双液滴同时垂直撞击壁面的数值研究

采用质量守恒的level set方法对双液滴同时垂直撞击干壁面后的流动过程进行了模拟研究,主要讨论了韦伯数(We)、壁面接触角(θ)以及双液滴水平间距(S)等物理参数对相界面流动过程的影响,分析了不同参数下射流高度和水平铺展半长随时间的变化规律.研究表明:We数较大时,中心射流液柱将产生二次液滴,随后液柱反弹至空中,且We数越大,中心射流产生的二次液滴次数越多,最大无量纲射流高度和最大无量纲铺展半长越大;随壁面接触角的增大,中心射流液柱出现反弹现象,水平铺展液流出现断裂的时间越早,最大无量纲射流高度和最大无量纲铺展半长越小;最大无量纲射流高度值与液滴水平间距的相关性不单调,铺展半长随水平间距的增大而增大.

基于Level set方法的微观水驱油模拟分析

通过引入Level set方法,构建两相界面运移数学表征方法,结合Navier-Stokes方程建立两相微观渗流数学模型,借助有限元方法进行求解,并利用微观玻璃刻蚀模型驱替实验验证数值模拟结果。结果表明,基于该渗流数学模型的数值模拟结果与实验结果的吻合度很高。利用Navier-Stokes方程并结合Level set方法实现了两相流体驱替的微观数值模拟,从而为研究微观两相渗流特征及驱油机理提供了一种新方法。在不等径并联喉道单元模型基础上,进行了不同驱替条件下的数值模拟计算,分析了发生孔隙尺度两相窜流的临界喉道直径比的变化特征,结果表明驱替压差及油水两相黏度比越大,越容易发生微观窜流,更易导致在较小喉道中形成微观残余油。本文研究结果为微观水驱油机理的进一步研究奠定了基础。

高倾角低渗断块油藏顶部注气规律研究

对于高倾角低渗透断块油藏,水驱对顶部剩余油的动用效果较差。采用顶部注气的驱替方式,充分利用高倾角的地质特征,能有效提高该类油藏的采出程度。从角度对比了气体辅助重力驱,以及人工气顶驱两种主要的顶部注气方式,利用数值模拟方法,建立了某区块的油藏数值模型;以区块采出程度为目标优选了顶部注气驱方式。研究表明,人工气顶驱对该类油藏具有较好的适应性,可大幅度提高采收率。针对人工气顶驱的开发特征对相关工艺参数进行单因素分析,并加以正交试验优化工艺参数。结果表明:对于高倾角低渗透断块油藏进行人工气顶驱时,注气量为主要影响参数,其次为注采周期及闷井时长,注气速度对采出程度的影响最不敏感;同时,对于所研究的区块,优选注气速度为7 000 m3/d、注气量为9.00×107m3、注采周期时长为30 d,闷井时长80 d。

油藏条件下聚合物溶液老化数学模型新探

聚合物老化降解是影响高温油藏中聚合物驱效果的重要因素。利用油藏数值模拟技术评估聚合物老化降解对驱替效果影响的技术关键在于聚合物老化降解数学模型的建立。基于聚合物老化降解的黏度一阶常微分方程建立了油藏条件下的黏度修正模型,给出了油藏条件下聚合物黏度变化的偏微分方程描述形式。结合聚合物质量守恒方程,证明了在黏浓关系是多项式关系的条件下,黏度修正模型是成立的。黏度修正模型揭示了油藏中任意一点聚合物黏度受到聚合物自身降解和流动两方面影响的过程,描述了聚合物老化降解过程中质量浓度不变,黏度降低的物理现象,比目前商业数值模拟器中的黏度模型更加贴近聚合物在多孔介质中流动的物理实际。修正黏度模型的推导与论证为聚合物老化降解的数值模拟研究提供了理论支持。

裂缝宽度对页岩气开发的影响研究

长水平井体积压裂作为页岩气藏开发的主要技术手段,裂缝网络的有效性影响着开发效果。文中基于离散裂缝模型(DFM),综合考虑页岩气藏多尺度渗流机理,利用有限元分析方法进行数值求解,通过典型模型研究裂缝宽度对近井地带压力分布和生产井动态响应特征的影响。结果表明:对于特定页岩气藏,压裂裂缝宽度和天然裂缝宽度只有满足一定条件才能高效开发,当压裂裂缝超过一定限度时,由于裂缝的高导流能力使得压力波迅速传播到边界,不利于赋存在微纳尺度孔隙中页岩气的渗流,从而降低了页岩气的开发效果;在控制压力波传播到边界时间的同时,适当改善天然裂缝宽度,可以有效增加基质-裂缝接触面积,提高页岩气产量。针对不同页岩气藏天然裂缝实际发育状况和地质特征,利用数值模拟结果可以指导压裂施工,实现页岩气藏的高效开发。

