黏弹性表面活性剂转向酸实验及模拟研究

发布时间：2017-10-13 01:20

  本文关键词：黏弹性表面活性剂转向酸实验及模拟研究

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【摘要】：黏弹性表面活性剂转向酸(Viscoelastic surfactant Self-diverting acid,简称VES自转向酸)因为具有增黏转向、对储层伤害小、适用范围广等优点越来越多地被应用到碳酸盐岩基质酸化作业中,用于解决储层非均质性导致的布酸不均问题。但是目前关于黏弹性表面活性剂转向酸的理论及模拟研究远远落后于现场应用,现场施工参数设计主要依赖经验,缺乏严密的理论指导。VES自转向酸液体系主要依靠黏度的变化实现转向,控制其黏度变化的三个主要因素为酸液的pH值、Ca2+浓度以及表活剂浓度。本文通过VES自转向酸变黏实验研究了黏度与pH值、Ca2+浓度以及表面活性剂浓度的变化关系,在碳酸盐岩蚓孔生长双重尺度连续模型的基础上建立了碳酸盐岩VES自转向酸蚓孔生长模型。具体工作如下：(1)通过开展VES自转向酸增黏实验,分析了各主要因素对转向酸黏度变化的影响以及各因素之间的相互关系,并在实验的基础上建立了一套考虑多重因素的VES自转向酸增黏模型。(2)在碳酸盐岩蚓孔扩展双重尺度连续模型的基础上推导了Ca2+与VES表活剂物质平衡方程,将其与VES自转向酸增黏模型耦合,建立了碳酸盐岩VES自转向酸蚓孔生长模型,并使用MATLAB对该模型进行编程计算。(3)通过模拟计算,对VES自转向酸酸化过程中的蚓孔发育、压力场分布、酸液浓度场分布、Ca2+浓度场等进行了分析。讨论了鲜酸浓度、表活剂浓度、注入速率等参数对VES自转向酸转向能力的影响规律。重点研究了注酸速率对岩芯溶解形式、蚓孔发育形态以及分流能力的影响。构建了双层储层转向酸酸化模型,对比分析了HCl与VES自转向酸在高、低渗层的蚓孔发育形态以及进酸量分布。研究结果表明VES自转向酸与HCI相比,布酸更加均匀,酸化效果更好。本文将实验研究与数值模拟相结合,通过基础实验研究和模拟计算得到了一些规律与认识。研究成果对于VES自转向酸在油田现场的实际应用具有一定指导意义。
【关键词】：黏弹性表面活性剂 自转向酸 黏度 基质酸化 模拟
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 本文研究的目的与意义7-8
• 1.2 国内外研究发展现状8-15
• 1.2.1 酸化常用转向技术8-10
• 1.2.2 VES自转向酸研究现状10-13
• 1.2.3 VES自转向酸模拟研究现状13-15
• 1.3 本文研究内容15
• 1.4 技术路线15-17
• 第2章 VES自转向酸变黏行为研究17-33
• 2.1 VES自转向酸增黏机理17-18
• 2.2 VES自转向酸增黏实验研究18-25
• 2.2.1 实验仪器及药品18-19
• 2.2.2 实验方案19
• 2.2.3 VES自转向酸本构方程的建立19-20
• 2.2.4 Ca~(2+)、pH值、黏弹性表活剂对转向酸黏度的影响20-25
• 2.3 并联岩芯VES自转向酸流动实验25-28
• 2.4 VES自转向酸增黏函数模型28-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 VES自转向酸蚓孔扩展模型的建立33-44
• 3.1 达西尺度模型33-36
• 3.1.1 连续性方程33-34
• 3.1.2 H~+、Ca~(2+)、VES表活剂对流扩散方程34-36
• 3.1.3 孔隙度方程36
• 3.2 孔隙尺度模型36-37
• 3.3 VES自转向酸增黏模型37-38
• 3.4 初始条件及边界条件38-39
• 3.4.1 初始条件38
• 3.4.2 边界条件38-39
• 3.5 数学模型的离散化处理39-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 线性流VES自转向酸酸化模拟44-57
• 4.1 程序设计44-45
• 4.2 VES自转向酸酸化过程分析45-49
• 4.3 VES自转向酸溶解形式与压降变化49-51
• 4.3.1 溶解形式49-51
• 4.3.2 注入压差51
• 4.4 HCl浓度、VES表活剂浓度对转向能力的影响51-53
• 4.4.1 HCl浓度对转向能力的影响51-52
• 4.4.2 表活剂浓度对转向能力的影响52-53
• 4.5 最佳注酸速率优化53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 径向流VES自转向酸酸化模拟57-68
• 5.1 径向流VES自转向酸酸化模型的建立57-59
• 5.2 径向流HCl、VES自转向酸酸化酸化对比59-62
• 5.3 注入速率对VES自转向酸酸化的影响62-64
• 5.4 VES自转向酸双层酸化模拟64-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 结论与建议68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 建议68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-76
• 攻读学士学位期间发表的论文及科研成果76

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本文编号：1022021