有机交联体系提高石油采收率的数值模拟

论文摘要

本文建立了一个三维多相多组分交联聚合物驱的数学模型,并在化学复合驱模拟器的基础上,开发了一个新的多功能组分模拟器,可以模拟凝胶在地下的交联反应及流动状况,为交联凝胶调驱的理论研究和现场应用提供了研究方法和分析工具。该模型考虑了聚合物浓度、交联剂浓度、聚合物与交联剂的浓度比、矿化度、剪切作用、交联剂老化时间、氧、铬离子配位体、铭离子与配位体之比、PH值等因素对弱凝胶体系交联情况的影响,建立了物化参数计算模型,并重点研究了聚合物与交联剂之间化学反应过程的数学描述方法和模型。本文采用隐式求解压力和浓度,显式求解饱和度的方法。所开发的模拟器可用于水驱、聚合物驱、弱交联凝胶调驱、调剖堵水几个过程的动态预测。实例分析结果表明该模型和解法可靠,模拟软件适用和可靠性强。最后,采用遗传算法对聚合物和交联剂的注入量和注入浓度进行了优化,以达到获得最大经济效益的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源、提出背景及其研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 第二章 交联聚合物提高采收率机理
• 2.1 凝胶交联成胶机理
• 2.1.1 交联机理
• 2.1.2 影响成胶的因素
• 2.1.3 油藏条件对成胶的影响
• 2.2 凝胶性能处理
• 2.3 凝胶交联提高采收率机理
• 第三章 交联聚合物驱数学模型
• 3.1 基本假设
• 3.2 数学方程
• 3.2.1 质量守恒方程
• 3.2.2 能量守恒方程
• 3.2.3 压力方程
• 3.3 初边值条件
• 3.4 井模型
• 第四章 凝胶参数的描述
• 4.1 凝胶的粘度
• 4.2 凝胶的吸附作用
• 4.3 凝胶的渗透率降低
• 4.4 离子反应
• 4.5 凝胶类型
• 4.5.1 聚合物/氯化铬凝胶
• 4.5.2 聚合物/丙二酸铬凝胶
• 4.5.3 硅胶
• 4.5.4 铝/柠檬酸盐凝胶
• 4.6 温度影响
• 第五章 模型的数值求解方法
• 5.1 浓度方程的求解
• 5.1.1 饱和度方程
• 5.1.2 组分浓度方程
• 5.1.3 算子分裂法隐式求解浓度方程
• 5.2 压力方程的求解
• 5.3 稳定性分析
• 5.4 时间步长选择
• 第六章 化学方程的求解
• 6.1 化学反应模型
• 6.2 求解方法
• 6.2.1 Newton-Raphson法
• 6.2.2 Newton-Raphson法的变型
• 第七章 遗传算法在交联聚合物驱中的应用
• 7.1 遗传算法简介
• 7.1.1 遗传算法的计算过程
• 7.1.2 遗传算法中最常用的算子
• 7.1.3 遗传算法的计算框图
• 7.2 交联聚合物驱驱模型
• 7.3 遗传算法在凝胶驱中的应用
• 7.3.1 编码
• 7.3.2 适应函数的确定
• 7.3.3 其它遗传参数的选取
• 第八章 软件功能介绍
• 8.1 软件简介
• 8.2 组分设计
• 8.3 网格系统
• 8.4 时间步长选择
• 8.5 后处理软件的操作界面
• 第九章 实例测试
• 9.1 实例测试
• 9.2 方案优化
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