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本文针对低渗透油藏中渗流和聚合物驱的关键理论问题,采用微管流动实验的方法,并结合理论分析,研究了水、烃类液体和聚合物溶液的微尺度流动。以此为突破点,对低渗透油藏中低速非线性渗流和聚合物驱油机理进行了探索。
水和烃类液体微尺度流动基本规律。实验研究了水和烃类液体(去离子水、煤油、模拟油、液体石蜡、正己烷、正十二烷、正十六烷)的微尺度流动。发现管径较大时,流动仍然符合传统流体力学理论,当管径降低到5μm和2μm时,实验结果偏离理论曲线,阻力系数大于经典流体力学所计算得到的理论值;且雷诺数Re越低,管径越小,偏离程度越大,表现出较为明显的微尺度效应。且实验液体的分子量和粘度越大,微尺度效应愈加明显。实验还研究了不同壁面润湿性对微尺度流动的影响,发现壁面润湿性的改变,极大的影响了微尺度流动。
聚合物溶液微尺度流动。实验研究了浓度和矿化度对以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为代表的聚合物溶液的微尺度流动的影响,发现HPAM溶液微尺度流动特性与去离子水和烃类液体有着本质的差别。高分子聚合物HPAM溶液低Re流动时,出现明显的壁面滑移现象;对于相同聚合物溶液,壁面滑移程度随管径的减小而增大;随着浓度的增加和矿化度的增大,壁面滑移现象更为严重,壁面流体层对聚合物溶液微尺度流动的影响变大。
微尺度流动对渗流机理和驱油效率的影响。从微尺度流动实验和离心法实验出发,对比其研究结果,证实了壁面流体层的存在;并基于壁面流体层,建立了微圆管有效半径模型和视渗透率模型,同时建立了考虑微尺度流动效应的平面径向流渗流模型;研究了不同岩心的渗透率和渗吸采收率之间的关系,探讨了微尺度流动对低渗透油藏采收率的影响。