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化学驱数值模拟方法及问题
矿场试验条件下碱垢生成的趋势研究 化学驱数值模拟基本原理 化学复合驱主要驱油机理 化学驱驱油机理 驱替前缘动态追踪数值模拟研究 研究目的: 化学驱驱替前缘参数变化较大,如果要得到较为准确的参数,需要采用较细的网格进行数值模拟计算。但是整个区域采用细网格,将导致计算量成几何级数增加,甚至无法计算。因此,考虑在驱替前缘附近采用动态局部网格加密,即仅对驱替前缘附近采用细网格,而其它区域采用较粗网格,实现动态局部网格加密技术。 ?流体组分间相互作用及参数:包括多组分复合(超加合)效应,如复合驱中多种化学剂复合引起的界面张力大幅度降低;色谱分离现象及参数、组分间的化学反应及其动力学参数等。 ?流体与固体间交换及参数:如离子交换、沉淀及结垢,驱油剂的吸附、滞留损失、空隙参数改变,油层各种敏感性及引起的伤害等。 ?各种能量交换及参数:包括油藏中的各种能量传递方式及参数,上下覆岩石、流体及井筒中的热损失及参数等。 需要特别指出的是,不论采取何种方式(数据表或关系式)描述上述各种物化现象和参数,实验研究及其资料(数据)总是描述或获取EOR物化参数的基础,这是EOR数值模拟的最重要特点。可以说,EOR数值模拟研究总是随EOR理论及实验研究对驱油过程认识的不断加深而发展提高的。 EOR数值模拟涉及的物化参数 (1)复合协同效应及界面张力的降低:这是表面活性物质(注入的和/或在地下新产生的)及化学剂复合协同效应、碱多次萃取等共同作用的结果,对残余油的启动起着决定性的作用。多元化学剂的复合引起的协同效应机理非常复杂,其过程的描述难度很大,但其作用的结果将是在一定的化学剂浓度范围内导致相间界面张力的降低。近年来,人们在室内实验研究中发现,原油的启动和流动与动态界面张力(与接触时间有关)有着某些联系。 (2)各种化学剂的损耗:这是影响复合驱驱油效果的重要因素。 ①碱耗:碱复合驱中碱被作为主要的驱油化学剂,因此,碱的损耗对驱油效果的影响重大。油藏中引起碱耗的因素较多,主要包括:流体中的Na+与岩石中的H+的交换,原油中的酸性物质,二价阳离子,流体中的CO2等引起的快速碱耗,碱与聚合物接触后使聚合物缓慢水解引起的碱耗,以及使岩石溶解和溶解下来的AL3+、Si4+等在一定条件下形成新矿引起的长期碱耗。 ②其它化学剂由于吸附滞留等引起的损失。 EOR数值模拟涉及的重要物化现象 重要物化现象 (3)相态变化:由于化学剂的加入,相态及各相特征都可发生变化(包括乳状液的形成及性质等),但在非常低的浓度下,相态变化很小。 (4)残余饱和度的降低:由于界面张力的降低,使得残余油饱和度降低,这是增产原油的主要原因。 (5)相对渗透率的改变:由于界面张力和残余饱和度的变化,乳状液的形成以及聚合物的加入,将使得各相相对渗透率及流动特性发生变化。 (6)各种化学剂的扩散和稀释:引起化学剂段塞的浓度降低。 (7)聚合物溶液特性:包括使水相粘度增加、渗透率降低及流变特性,不可及孔隙体积和由碱引起的进一步水解等现象。 (8)离子交换:主要是岩石与流体间的阳离子交换,使得含盐量环境发生变化。 (9)含盐量及其变化的影响:对界面张力、化学剂的吸附、相态、聚合物溶液的粘度等都有重要的影响。 (10)化学剂配伍性及色谱分离:由于化学剂本身结构和性质的差异、地层流体性质、岩石表面性质及孔隙结构等因素的影响,导致复合驱油体系发生程度不同的色谱分离,从而导致原有最佳驱油配方体系的性能降低,甚至体系破坏。 (11)乳化现象:乳状液是一种或几种液体以滚珠形式均匀地分散在另一不相混溶的液体中构成的具有相当稳定的多相分散体系,碱的加入是引起乳化现象的主要原因,而表面活性剂则起着稳定乳状液的作用。对驱油可同时产生有利和不利的影响。 (12)化学反应沉淀结垢:在复合驱中,当温度、压力、矿化度、油水气三相之间的平衡关系以及动力学条件等发生变化时,就可能形成某些难溶的沉淀,沉淀物可在水中呈悬浮状态或在地层岩石的表面附着而形成结垢。结垢主要包括碱垢和水垢。油层中结垢将导致油层伤害及物性参数(如空隙度、渗透率等)变差,从而对驱替及生产带来不利的影响。 重要物化现象 乳状液水相渗透率降低模型 化学驱乳状液物化现象 Sor 0% 20% 40% 乳化作用:波及效率增加4.71%,驱替效率增加4.16%,乳化作用是有利于驱油的,能提高采收率4.5%。 三元复合驱乳化对采收率的影响 Ev Ed Rec 三元复合驱乳化作用对提高采收率的影响 注剂井 生产井 渗透率变异系数 Vk=0.75 K1=52md; H1=5m K2=202md; H2=5m K3=1245.6md; H3=5m 地质模型:二维剖面非均质正韵律 注入段塞尺寸: 0.3PV 化学剂浓度: 聚合物:1500ppm
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