这类储集层中流体渗流较为复杂，具有独特的渗流特征（即存在启动压力现象），流体在多孔介质中的流动不再符合达西定律，因此重视并研究启动压力现象对低渗气藏的开发有着十分重要的意义。而目前的大型油气藏数值模拟商业化软件中都没有考虑启动压力梯度的影响。为此，在渗流力学基础上建立了考虑启动压力梯度的三维气、水两相流数值模型，并编写了相应的数值模拟软件。通过与商业化软件CMG的计算结果对比分析认为本软件是合理、可靠的。然后通过本软件对气井在不同启动压力梯度情况下的模拟计算结果表明，启动压力梯度对低渗透气藏气井的生产动态的影响非常显著，如果不考虑启动压力梯度将导致预测的产量等开发指标明显偏高。因此，在进行生产动态的方案预测时应充分考虑启动压力梯度的影响，以使编制的开发方案能更加准确地指导低渗气藏的开发。     

泡沫油国内外研究进展

在加拿大、委内瑞拉以及中国的一些稠油油藏溶解气驱过程中,表现出了异常的开发动态:低的生产气油比、高的采油速度和高于预期的一次采收率。"泡沫油"被认为是这种异常生产动态的原因之一,油相连续的含有大量气泡的原油称为泡沫油。在参考大量相关文献的基础上,总结了国内外在泡沫油定义、性质、形成过程、影响因素以及机理研究等方面的进展,其中重点研究了过饱和度、临界气相饱和度、原油黏度、压力衰竭速度和溶解气油比对泡沫油特性的影响,进一步分析了一些解释泡沫油机理的数学模型,指出了各自的优缺点以及存在的问题,并对稠油冷采泡沫油今后的研究方向提出了一些建议。     

裂缝油藏三维油,水两相渗流的有限元方法

本文建立了一裂缝性油藏三维油，水两相的渗流模型。     

泡沫油PVT性质实验

泡沫油在不同的压力条件下存在气泡不断产生与破灭的过程,因此,其压力-体积-温度（PVT）测试方法与常规原油的PVT测试方法不同,属于非稳态测试。在不同的压力衰竭速度条件下,测试得到的泡沫油PVT物性差别较大,为了准确表征泡沫油在不同操作参数条件下的PVT性质、准确表征在实际油藏生产过程中的PVT特征,需要对泡沫油的PVT关键参数进行实验分析。笔者开展了委内瑞拉超重泡沫油PVT特性系列实验,揭示了泡沫油开采“拟泡点”特性,总结出了一套泡沫油PVT参数的非常规测试方法,实现了泡沫油在非稳态条件下的PVT物性参数的精确测量,并描述了其影响因素。     

稠油注气二次泡沫油形成机理及数值模拟

从油气形成二次泡沫油的角度出发,研究改善稠油油藏冷采后期开发效果的新方法。首先,设计泡沫油非常规注气膨胀实验,验证注气二次泡沫油形成的可行性,揭示其提高采收率机理。在此基础上,通过填砂管实验研究天然气吞吐、连续和间歇气驱过程中二次泡沫油形成过程,并建立考虑泡沫油注气特征的油藏数值模拟模型,模拟注气二次泡沫油形成机理,评价实际油藏中不同注气方式下二次泡沫油提高采收率效果。实验研究表明,注入天然气可以形成二次泡沫油,其主要的提高采收率机理为体积膨胀、粘度降低以及轻组分含量增加。天然气吞吐较衰竭开发提高采出程度7.24%,而连续与间歇气驱导致泡沫油现象减弱或消失,进而使得采出程度低于衰竭开发实验。油藏数值模拟研究表明,由于注气二次泡沫油的形成,平台12口井8轮次天然气吞吐累积产油量较衰竭开发增加14.7%。行列连续、间歇和边部气驱气窜现象严重,无法形成二次泡沫油。     

Experimental investigation on rheological property of foamy oil in Venezuela

Some heavy oil reservoirs present foamy oil flow behavior under primary production, and the foamy oil viscosity and rheological property are important factors that influence the efficiency of the process. The variation of the foamy oil viscosity during the depletion process is complicated due to the generation and migration of dispersed gas bubbles within the oil phase, and still remains as a controversial topic.

