基于热力学和动力学原理的硫酸盐结垢模型研究
发布时间：2021-10-11 14:51
注水是维持地层压力及提高原油采收率的最主要的开发方式,同时注水过程中也伴随结垢的发生。当注入水与地层水混合后,由于热力学条件的改变或注入水中的SO42-与地层水中的Ca2+、Ba2+、Sr2+等成垢阳离子不配伍,将产生硫酸盐垢,堵塞储层的孔隙与喉道,造成严重的储层损害。建立合理的数学模型,精确地预测硫酸盐垢的结垢量,并研究硫酸盐结垢对注水井吸水指数的影响,对于选择合理的注水方案有重要意义。文中首先研究了不同硫酸盐垢的结垢机理、结垢特点、结垢影响因素以及结垢位置与井产能的影响;其次,分别研究了改进后的Oddo-Tomson热力学模型、岩心一维硫酸盐结垢化学动力学模型、注水井近井地带一维硫酸钡结垢预测模型和含点源井的地层二维成垢离子分布模型;最后,预测了结垢条件下注水井的吸水指数以及各因素对吸水指数的影响。具体成果如下:（1）采用Visual Basic 6.0对改进后的Oddo-Tomson热力学模型编程,预测了 CQ油田四口注水井的结垢情况,并通过X-衍射分析验证了预测结果。（2）运用岩心瞬态驱替实验求得岩心一维硫酸盐结垢化学动力学模型中的三个重要参数—扩散系数、反应速率常数和地层损害...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外无机垢结垢预测模型研究
1.2.1 国外无机垢结垢预测模型研究
1.2.2 国内无机垢结垢预测模型研究
1.3 主要研究内容
1.4 研究流程与技术路线
第2章 硫酸盐结垢理论研究
2.1 硫酸盐结垢机理研究
2.1.1 无机垢成核理论
2.1.2 硫酸钙结垢机理研究
2.1.3 硫酸钡(锶)结垢机理研究
2.2 硫酸盐结垢影响因素研究
2.2.1 混合水自身性质影响
2.2.2 压力的影响
2.2.3 流速的影响
2.3 地层结垢位置研究
2.3.1 一维线性注水几何模型
2.3.2 二维平面注水几何模型
2.3.3 二维纵向注水几何模型
2.3.4 三维注水几何模型—无含水层
2.3.5 三维注水几何模型—有含水层
第3章 硫酸盐结垢热力学模型研究
3.1 Oddo-Tomson硫酸盐结垢预测模型
3.1.1 溶度积规则
3.1.2 饱和指数法
3.1.3 饱和指数方程
3.2 Oddo-Tomson结垢预测程序设计
3.3 实例计算
3.3.1 基础数据
3.3.2 垢样制备
3.3.3 Oddo-Tomson结垢预测模型预测结果
3.3.4 垢样X-衍射分析结果
第4章 岩心硫酸盐结垢化学反应动力学模型研究
4.1 模型假设
4.2 模型建立
4.2.1 Fick扩散定律
4.2.2 带传质扩散渗流的连续性方程
4.2.3 岩心硫酸钡结垢化学动力学模型
4.3 模型参数求取方法
4.3.1 扩散系数D求取方法
4.3.2 反应速率常数K_a求取方法
4.3.3 地层损害系数β求取方法
4.4 实例计算
4.4.1 基础数据
4.4.2 扩散系数与反应速率常数求取
4.5 岩心内成垢离子分布
4.6 岩心内沉淀量分布
4.7 硫酸钡结垢对岩心渗透率的影响
4.7.1 地层损害系数求取
4.7.2 岩心渗透率损害率变化
第5章 地层硫酸盐结垢化学反应动力学模型研究
5.1 注水井近井地带一维结垢预测模型建立
5.1.1 质量守恒方程
5.1.2 模型假设
5.1.3 近井地带硫酸钡结垢模型控制方程
5.1.4 模型求解
5.1.5 注水井附近成垢离子含量分布
5.1.6 注水井附近硫酸钡结垢量分布
5.2 点源井二维成垢离子浓度分布模型建立
5.2.1 模型假设
5.2.2 点源井数学描述
5.2.3 模型无因次化
5.2.4 模型线性化及求解
5.2.5 一般线性问题的求解
5.2.6 非线性问题的求解
5.2.7 数值计算
第6章 硫酸盐结垢对注水井吸水指数影响研究
6.1 结垢条件下吸水指数引入
6.2 结垢条件下注水井吸水指数预测
6.3 结垢条件下注水井吸水指数影响因素研究
第7章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸钡结垢对岩心渗透率影响模型研究[J]. 李洪建,余先政,周文静,朱敏,崔行阳. 科学技术与工程. 2017(31)
