基于格子Boltzmann理论的多孔介质内酸岩非均相流动反应研究

发布时间：2020-06-22 09:35

【摘要】：酸化是油气井投产、增产和注水井增注的主要工艺技术,由于该技术对油气田开发的巨大贡献,因而受到国内外的高度重视和广泛应用。砂岩储层矿物成分多、化学组成复杂,这导致多孔介质内酸岩非均相流动反应机理十分复杂。同时,酸岩反应的生成物中有沉淀,会对储层造成二次伤害,盲目进行酸化施工设计将使砂岩酸化成功率大大降低,进而影响增产改造效果。由于酸岩非均相流动反应的复杂性,实验方法往往难以满足真实地层条件的要求,传统的数值模拟方法又存在边界处理复杂、运算低效等缺点。这些年来,越来越多的学者们开始重视格子Boltzmann方法(LBM)。相比于宏观模型,它不需要在计算流体动力学之前对对N-S方程进行离散,相比于微观模型,它只需要进行演化计算就能获得与宏观规律相符的结果,具有结构简单、运算效率高、边界条件易处理等优点,适合用来解决多孔介质内酸岩非均相流动反应的问题。本文选用某油田A、B、C三个区块的砂岩对酸岩非均相流动反应机理进行了研究,对LBM的基本方程、边界条件、人工多孔介质生成方法进行了筛选,建立了相应的流动、传热、传质模型,模拟了多孔介质内土酸体系与砂岩非均相流动反应过程,取得的主要成果如下:(1)通过实验进一步对酸岩非均相流动反应机理进行了研究,包括土酸体系与砂岩储层矿物的反应、HF溶解矿物的主要作用型体及模式、HC1的催化作用及模式、酸岩非均相流动反应动力学机理;(2)根据酸液流动参数,选择出适合的演化方程、平衡态分布函数、边界条件处理格式等,建立了基于LBM的酸液在管道内的流动模型,通过模拟,探索了模型的误差及稳定性;(3)选择合适的人工随机多孔介质生成方式,同时使用REV模型提高了流动模型模拟效率及稳定性,进而建立基于LBM的酸液在多孔介质内的流动模型;(4)根据流动模型,选择相匹配的传质模型、传热模型,同时结合酸岩非均相流动反应机理,确定模型中相关参数的表达式,从而建立基于LBM的多孔介质内酸岩非均相流动反应模型。通过Matlab对模型进行求解,获得温度、各物质浓度、孔隙度、渗透率的分布情况。本文研究旨在建立一套基于LBM的多孔介质内砂岩矿物与土酸体系非均相流动反应模型,并开展模拟研究,从介观角度揭示多孔介质内酸岩非均相流动反应机理。
【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】：TE31
【图文】：

图１－２论文技术路线逡逑

图２－１不同区块砂岩矿物与ＨＦ、土酸体系的反应逡逑

【参考文献】

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本文编号：2725542