多孔介质内纳米颗粒增稳泡沫及表活剂泡沫流体多相驱替特性的计算研究

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泡沫驱替技术很好的缓解了气驱过程中重力超压和粘性指进问题,在提高采收率(EOR)过程中占据重要地位。随着泡沫技术的不断发展,纳米颗粒稳定泡沫驱替技术逐渐进入大众视野,成为研究者们的新宠。随机泡沫数目守恒模型(SBP)已广泛应用于多孔介质中泡沫流动特性的研究中,而纳米颗粒稳定泡沫行为这一领域对于SBP模型来说还是陌生的,这值得我们进行进一步的探索。本文首次利用SBP模型对纳米颗粒稳定泡沫驱替过程进行了分析研究,并在此过程中对模型中的经验参数—泡沫生成速率Kg和最大泡沫密度nmax进行校准。另外,对表面活性剂稳定泡沫驱替过程中流体流动特性进行了研究,采用更加准确的相对渗透率公式,并考虑毛细管压力的影响,进一步完善了控制方程,探究模型在泡沫驱替提高采收率方面的应用前景。在纳米颗粒稳定泡沫驱替两相流体流动数值模拟过程中对SBP模型进行参数标定。结果表明泡沫生成速率Kg对于驱替过程的影响不大,而最大泡沫密度nmax的值则随着纳米颗粒的加入以及浓度的增加从100 mm-3增加到8000 mm-3。另外,当纳米颗粒浓度小于1.5wt%时,浓度越高,nmax的值越大,沿程压降变化也越大,驱替效果也更好;而当浓度大于1.5wt%时,压降和nmax的变化都不再明显。利用完善后的SBP模型进行了油/气/水三相流体驱替模拟研究,结果表明驱替完成后沿程压力变化为0.97MPa,驱油率为36%,驱水率为64%,模拟结果与实验结果较为接近,说明完善后的SBP模型在泡沫驱替过程中适用性更强。另外,探究了模型中参数nmax、Kg以及储层内油相粘度对于驱替效果的影响。结果表明,nmax越大,泡沫越丰富,油、水饱和度变化越大,驱替效果越好;Kg仅在入口处发挥作用,对最终饱和度以及采收率并无明显影响;油相粘度越大,水的相对渗透率越大而油的相对渗透率越小,导致采油率越低。通过表面活性剂泡沫和纳米颗粒增稳泡沫两种情况下泡沫密度nmax值的对比,发现纳米颗粒增稳泡沫的nmax值远大于表活剂泡沫,体现了纳米颗粒对于泡沫稳定性较大的贡献。
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