基于微观毛细管模型的流动模拟与实验研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gjx0128
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目前,在油气田开发过程中,油水两相渗流规律是重要的科学问题之一。现阶段大部分研究主要针对宏观尺度渗流规律进行研究,这种放大的研究方法不能捕获微小的流体流动信息。同时,我国的油田开发大都进入高含水期与特高含水期,因此针对微观毛细管流体流动及微小油滴流动现象需要更深入的研究。本文旨在利用各类方法来捕捉微观的流动信息,进行微观流动规律的探究。本文首先利用局部润湿相场模型,针对孤立在通道中的单个油滴,研究通道长度、通道宽度、驱替压力等因素对其流动规律的影响,同时分析了油滴通过狭隘通道时,粘滞力、毛管力等对油滴流动形态的影响。随后,利用基于格子Boltzmann方法统一模型,建立双通道模型,研究双通道宽度比例对流动形态的影响。在此模型基础上,采用随机裂缝生成方法,建立多组不同裂缝密度模型,研究基质渗透率、裂缝密度、孔洞个数等因素对油水两相流动的影响。最后,进行单管流动微观实验以及玻璃刻蚀微观实验,验证对比单通道以及双通道模型中的油水两箱流动规律。其结果如下:首先,局部润湿相场模型模拟结果表明,在设定的模型参数下,通道宽度小于油滴直径时,压力在800Pa左右时,油滴通过通道的时间最短;第二,利用双通道模型研究不同孔洞位置对两相流流动的影响发现,当孔洞连接多个通道时,会减缓整体的流速,当孔洞只连接单个通道时,孔洞对流速的影响不大,只起到储存流体的作用;随后,利用格子Boltzmann方法和双通道模型研究发现,随着通道宽度比例与Ca数的增大,段塞流与泡状流流动“区间”范围越来越小;其次,随机裂缝网络模型研究发现,孔洞的主要作用是连接裂缝与储存流体,当裂缝能够连接孔洞贯穿模型时时,对整个模型的渗透率有较大的影响;最后,实验研究发现,随着单通道宽度的增大,出现泡状流与段塞流的几率会增大。随着油相粘度的增大,油相被封锁在小喉道中,水的指进现象更严重,驱替效率会降低。流动往往会随着“优势通道”的出现而降低波及系数,会导致原油的采收率下降。本文得到了多孔介质微观水驱油渗流规律,对高含水油田大幅度提高采收率提供了基础认识。
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