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非均质多孔介质中剪切稀释流的非混相驱替研究

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岩石力学与工程学报 2019年第S2期38卷 3783-3789页

作者：王盟浩熊友明刘理明彭庚张政西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室四川成都610500

地下流体在一定温度压力条件下,会呈现剪切稀释性。剪切稀释性影响流体黏度场,从而改变流体被驱替时的特征。使用植入幂律流变模型的格子Boltzmann两相流模型,编写计算程序,模拟牛顿流体在非均质多孔介质中驱替剪切稀释流的过程。使用... 详细信息

地下流体在一定温度压力条件下,会呈现剪切稀释性。剪切稀释性影响流体黏度场,从而改变流体被驱替时的特征。使用植入幂律流变模型的格子Boltzmann两相流模型,编写计算程序,模拟牛顿流体在非均质多孔介质中驱替剪切稀释流的过程。使用非牛顿泊肃叶流验证了数值模型,并从界面推进、驱替效率、速度场、黏度场等方面研究非均质多孔介质中被驱替液的剪切稀释性对驱替过程的影响。模拟结果显示:被驱替液剪切稀释性的增强造成驱替界面推进的加快和驱替效率的提升,使驱替液更能深入驱替非均质多孔介质中残余的被驱替液。该现象的机制为:被驱替液剪切稀释性的增强造成了指进路径上的黏度降低,而非指进区域的黏度升高;驱替过程由指进路径上高流动区域的黏度所主导,因此增强被驱替液剪切稀释性的效果类似于降低黏度,从而提升驱替效率。研究揭示了流体剪切稀释性对多孔介质中驱替过程的影响,对涉及地下非牛顿流体驱替过程的产业具有指导性。

关键词：土力学非均质多孔介质非混相驱替剪切稀释流格子Boltzmann方法

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考虑接触角滞后性多孔介质内非混相驱替研究

应用数学和力学 2021年第9期42卷 900-914页

作者：陈家豪娄钦上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

接触角滞后性表现为前进和后退接触角不同,其是润湿表面上两相流动中的重要现象.该文采用改进的伪势格子Boltzmann(LB)两相模型,并与几何润湿边界条件相结合,研究了接触角滞后性、毛细数以及几何结构对多孔介质内不混溶驱替过程的影响.... 详细信息

接触角滞后性表现为前进和后退接触角不同,其是润湿表面上两相流动中的重要现象.该文采用改进的伪势格子Boltzmann(LB)两相模型,并与几何润湿边界条件相结合,研究了接触角滞后性、毛细数以及几何结构对多孔介质内不混溶驱替过程的影响.数值结果表明:单渗透性多孔介质内相同毛细数下,保持后退角一定,驱替效率随着前进角的增大而增大;疏水和中性接触角滞后性窗口中,驱替效率随滞后性窗口大小增大而减小.在亲水接触角滞后性窗口中,接触角滞后性大小作用不明显;同等窗口大小下,所有选取的亲水滞后性窗口驱替效率大于中性滞后性窗口,中性滞后性窗口驱替效率大于疏水滞后性窗口.单渗透性多孔介质内相同接触角滞后性条件下,毛细数C_(a)越大,驱替相在多孔介质内的指进现象越明显,驱替效率越小.另外,双渗透多孔介质中驱替相更易在高渗透性区域流动并率先突破边界,驱替效率较单渗透性显著下降.

关键词：接触角滞后性黏性指进非混相驱替多孔介质

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粗糙裂缝内的油水非混相驱替研究

粗糙裂缝内的油水非混相驱替研究

第十一届全国流体力学学术会议

作者：郭曜豪姚军张磊孙海杨永飞鲍博华东理工大学化学工程学院中国石油大学(华东)石油工程学院

裂缝是多孔介质内流体流动的重要通道。裂缝内的多相流动是能源、水利、环境、地学等领域共同关注的前沿方向。先前研究表明,裂缝壁面形态及粗糙程度对于单裂缝内的流体输运、传热及力学性质具有显著影响。在本研究中,我们利用高斯分布... 详细信息

裂缝是多孔介质内流体流动的重要通道。裂缝内的多相流动是能源、水利、环境、地学等领域共同关注的前沿方向。先前研究表明,裂缝壁面形态及粗糙程度对于单裂缝内的流体输运、传热及力学性质具有显著影响。在本研究中,我们利用高斯分布构建了具有复杂粗糙表面的单裂缝模型,采用N-S方程与相场方法结合的微观两相流动模型,模拟油水两相在粗糙裂缝内的非混相驱替过程。研究结果表明,粗糙壁面会增大两相界面的形变,促进粘性指进的形成,但两相界面长度并不随着粗糙度的增加而增大。水驱油过程在润湿性不同的粗糙裂缝中呈现出不同的流动模式,粘性手指的形成会降低壁面润湿性对于流动的影响。此外,随着毛管数的增加,水驱油过程逐渐向粘性指进发展,裂缝内原油采收率下降。

