黏弹性聚合物溶液微观渗流机理研究
目前聚合物驱油己成为中高含水期油田普遍采用的提高采收率技术,国内外三次采油工作者已运用数值模拟、物理模拟及核磁共振等技术手段证实了聚合物溶液是一种黏弹性流体,并在微观可视玻璃模型仿真实验中观察到黏弹性聚合物溶液较纯黏性流体(如黄原胶)具有更强驱替残余油能力的现象.而研究与描述黏弹性聚合物溶液的流动特性是认识聚合物微观渗流机理,掌握聚合物驱油方法的前提和基础,所以一直以来倍受关注,但这方面的大量研究还是主要基于各种实验手段.作为其流动特性,黏弹性聚合物溶液在油藏微观孔隙中流动能产生一定的涡流现象,涡流的强弱和变化是促使残余油变成可动油,进而提高微观波及效率的原因之一.为此,基于涡流现象选择适当的方法,从理论上研究黏弹性聚合物溶液在微观孔隙中的流动特征,对于进一步深化认识和丰富聚合物驱油机理,特别对于指导油藏应用和筛选聚合物溶液驱油具有重要的价值.
本文相继开展了以下研究:
结合聚合物溶液的典型流变特征,从分析众多描述聚合物溶液流变性的本构方程出发,根据聚合物溶液的流变性,研究多种本构方程的特点,选择了能够比较准确描述黏弹性聚合物溶液流变性的Upper-Convected Maxwell(UCM)本构模型和Phan-Thien-Tanner(PTT)模型.建立了包括连续性方程、动量方程和UCM本构方程的黏弹性流体微观流动数学模型,采用同位网格有限体积法对各类控制方程进行数值离散,并应用了强隐式方法(SIP)对控制方程组进行数值求解,绘制了黏弹性聚合物溶液在收缩模型中流动的流函数、速度和应力等值线图,从而分析了弹性对微观波及效率的作用及影响.研究结果表明,威森博格(Weissenberg,简称We)数是影响涡流大小、收缩流速度场及应力分布的关键因素,We数的值越大,收缩流道内的流动区域越大,死油区的滞留区域越小,流体的第一法向应力差和剪切应力均有增加,从而提高了微观波及效率.
在此基础上,研究了PTT流体在收缩流道内流动的特征,同样采用同位网格有限体积法对控制方程组进行离散,考察了弹性及物质参数对流函数、速度及应力场的影响.结果同样表明,随着We数的增加,涡流逐渐变大,收缩处的应力增加,微观波及效率提高.
黏弹性流体;本构方程;同位网格;渗流机理;聚合物驱油
东北石油大学;大庆石油学院
硕士
油气田开发工程
尹洪军
2007
中文
TE311
58
2007-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）