自生固相化学压裂液体系液液两相流动形态模拟研究

发布时间：2020-04-06 15:19

【摘要】：水力压裂技术经过几十年的发展,已经成为油气藏,特别是低渗特低渗油气藏最重要的增产改造手段。常规水力压裂技术促进了油气藏的高效开发,但是依然存在高摩阻、高泵压、加砂压裂施工复杂、施工设备要求较高、砂堵、返排困难、残渣伤害等难以避免的问题。针对上述问题,西南石油大学酸化实验室提出了一种全新的压裂技术——自生固相化学压裂技术,其技术原理是利用不混相的两种(或多种)流体压开并形成一定几何尺寸的人工裂缝,通过化学方法让裂缝中流体之一发生相变,形成众多独立的“化学砂堆”支撑裂缝,形成高导流能力的自生固相化学支撑裂缝。压裂液体系的流动形态分布决定了相变后的自生固相支撑剂分布特征,研究压裂液体系两相界面流动分布,对提高化学压裂施工效果具有重要意义。本文在调研国内外关于两相流流型、两相流研究实验方法、两相流研究数值方法的基础上,针对自生固相化学压裂液体系流动过程中的界面分布问题,推导了应力对称、应力不对称条件下的裂缝延伸数学模型;建立了考虑滤失影响的化学压裂液体系两相流动界面分布模型,采用有限元方法对模型进行离散求解;引入分形维数、多重分形谱宽度、铺置效率等参数综合评价化学压裂液体系流动形态分布效果,基于建立的模型,编制相应计算程序,进行了实例计算,研究了不同注入速率、粘度比、界面张力、密度差、裂缝倾角、注入体积比条件下的化学压裂液体系流动分布规律。具体研究工作如下:1)系统调研国内外关于两相流流型、两相流研究实验方法、两相流研究数值方法研究现状,在此基础上,归纳总结了各种模型和方法的不足与优点。2)通过对人工裂缝几何尺寸模型的推导及求解,认识化学压裂施工过程中裂缝在高度、宽度及长度上的延伸规律,为后续的自生固相化学压裂液液两相流动形态模拟提供裂缝几何尺寸。3)根据守恒定律,建立了包括连续性方程、动量方程、两相界面分布方程的化学压裂液体系流动分布数学模型,引入SLIC方法进行界面重构。4)基于有限元方法,对化学压裂液体系流动分布数学模型进行离散处理,建立了化学压裂液体系流动分布数值模型,编制相应Matlab计算程序。5)模拟计算不同注入速率、粘度比、界面张力、密度差、裂缝倾角、注入体积比条件下的化学压裂液体系流动分布规律,分析了不同条件下的铺置效率、分形维数、多重分形谱宽度等参数。本论文完成的研究内容以及所取得的研究成果,实现了对自生固相化学压裂液体系流动界面分布的研究,探讨了不同参数下界面分布规律,为自生固相化学压裂参数设计提供参考。
【图文】：

液液两相流形态

液滴的形成过程
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.12

【参考文献】

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本文编号：2616683