关键词：粗糙裂缝非混相驱替相场方法粘性指进毛管数

来源： cnki会议评论

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孔隙尺度下重力对多孔介质两相流影响研究

孔隙尺度下重力对多孔介质两相流影响研究

作者：常云升天津商业大学

学位级别：硕士

多孔介质中的两相流现象普遍存在于工程应用中,如提高石油采收率、土壤环境修复、燃料电池储能技术和地质储层中二氧化碳的捕捉与封存,生物化学等,因此对于两相流动力学的研究受到了国内外广泛的关注。然而国内外学者对于两相流机理的... 详细信息

多孔介质中的两相流现象普遍存在于工程应用中,如提高石油采收率、土壤环境修复、燃料电池储能技术和地质储层中二氧化碳的捕捉与封存,生物化学等,因此对于两相流动力学的研究受到了国内外广泛的关注。然而国内外学者对于两相流机理的研究大多数是在水平注入方向上进行的,对于重力作用会对驱替过程的流动特征产生什么样的影响还没有一个较为全面的研究。本文通过控制注入方向以及注入流量来改变粘性力、重力以及毛细管力之间的竞争关系。采用微流控可视化系统对均质多孔介质两相驱替过程的流动状态进行观测,分析了不同条件下的无量纲数与流动状态,以及采收率之间的变化关系。使用micro-PIV(micro-particle imaging velocimetry)粒子成像测速系统对孔隙尺度下的两相驱替过程进行观测,对比向上和向下驱替过程中两相界面的推进特征,圈闭残余油的形成过程,以及海恩斯跳跃现象,并且实验通过对速度场的分析量化了流体之间的相互作用。综合两个实验对孔隙尺度两相流动机理的研究结果共同得到以下结论。(1)在垂直向上,向下和水平注入方式下,大注入流量的驱替过程都能得到稳定的驱替前缘。随着注入流量减小,流动稳定性逐渐变差,驱替过程产生指进前缘。低流量下的向下驱替过程存在稳定和不稳定两种驱替状态,且随着注入流量的减小不稳定驱替状态出现的频率增大。与水平和向上驱替过程相比,向下稳定驱替状态的采收率最大,不稳定驱替状态的采收率较小,水平与向上驱替过程的采收率总体相差不大。(2)向上、水平和向下驱替过程的稳定状态转变的临界毛细管数分别为1.4×10,4.44×10和1.4×10,根据孔隙填充理论以及临界毛细管数建立了用来预测不同条件下驱替状态转变的数学模型。结合毛细管数、重力数、邦德数和粘度比构建了适用于不同注入方式的油水两相驱采收率预测公式,为多孔介质内两相驱替过程的研究以及实际工程应用提供参考。(3)向上和向下驱替过程的前缘推进方式并不相同,在向下驱替过程中重力作为推进力加剧了前缘的指进现象,在多孔介质中留下大面积的圈闭残余油。而在向上驱替过程中重力作为阻力阻碍了指进前缘的推进,导致流路从指进前缘的末端向水平,甚至逆流方向进行推进。在向上和向下驱替过程中都发现了海恩斯跳跃现象,在不稳定驱替状态下海恩斯跳跃速度是流路平均速度的3-12倍,而在稳定驱替状态下海恩斯跳跃速度是流路平均速度的2-2.7倍,且海恩斯跳跃现象会对大范围流路的速度产生影响。(4)通过速度场和涡量场对流体-流体和流体-固体之间的相互作用进行可视化,发现由于粘性作用使得流路中间的流速最大,骨架颗粒附近流速最小。以流路中心为对称边界,流路左右两侧呈现出相反的涡量分布,在拐角处的涡量要明显大于流路中的涡量,且涡量的大小随着注入流量的增大而增大。在圈闭油相与水相的界面附近测量得到非零的速度分布,其仅比流路中心速度小一个数量级,并且发现死孔中的流体并非完全静止不动,而是显示出较小的涡量分布,这说明流体-流体之间的相互作用及动量传递是不可忽略的。

关键词：重力毛细管力非混相驱替海恩斯跳跃

复杂微通道内非混相驱替过程的格子Boltzmann方法

同方学位论文库评论

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物理学报 2017年第13期66卷 154-162页

作者：臧晨强娄钦上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

本文采用改进的基于伪势模型的格子Boltzmann方法研究复杂微通道内的非混相驱替问题.这种方法克服了原始伪势模型中计算结果对网格步长的依赖.首先用Laplace定律验证模型的正确性,然后用该方法研究壁面润湿性、粗糙结构、黏性比以及距... 详细信息

本文采用改进的基于伪势模型的格子Boltzmann方法研究复杂微通道内的非混相驱替问题.这种方法克服了原始伪势模型中计算结果对网格步长的依赖.首先用Laplace定律验证模型的正确性,然后用该方法研究壁面润湿性、粗糙结构、黏性比以及距离对非混相驱替过程的影响.模拟结果表明:与壁面粗糙结构和黏性比相比,壁面润湿性的影响是决定性的因素.随着接触角的增加,驱替效率增加,当接触角大于某一值后,驱替效率不再变化;随着黏性比的增加,驱替效率增加;而壁面粗糙性对驱替过程的影响较复杂,只有凸起半圆的半径在一定范围内增加时,驱替效率增加;距离较小时将促进驱替过程.

