泡沫驱提高石油采收率技术机理研究

论文摘要

理论分析和室内实验研究表明泡沫驱技术具有极大的提高采收率能力。然而，泡沫在地层中行为的复杂性和难以控制性限制了其在矿场的推广应用。泡沫驱过程中各种机理的研究，对泡沫驱技术从一种有潜力的三次采油技术发展成一种稳定可控的三次采油技术具有重要的作用，对泡沫驱技术的发展具有重要的意义。本文首先采用物理模拟驱替系统，利用高温高压观察窗和成像装置，对高压下泡沫在多孔介质中的生成过程和形态进行了观察和研究。结果表明，泡沫在多孔介质中的生成和运移具有间歇性和周期性。每个周期分为：生成封堵、开始运移、稳定运移、结束四个阶段。压差随着泡沫的生成周期性地螺旋上升。稳定阶段泡沫形态变化受多孔介质长度，孔隙结构，实验压力和气液比等因素的影响。从毛管力、粘滞力两个方面对泡沫在多孔介质中的微观运移阻力进行了分析和研究，对泡沫流动的最小压差和流动方向上的压力分布函数进行了推导。研究结果表明，泡沫的运移阻力决定于液膜粘度，移动速度，活性溶液与毛细管壁间的界面张力，多孔介质长度，孔喉比等因素。另外，液膜的破裂、再生、气体通过液膜的扩散能力等因素对泡沫的运移阻力具有影响。然后，对泡沫运移阻力进行了进一步的实验研究。研究表明，泡沫阻力的大小与泡沫生成的好坏和岩心中泡沫数量的多少有关，注入量大、实验压力高、岩心长、活性剂性能好，泡沫生成好、泡膜多、泡沫阻力大；存在一个最佳气液比，此时，泡沫生成最好，泡沫阻力最大。泡沫驱过程中，随着泡沫的生成各测压点的压力快速上升，岩心中各点的压力沿流动方向上成直线降低；后水驱过程中入口端的压力降低快于出口端，使得入口端压力分布较平缓，出口端压力分布较陡峭，各点压力沿流动方向上的分布不再成直线降低。泡沫驱过程中产液速度和产油速度增加，含水率一定幅度降低，采收率极大增加。油藏泡沫驱提高采收率条件优选得到，气液比在5/1附近时,泡沫提高采收率能力最强，为最佳气液比值；注入量越多提高采收率能力越强，但是考虑到成本问题应选择合适的注入量；原油黏度较高时，泡沫表现得更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 泡沫驱矿场试验
• 1.2.1 国外泡沫驱矿场试验
• 1.2.2 国内泡沫驱矿场试验
• 1.2.3 存在问题和研究方向
• 1.3 泡沫驱机理研究进展
• 1.3.1 多孔介质中的泡沫
• 1.3.2 气体的流动性
• 1.3.3 泡沫的生成和状态
• 1.3.4 强泡沫的状态
• 1.3.5 泡沫驱油机理
• 1.3.6 泡沫驱数值模拟
• 1.4 泡沫驱实验研究方法
• 1.4.1 微观模型模拟实验
• 1.4.2 填砂管模型模拟实验
• 1.4.3 岩心模拟实验
• 1.4.4 CT 辅助物理模拟实验
• 1.4.5 核磁共振辅助物理模拟实验
• 1.5 研究内容及创新点
• 第2章 泡沫在多孔介质中的生成和形态
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 实验条件
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 泡沫的生成过程
• 2.2.2 多孔介质条件的影响
• 2.2.3 泡沫在岩心中的生成
• 2.2.4 实验条件的影响
• 2.3 小节
• 第3章 泡沫运移阻力研究
• 3.1 泡沫在圆柱形毛细管中的运移阻力
• 3.2 泡沫在变截面毛细管中的运移阻力
• 3.2.1 黏滞力
• 3.2.2 毛管力
• 3.2.3 其它影响因素
• 3.2.4 小节
• 3.3 泡沫运移阻力实验研究
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 实验条件
• 3.3.3 结果和讨论
• 3.3.4 小节
• 第4章 泡沫驱过程中的压力传播
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验条件
• 4.1.3 实验过程
• 4.2 孔隙结构
• 4.3 白油对泡沫稳定性的影响
• 4.4 结果和讨论
• 4.4.1 水驱
• 4.4.2 泡沫驱
• 4.4.3 后水驱
• 4.5 小节
• 第5章 某油藏泡沫驱条件优选
• 5.1 油藏地质概况
• 5.2 泡沫驱适应性分析
• 5.3 实验
• 5.3.1 实验装置
• 5.3.2 实验条件
• 5.3.3 实验过程
• 5.4 结果和讨论
• 5.4.1 气液比对泡沫提高采收率能力的影响
• 5.4.2 原油粘度对泡沫提高采收率能力的影响
• 5.4.3 注入量对泡沫提高采收率能力的影响
• 5.5 小节
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录