[2]硫酸钡结垢动力学瞬态模型研究[J]. 李洪建,余先政,周文静,杨彬. 西南石油大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]系数含Dirac函数的广义Sturm-Liouville问题的特征值[J]. 傅守忠,王忠,乔志军. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]运用压力测量法求取BaSO4结垢损害模型参数[J]. 李洪建,杨彬,余先政. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2016(06)
[5]具有积分边界条件的高阶Sturm-Liouville边值问题的可解性[J]. 吕学哲,裴明鹤. 北华大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]一阶偏微分方程的特征线法及其应用[J]. 鲍晓铃,王璇,王摇,戈晨曦,杨华. 考试周刊. 2016(90)
[7]含p-Laplace算子的Sturm-Liouville边值问题正解的性质[J]. 杨景保. 应用数学和力学. 2016(08)
[8]溶垢剂对硫酸钡溶垢效果正交实验研究[J]. 李洪建,郭芳妍,李涛,高杨,谷雨桐,余先政. 精细石油化工. 2016(04)
[9]Scale Chem结垢预测软件在油田水配伍性研究中的应用[J]. 严忠,刘娜,周新艳,刘鹏飞,陈玉萍. 油气田地面工程. 2016(03)
[10]经典水驱油理论对应水驱特征曲线研究[J]. 高文君,宋成元,付春苗,徐传艳. 新疆石油地质. 2014(03)
博士论文
[1]蜀南气矿采气井筒结垢机理与防垢措施研究[D]. 邱正阳.西南石油大学 2012
[2]基于Pitzer模型的柴达木盆地盐湖形成与演化的地球化学模拟[D]. 刘兴起.中国地质大学（北京） 2001
硕士论文
[1]G104区块注水井井筒结垢机理及防垢技术研究[D]. 韩淑彬.西南石油大学 2016
[2]产出水回注对注水井吸水能力的影响研究[D]. 于晓伟.西南石油大学 2016
[3]硫酸盐垢对采油指数的影响研究[D]. 杨彬.西南石油大学 2016
[4]求解非线性方程的高阶迭代法研究[D]. 王尧.西华师范大学 2016
[5]姬塬油田结垢对储层损害影响及解堵实验研究[D]. 孙建波.西南石油大学 2015
[6]硫酸钡结垢影响因素及化学阻垢实验研究[D]. 李雪娇.西南石油大学 2015
[7]定边采油区块采出水回注处理技术研究[D]. 王骏迪.西安石油大学 2015
[8]低渗油藏污水回注处理工艺技术研究[D]. 程汉东.中国石油大学(华东) 2013
[9]对流扩散方程—一致收敛差分格式[D]. 王景.电子科技大学 2012
[10]Pitzer理论在KHCO3-NaHCO3-H2O体系相平衡中的应用研究[D]. 刘香英.中国地质大学（北京） 2008
本文编号：3430728
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外无机垢结垢预测模型研究
1.2.1 国外无机垢结垢预测模型研究
1.2.2 国内无机垢结垢预测模型研究
1.3 主要研究内容
1.4 研究流程与技术路线
第2章 硫酸盐结垢理论研究
2.1 硫酸盐结垢机理研究
2.1.1 无机垢成核理论
2.1.2 硫酸钙结垢机理研究
2.1.3 硫酸钡(锶)结垢机理研究
2.2 硫酸盐结垢影响因素研究
2.2.1 混合水自身性质影响
2.2.2 压力的影响
2.2.3 流速的影响
2.3 地层结垢位置研究
2.3.1 一维线性注水几何模型
2.3.2 二维平面注水几何模型
2.3.3 二维纵向注水几何模型
2.3.4 三维注水几何模型—无含水层
2.3.5 三维注水几何模型—有含水层
第3章 硫酸盐结垢热力学模型研究
3.1 Oddo-Tomson硫酸盐结垢预测模型
3.1.1 溶度积规则
3.1.2 饱和指数法
3.1.3 饱和指数方程
3.2 Oddo-Tomson结垢预测程序设计
3.3 实例计算
3.3.1 基础数据
3.3.2 垢样制备
3.3.3 Oddo-Tomson结垢预测模型预测结果
3.3.4 垢样X-衍射分析结果
第4章 岩心硫酸盐结垢化学反应动力学模型研究
4.1 模型假设
4.2 模型建立
4.2.1 Fick扩散定律
4.2.2 带传质扩散渗流的连续性方程
4.2.3 岩心硫酸钡结垢化学动力学模型
4.3 模型参数求取方法
4.3.1 扩散系数D求取方法
4.3.2 反应速率常数K_a求取方法
4.3.3 地层损害系数β求取方法