关键词：非混相驱替格子Boltzmann方法驱替效率驱替时间

高246块二氧化碳非混相驱可行性分析及数值模拟

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油气地质与采收率 2008年第6期15卷 56-58页

作者：杨光璐中国石油辽河油田公司勘探开发研究院辽宁盘锦124010

高246块处于低产低效开发水平,继续蒸汽吞吐开发潜力不大,必须研究适合该块的产量接替方式。应用数值模拟方法和油藏工程方法,进行了高246块二氧化碳非混相驱可行性论证。选取该块典型井组高2-4-72侧作为研究对象,建立了油、水、气三相... 详细信息

高246块处于低产低效开发水平,继续蒸汽吞吐开发潜力不大,必须研究适合该块的产量接替方式。应用数值模拟方法和油藏工程方法,进行了高246块二氧化碳非混相驱可行性论证。选取该块典型井组高2-4-72侧作为研究对象,建立了油、水、气三相三组分数值模拟模型,在井组历史拟合基础上对开发方式、注采参数和开发指标进行了研究。结果表明,高246块适合二氧化碳非混相驱开发,其开发过程中合理的注采参数包括二氧化碳段塞为0.02倍孔隙体积,气水比为3∶1,二氧化碳注入速度为2.71×10-5m3/(m3·d)(地下体积),注水速度为2.71×10-5m3/(m3·d)(地下体积),采注比为1∶1。二氧化碳非混相驱在该块具有较广阔的前景,可有规模地实施于12个井组,提高采收率13%左右。

关键词：二氧化碳驱数值模拟油藏工程非混相驱替注采参数采收率

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应用注氮技术提高八面河油田北区采收率

江汉石油职工大学学报 2006年第2期19卷 52-54页

作者：左朝辉中国石化胜利油田分公司清河采油厂山东寿光262714

八面河油田为稠油断块油藏,含水高,能量不足。采用注氮气技术能有效补充驱动能力。在实践中应从四个方面考虑注氮气与增产油量之间的相应关系:1、注氮气量与油砂体孔隙体积;2、注氮气位置与地层倾角对注氮气效果的影响;3、注氮气对油井... 详细信息

八面河油田为稠油断块油藏,含水高,能量不足。采用注氮气技术能有效补充驱动能力。在实践中应从四个方面考虑注氮气与增产油量之间的相应关系:1、注氮气量与油砂体孔隙体积;2、注氮气位置与地层倾角对注氮气效果的影响;3、注氮气对油井含水的影响;4、注氮气对地层能量的影响。2005年,八面河油田北区共有7口井注氮气,投入产出比为1∶4.8。

关键词：八面河油田注氮气提高原油采收率非混相驱替

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在强化采油过程中使用氮气

石油矿场机械 1983年第6期 30-30页

随着天然气价格的上涨与供不应求,大量的二氧化碳来源也有困难,现在国外在二次采油、三次采油中,已选用氮气作为主要的注入气体,进行强化采油。用氮气强化开采石油和天然气,据国外报道至少有六种以上的应用:①保持压力,非混相驱替和强... 详细信息

随着天然气价格的上涨与供不应求,大量的二氧化碳来源也有困难,现在国外在二次采油、三次采油中,已选用氮气作为主要的注入气体,进行强化采油。用氮气强化开采石油和天然气,据国外报道至少有六种以上的应用:①保持压力,非混相驱替和强化重力泄油;②凝析液储层的循环;③顶存油的开采;④气顶气体的开采;⑤作二氧化碳(液化石油气或富气)混

关键词：强化采油二次采油重力泄油三次采油天然气价格非混相驱替凝析液强化开采存油过热蒸汽

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孔隙介质中非混相微观驱替机理及影响因素

西南石油学院学报 2001年第6期23卷 41-43,55页

作者：段秋者梁保升罗平亚叶仲斌孙良田西南石油学院石油工程学院四川南充637001

石油工程注水开发过程中 ,存在着多种微观驱替机理。对活塞型驱替机理、海恩斯跳跃、爬行机理、卡断机理、小孔包围大孔机理、指进机理和绕流、粘附现象、部分膜流动机理、汇聚现象等驱替机理分别进行了综述和探讨。这些驱替现象能否发... 详细信息

石油工程注水开发过程中 ,存在着多种微观驱替机理。对活塞型驱替机理、海恩斯跳跃、爬行机理、卡断机理、小孔包围大孔机理、指进机理和绕流、粘附现象、部分膜流动机理、汇聚现象等驱替机理分别进行了综述和探讨。这些驱替现象能否发生、发生的相对重要性依赖于外部条件 (如注入速度、注入压力 )、孔隙介质的微观几何形状及结构形态、流体性质、储层特性以及两流体之间的界面张力等。结合薄片岩心动态驱替模型实验结果及相关文献 ,简要指出了各种驱替机理的影响因素。

关键词：孔隙介质非混相驱替油田注水开发微观驱替机理润湿性