泡沫物理性能表征和泡沫驱油效果研究

发布时间：2017-03-30 14:09

  本文关键词：泡沫物理性能表征和泡沫驱油效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：泡沫驱能够作为一种可行的“黏弹性”驱油体系用于油田实际生产。通过室内物理模拟实验确定了最佳发泡体系和发泡剂浓度,并研究了泡沫粒径表征方法、泡沫在多孔介质中的渗流状况和泡沫在多孔介质中封堵能力。在此基础之上通过泡沫驱极限采收率实验确定泡沫驱提高驱油效率的效果,通过冷冻铸体薄片确定泡沫驱对不同类微观剩余油的驱替效果。采用一维非均质模型、二维平面填砂模型和三维大物理模型进行物理模拟实验确定泡沫驱的波及体积和波及体积对采收率的贡献比例,结果如下。通过建立无因次发泡剂浓度、发泡体积和发泡半衰期的关系,确定本次研究中发泡剂最佳理论浓度为0.8470%-1.2626%,最佳发泡体积和最佳发泡半衰期确定的浓度窗口随温度升高逐渐增大。采用抗油敏感系数(SFB)能够准确评价发泡剂遇油稳定性,将遇油敏感性分为6级。泡沫图像最小表征单元需单幅图像中泡沫数量高于120个。采用扰动单元和扰动单位的概念准确的从机理上评价发泡多孔介质的发泡能力,且扰动单元数量达到100±20个以上时,泡沫均质程度较好。发泡过程中产生的泡沫平均粒径与发泡多孔介质主流喉道直径呈1.23-1.51倍关系。泡沫流动-封堵模式中分为“大气泡-阻力小”、“小气泡-无阻力”、“匹配气泡-合适阻力”三种。临界毛细管数理论表明,临界毛细管数(Nc*)约为10-4时泡沫发挥了“群体性”效果,消除了“赫恩斯阶跃”现象在宏观上表现。泡沫流动-封堵实验中最大峰值压力与岩心渗透率表现出负相关关系,实验结果体现了泡沫“堵大不堵小”。分流量实验结果中级差为6时作为分流量比值大于1的转折点,当主流喉道直径与泡沫平均直径比值大于0.911时分流量比值为0.98,实现等流度流动。考虑分流量效果和注入压力影响情况下合理的分流量比例为0.777,此时泡沫粒径与主流喉道半径比为0.826。一维岩心泡沫极限驱油效率实验结果表明,泡沫驱阶段采收率为17.8%,驱油效率在提高采收率的贡献率为71.62%。天然岩心的驱油效果与孔隙结构密切相关,岩心分选越好(孔隙结构越简单)驱油效果越好。采用铸体薄片冷冻制片技术和紫外荧光激发全波段信息采集技术定量确定了5大类微观剩余油。泡沫驱效果表明油膜状剩余油数量由11.87%减少到9.25%;簇状剩余油(小尺度)数量略有增加,由3.61%增加到3.70%;簇状剩余油(大尺度)数量从28.16%减少到17.85%,油柱状剩余油的数量由15.66%减少到11.42%;盲端状剩余油数量由0.54%减少到0.02%。。一维三层非均质长岩心的残余油饱和度在沿程上的变化表现为注入端到采出端残余油饱和度依次增加的趋势,且残余油饱和度越高剩余油重质组分比例越高,在沿程上,入口端的剩余油轻重质组分比小于出口端。二维均质平板模型结果表明,泡沫驱较水驱阶段波及体积增加30.54%,洗油效率增加4.55%,提高采收率的主要贡献来源于扩大波及体积的效果(占提高采收率的89.33%)。二维三层非均质平板模型结果表明,泡沫驱对低渗层的波及体积和驱油效率的提升均为最高,分别达到了12.56%和33.97%,在整体上提高采收率的主要贡献来源于扩大波及体积的效果(占提高采收率的93.27%)。三维三层非均质平板岩心采用电极法测量含油饱和度,用灰度图像处理方法能够准确的计算采收率的结果(误差最高2.29%),结果表明,泡沫驱对低渗层具有较好的启用效果。通过以上泡沫驱中泡沫的物理性能和泡沫驱过程中驱油效果的研究为油田实际生产和室内驱油实验提供了理论依据。
【关键词】：泡沫 多孔介质 物理性能 波及体积 驱油效率
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE357.46
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 创新点摘要8-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 泡沫的结构11-12
• 1.2 泡沫的生成和聚集12-14
• 1.3 泡沫的物性14-15
• 1.4 泡沫在多孔介质中的渗流15-17
• 1.5 泡沫的流度控制能力17-18
• 1.6 影响泡沫稳定性因素18-25
• 1.7 泡沫的界面扩张黏弹性的影响25-26
• 1.8 泡沫的“黏弹性”特点26
• 1.9 存在的问题和本文研究内容26-29
• 第二章 泡沫物理性能表征29-63
• 2.1 泡沫表面稳定性29-32
• 2.2 泡沫剂发泡能力和稳定性32-39
• 2.3 泡沫抗油性39-44
• 2.4 泡沫粒径表征方法44-49
• 2.5 发泡多孔介质对泡沫粒径的影响49-62
• 2.6 小结62-63
• 第三章 泡沫在多孔介质中的流动-封堵特征63-88
• 3.1 泡沫的流动-封堵模式63-64
• 3.2 泡沫封堵实验中最小岩心长度的确定64-68
• 3.3 渗透率对泡沫封堵能力的影响68-73
• 3.4 渗透率级差对封堵能力的影响73-83
• 3.5 泡沫封堵等压面确定83-86
• 3.6 小结86-88
• 第四章 泡沫驱提高驱油效率效果研究88-103
• 4.1 泡沫极限驱油效率效果研究88-96
• 4.2 泡沫驱对不同类型微观剩余油驱替效果研究96-101
• 4.3 小结101-103
• 第五章 泡沫驱扩大波及体积效果研究103-132
• 5.1 三层非均质加长模型扩大波及体积效果研究103-107
• 5.2 平面填砂模型扩大波及体积效果研究107-114
• 5.3 三层非均质平面填砂模型扩大波及体积效果研究114-120
• 5.4 三层非均质大型物理模型扩大波及体积效果120-130
• 5.5 小结130-132
• 结论132-134
• 参考文献134-142
• 攻读博士学位期间发表的论文142
• 攻读博士学位期间获得的专利142-143
• 参加科研项目情况143-144
• 致谢144-145

【参考文献】

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1 程杰成,王德民,李群,杨振宇;大庆油田三元复合驱矿场试验动态特征[J];石油学报;2002年06期

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本文编号：277303