直流电场提高原油采收率技术研究

作     者：袁樱梓 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐建军

授予年度：2013年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：直流电场 缝隙-孔洞介质 采收率 渗透流 数值模拟 

摘      要：使用直流场增强原油采收率，是近年来项目中提取石油的新技术。由于原油能源缺乏是世界各国面临的重大难题，提高原油采收率是缓解该难题的一种奏效方式。然而，由于中高渗透油藏逐渐进入高含水阶段，缝隙-孔洞型低渗油藏已成为石油的开采期间的一个主要的瓶颈。石油的采收率较低是因为通过寻常的石油采集方式开采缝隙-孔洞型渗透率低的油层，有近60%左右的原油不能被开发。这就是为何使用直流场增强原油采收率技术有着很大发展前景的原因所在。主要工作如下： 在本文里构造出外加直流电场情况时缝隙-孔洞介质里的渗透流单相的数学建模，计算并推出了有限元方程的数值模拟模块。缝隙-孔洞中流动液体的渗透流速、压力分布和电势分布均由COMSOLMultiphysics软件模拟得到，从而探究了加入外加直流电场情况时缝隙-孔洞媒介的渗透流机制，模拟探究的结论显示，电场的加入能够显著地提高流动液体在缝隙-孔洞模块中的渗透流速;等势线的分布与等压线的分布将极大地受到缝隙-孔洞的限制。 论文深入的分析了外加直流电场影响缝隙-孔洞模块中液体单相渗透流的变化情况，构造出了径宽比各异、洞的数量各异的缝隙-孔洞介质模块。模拟分析的结论显示，附加的直流电场有增大缝隙-孔洞介质中液体流速的功效;缝隙-孔洞媒介内的渗透速度随径宽比的加大而加快，因此，受直流电场影响比较显著的是较低渗透率的缝隙-孔洞媒介模块的渗透速率;孔洞的数量越多，附加的直流电场施加给模块内液体的渗透速率影响就越小，附加的直流电场对洞的数量越少也就是渗透速率越低的加快结果越卓著。 经过分析研究，在0-300V范围内150V左右的外加直流电场作用时效果最明显，单项渗透流数学模块内的渗透流速率达到最大，提高采收率的效果也最明显。根据数值模拟所得结论，以150V直流电场为标准，围绕LM317稳压器设计和建立了稳压150V直流电源，最后通过MULTISIM软件模拟仿真功能，对设计的电路进行仿真，得到平稳直流电场。