低氧空气泡沫驱应用基础及数值模拟研究

【摘要】低氧空气泡沫驱是一种牺牲氧化作用提高安全性的提高采收率技术,它不仅保有了泡沫驱的流度控制能力,与常规气驱比较仍具有一定的成本优势,是一项值得推广的技术。与常规氮气泡沫驱类似,低氧空气泡沫驱的流变性质决定了它在多孔介质中的渗流规律,在宏观尺度上泡沫体系可以采用连续介质的描述方法,本论文在广泛调研国内外文献的基础上,总结和归纳了泡沫体系的流变性质,稳定特征及数值模拟实现方法,研究显示,泡沫体系的热动力学参数对数值模拟预测的准确性影响较大,但是由于泡沫体系本身存在屈服应力和壁面滑移等特点使得其流变性质研究异常困难,目前室内研究仅停留在对其进行定性分析的基础之上,测得的参数也不能对宏观渗流场进行定量描述。本论文结合相关方法,在泡沫体系流变实验中,尝试性的对壁面滑移效应进行了消除,研究了泡沫体系在不同剪切速率和泡沫质量分数条件下的流变性质、不同起泡条件对泡沫体系流变性质的影响、化学剂浓度对泡沫体系稳定性的影响等；在泡沫体系的油敏实验中,从乳化油滴在泡沫平衡区域的微观分布特征、油水混合物析液能力、原油组成等方面对含油泡沫体系稳定性进行了综合对比分析；在泡沫体系多孔介质渗流实验中,利用流动及氧化实验装置对低氧空气泡沫进行了氧化性能测试,封堵性能测试和注泡沫驱油提高采收率测试；为了使室内实验成果能够与矿场实际相结合,本文探索性利用MATLAB及VisualC++等编程软件对岩心CT扫描图片进行了数值化反演,使其能与当前广泛使用的数值模拟软件成功对接,并利用CMG软件的STAR模块建立低氧空气泡沫驱机理模型,采用泡沫驱模拟数据和泡沫流动实验数据逐级拟合的方法确保泡沫热动力学参数的准确性、合理性；在泡沫驱油藏数值模拟实验中,以数值岩心拟合结果和室内泡沫体系实验参数为依据,结合目标油藏区块进行了低氧空气泡沫驱方案设计研究结果显示,壁面滑移效应的消除和对含油泡沫体系稳定性的研究对考察泡沫体系流变性及热动力学特点十分重要,泡沫体系在多孔介质中的渗流规律与自身热动力学特征和岩石孔渗结构相关,通过数值岩心逐级拟合泡沫驱流动实验的方法能够提高泡沫驱数值模拟的准确性。总之低氧空气泡沫驱油是一种高效,灵活的技术,深化对泡沫体系的认识,并不断完善它的实验方法和模拟技术对油藏提高采收率具有重要的意义。
【作者】李玥洋；
【导师】赵金洲；
【作者基本信息】西南石油大学，油气田开发工程，2014，博士
【关键词】泡沫驱；流变性；流动实验；岩心数值化；数值模拟；

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