凝胶颗粒能够有效封堵储层高渗透大孔道,改善聚合物驱开发效果,该调剖技术正逐步成为近几年的研究热点。但研究内容多集中于通过室内实验研究颗粒调剖机理方面,针对数值模拟方法的研究较少,目前还没有关于聚合物驱后凝胶颗粒调剖数值模拟研究方面的文献报道。通过研究建立相关的数值模拟方法,能够克服传统调剖方案设计盲目性大、措施无效井多的缺点,减少不必要的经济损失,对于矿场方案的制定具有重要指导意义。本文首先从室内实验研究入手,对凝胶颗粒在调剖过程中体现出来的主要机理进行研究。开展了一系列相关实验,包括:凝胶颗粒在水、聚合物溶液中的熟化实验;凝胶颗粒对水相粘度的影响实验;凝胶颗粒在多孔介质中的剪切破碎实验;凝胶颗粒的变形运移实验;凝胶颗粒粒径与储层孔喉的匹配实验;储层残留聚合物对凝胶颗粒调剖效果的影响实验;凝胶颗粒与交联剂二元注入体系对调剖效果的影响实验。通过这一系列实验,弄清了凝胶颗粒在调剖过程中体现出来的粒径变化、增粘、变形运移等主要物化机理,对比分析了聚驱后凝胶颗粒调剖时机以及不同调剖剂体系对调剖效果的影响。在实验基础上,建立了各调剖机理的数学描述方法。主要包括凝胶颗粒悬浮液浓度与水相粘度的关系式;凝胶颗粒粒径变化描述方法;凝胶颗粒在多孔介质中的运移动力学方程等。提出了将凝胶颗粒的运移过程分为滞留与变形运移两个部分的观点,分别建立运动方程,首次建立了描述凝胶颗粒变形运移过程的运动方程,该方程充分考虑了压力梯度、流速、滞留量、时间等因素的影响。建立了凝胶颗粒调剖平面径向流模型,研究了凝胶颗粒在注入井近井地带的运移规律。根据凝胶颗粒调剖机理研究结果,提出了建立聚驱后凝胶颗粒调剖流固耦合模型的基本假设条件,对模型的不同耦合方法进行了对比分析,并详细推导了模型的建立过程。针对所建模型特点,对模型的差分离散方法、线性化处理方法进行了对比分析,最终建立了一套有效的数值求解方法,该方法包括:IMPSAT方法求解压力、饱和度;Runge-Kutta方法求解水相中化学组分浓度;算子分离解法求解凝胶颗粒浓度及滞留量。另外,针对凝胶颗粒调剖工艺的特殊性,建立了注凝胶颗粒完毕后利用酸液恢复中低渗透层渗透率过程的模拟方法。最后对所建模型进行了可靠性验证和参数敏感性分析。利用所建模型对实验结果和矿场实际开发指标进行了拟合,综合验证了模型的可靠性。室内实验拟合内容包括:①凝胶颗粒对不同渗透率岩心驱替时的注入压力变化;②聚合物驱后不同后续调剖时机的注入压力变化;③聚合物驱后注凝胶颗粒与交联剂二元调剖体系的注入压力变化。矿场调剖实际开发指标拟合内容包括:调剖前后的产液量、产油量、含水率变化。对影响凝胶颗粒调剖的参数进行了敏感性分析,分析参数包括:调剖时机、凝胶颗粒悬浮液注入浓度、注入速度、注入体积、纵向渗透率大小、大孔道性质,总结了不同参数对提高采收率效果的影响规律。模型的验证和参数敏感性分析结果表明,本研究所建聚驱后凝胶颗粒调剖流固耦合模型具有一定的模拟精度,能够对凝胶颗粒调剖过程进行准确模拟,并实现对调剖方案参数的优选,能够起到对调剖工艺的指导作用。