4.4 实例计算
4.4.1 基础数据
4.4.2 扩散系数与反应速率常数求取
4.5 岩心内成垢离子分布
4.6 岩心内沉淀量分布
4.7 硫酸钡结垢对岩心渗透率的影响
4.7.1 地层损害系数求取
4.7.2 岩心渗透率损害率变化
第5章 地层硫酸盐结垢化学反应动力学模型研究
5.1 注水井近井地带一维结垢预测模型建立
5.1.1 质量守恒方程
5.1.2 模型假设
5.1.3 近井地带硫酸钡结垢模型控制方程
5.1.4 模型求解
5.1.5 注水井附近成垢离子含量分布
5.1.6 注水井附近硫酸钡结垢量分布
5.2 点源井二维成垢离子浓度分布模型建立
5.2.1 模型假设
5.2.2 点源井数学描述
5.2.3 模型无因次化
5.2.4 模型线性化及求解
5.2.5 一般线性问题的求解
5.2.6 非线性问题的求解
5.2.7 数值计算
第6章 硫酸盐结垢对注水井吸水指数影响研究
6.1 结垢条件下吸水指数引入
6.2 结垢条件下注水井吸水指数预测
6.3 结垢条件下注水井吸水指数影响因素研究
第7章 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸钡结垢对岩心渗透率影响模型研究[J]. 李洪建,余先政,周文静,朱敏,崔行阳. 科学技术与工程. 2017(31)
[2]硫酸钡结垢动力学瞬态模型研究[J]. 李洪建,余先政,周文静,杨彬. 西南石油大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]系数含Dirac函数的广义Sturm-Liouville问题的特征值[J]. 傅守忠,王忠,乔志军. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]运用压力测量法求取BaSO4结垢损害模型参数[J]. 李洪建,杨彬,余先政. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2016(06)
[5]具有积分边界条件的高阶Sturm-Liouville边值问题的可解性[J]. 吕学哲,裴明鹤. 北华大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]一阶偏微分方程的特征线法及其应用[J]. 鲍晓铃,王璇,王摇,戈晨曦,杨华. 考试周刊. 2016(90)
[7]含p-Laplace算子的Sturm-Liouville边值问题正解的性质[J]. 杨景保. 应用数学和力学. 2016(08)
[8]溶垢剂对硫酸钡溶垢效果正交实验研究[J]. 李洪建,郭芳妍,李涛,高杨,谷雨桐,余先政. 精细石油化工. 2016(04)
[9]Scale Chem结垢预测软件在油田水配伍性研究中的应用[J]. 严忠,刘娜,周新艳,刘鹏飞,陈玉萍. 油气田地面工程. 2016(03)
[10]经典水驱油理论对应水驱特征曲线研究[J]. 高文君,宋成元,付春苗,徐传艳. 新疆石油地质. 2014(03)
博士论文
[1]蜀南气矿采气井筒结垢机理与防垢措施研究[D]. 邱正阳.西南石油大学 2012
[2]基于Pitzer模型的柴达木盆地盐湖形成与演化的地球化学模拟[D]. 刘兴起.中国地质大学（北京） 2001
硕士论文
[1]G104区块注水井井筒结垢机理及防垢技术研究[D]. 韩淑彬.西南石油大学 2016
[2]产出水回注对注水井吸水能力的影响研究[D]. 于晓伟.西南石油大学 2016
[3]硫酸盐垢对采油指数的影响研究[D]. 杨彬.西南石油大学 2016
[4]求解非线性方程的高阶迭代法研究[D]. 王尧.西华师范大学 2016
[5]姬塬油田结垢对储层损害影响及解堵实验研究[D]. 孙建波.西南石油大学 2015
[6]硫酸钡结垢影响因素及化学阻垢实验研究[D]. 李雪娇.西南石油大学 2015
[7]定边采油区块采出水回注处理技术研究[D]. 王骏迪.西安石油大学 2015
[8]低渗油藏污水回注处理工艺技术研究[D]. 程汉东.中国石油大学(华东) 2013
[9]对流扩散方程—一致收敛差分格式[D]. 王景.电子科技大学 2012
[10]Pitzer理论在KHCO3-NaHCO3-H2O体系相平衡中的应用研究[D]. 刘香英.中国地质大学（北京） 2008
本文编号：3430728
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