?This study aims to investigate this issue by measuring the foamy oil viscosity at different pressure, temperature and flow rate with a capillary viscometer system equipped with a specially designed foamy oil generator to guarantee the generation and stable flow of gas-in-oil dispersions. Meanwhile, the dead oil and live oil viscosities were also measured for comparison.

?Based on the results from all the tests the following conclusions can be drawn. Below the bubble point pressure, the dispersed gas-bubble volume fraction and foamy oil viscosity increase with pressure decline; the viscosity of foamy oil is higher than that of live oil, and the gap between them widens with pressure decline. Moreover, foamy oil behaves as shear-thinning power-law fluid, and the shear-thinning effect becomes stronger with the decrease of pressure. The foamy oil rheology is also affected by temperature, and the shear-thinning effect becomes milder with the increase of temperature. Based on the experimental data, a formula was established for estimating foamy oil apparent viscosity within porous media, which took flow rate, shear-thinning flow parameters, permeability, porosity and other factors into consideration.     

委内瑞拉超重泡沫油泡沫强度实验研究

超重泡沫油油藏中"泡沫油现象"的决定性因素在于产生泡沫的强度,而泡沫的强度取决于泡沫存在的时间和产生泡沫的体积。为定量描述泡沫强度的主控因素,自主研制了高温高压可视化泡沫强度测试模型,并利用该模型首次开展了不同温度、溶解气油比、降压速度及孔隙尺寸条件下的泡沫强度实验。实验结果表明,高温条件下泡沫破灭频率远大于生成频率;原始溶解气油比小于5 m3/m3,原油中"泡沫油现象"趋于消失;充分发挥泡沫油作用的最低降压速度应不小于80 kPa/min;多孔介质泡沫油实验趋势分析表明,实际油藏中泡沫存在的时间将远长于实验室内得到的结果。     

催化裂化装置沉降器内油气-催化剂流动过程的数值模拟研究

采用欧拉-欧拉法,对催化裂化装置沉降器内油气及催化剂的流动状态进行了数值模拟。对比装置上观察到的操作现象及工艺操作数据可以看出,模拟计算结果与实际工业数据较为接近。通过对沉降器内流体流动的规律进行分析,提出了导致反应油气结焦的可能原因,对催化裂化装置后续的操作优化及设计改进提供了依据。     

超稠油注气次生泡沫油生成机理及渗流特征

为探索泡沫油在超稠油油藏中的形成机理、渗流特征及驱油效果,采用准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带侏罗系齐古组原油及油藏参数,进行注气形成泡沫油介质筛选及原油泡点压力测定实验,并开展注气微观可视化和填砂管驱油实验,深入解析注气形成泡沫油过程中的渗流特征,评价了注气泡沫油驱油效果。研究结果表明：①准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带侏罗系齐古组原油泡点压力为9.7 MPa,拟泡点压力随着注气量的增加而增加,随温度的上升而上升,50℃的拟泡点压力随着CO₂注入量的增加而增大,压力上升速度较缓,储层具有较好的注气特性。②研究区的泡沫油渗流可分为5个阶段：无气泡阶段、气泡析出阶段、气泡扩张阶段、气泡聚并阶段和气泡消亡阶段。③研究区蒸汽+CO₂方式驱油开采过程较纯蒸汽填砂管驱的采收率可提升13.3%,开采过程中随着压力的释放,气泡数目逐渐增多,产油量逐步缓慢上升;当压力降至泡点压力后,气泡数目趋于平稳,形成较稳定的泡沫油,产油量大幅提升,为主力产油期;当压力释放至拟泡点压力后,气泡数目迅速下降,泡沫油逐渐消亡,产油量缓慢下降。     

油水两相渗流问题的无网格法分析

应用无网格法对油藏中的油水两相渗流问题进行了研究。无网络法与以往数值方法不同,只须用节点来离散求解域,而不需要网格。阐述了油-水两相渗流数学模型的建立和无网格法的基本原理,推导了油水两相渗流问题的无网格计算格式,并编制了相应的计算程序,其计算结果比较合理。