底水油藏多分支水平井水脊规律

多分支水平井技术在延缓底水和气顶的脊进速度、提高油气井产量等方面作用明显,但在底水油藏开发中水脊问题仍然不可避免。文中利用数值模拟方法,建立了底水油藏多分支水平井模型,并分析了底水突破位置与发展情况的变化规律。研究结果表明:分支水平井底水突破位置主要为主支跟端附近以及处于中间的汇点部位附近,具体位置主要取决于分支角度、分支位置以及避水高度。合理产量随着分支数目与分支长度的增加而增加,且两者的影响程度较大;而分支位置与分支角度对合理产量的影响程度较小,其中合理产量随分支角度的增大先增加后减少。

基于Level Set方法的微观窜流特征研究

达西定律渗流理论以对油水运移规律的研究仍停留在宏观尺度上,很多微观机理无法考虑,窜流形成时的微观孔道中油水运移特征未能体现清楚。本文建立二维微观孔隙模型,引入Level Set方法对油水两相界面进行追踪,采用有限元方法对两相数值模型进行求解。在玻璃刻蚀平面驱替实验的基础上,建立并联毛细管束模型。通过模拟不同驱替压差、润湿性以及界面张力等情况下的流动状态,结合二维孔隙数值模拟结果,给出了发生微观窜流的临界条件:在入口压力恒定时,水驱油速度逐渐变大;驱替压力增大时,大孔道中的两相流速增加比例更大;油水两相界面张力越大,壁面越亲油,越容易发生微观窜流。

基于Level Set有限元方法的微观水驱油数值模拟

在微观水驱油实验的基础上,建立了二维微观孔隙模型;引入Level Set数学方法,结合N-S方程,建立了微观两相渗流数学模型,借助有限元方法,进行水驱油两相数值模拟,研究微观水驱油动态特征。研究了孔喉非均质性、润湿非均质性、油水两相黏度以及驱替压差对驱油效果的影响;通过对模拟结果中孔隙内流体的波及效率、两相界面的运移速度以及优势渗流通道的分析发现,Level Set方法能很好地处理各因素下油水两相界面的拓扑变化,为微观水驱油机理的研究提供了一种新的技术方法。

姬惠原油管道添加减阻剂的现场试验研究

介绍了FLO-MAX减阻剂的原理以及在姬惠原油管道上的现场试验的过程,通过进行不同加剂浓度下的减阻试验,验证了FLO-MAX减阻剂对姬惠原油管道减阻、增输的有效性,研究了管道减阻剂不同的注入浓度与减阻率、增输率的关系,分析了合理的注入浓度范围,结果表明在15 mg/L的浓度下,能达到最佳的增输效果,为今后使用减阻剂提供了依据。

SK—65H井完井工艺优化

SK—65H井位于哈萨克斯坦西北部的Sazankurank油田,是一口评价稠油动用的水平试验井。防砂完井方法有割缝筛管防砂完井、精密微孔筛管防砂完井、裸眼预充填砾石筛管完井、衬管外化学固砂完井、管内砾石充填防砂完井等10余种完井方式。综合考虑各种完井防砂方法的优缺点以及现场的技术装备情况,确定该井水平段以上采用套管注水泥固井,水平段采用悬挂割缝筛管的防砂完井方式。针对SK—65H井从防砂、热采以及管柱下入可行性等方面进行充分的论证,优选了割缝筛管的完井方式,并优化了完井工艺,为完井的顺利实施提供了技术支持。

小直径过泵校深装置的研制与应用

射采联作工艺在高气油比和异常高压油井的投产中具有节约作业时间、保护油层和施工安全的优点。针对泵上校深误差大、无法保证射采联作工艺在薄油层中射孔准确度的问题,研制了固定阀后投式射采联作泵和φ32 mm放磁组合测井仪,形成了适合φ38 mm泵径的小直径过泵校深技术。现场应用取得较好效果,扩大了射采联作工艺的应用范围。

基于二维谱技术的低矿化度水驱孔隙动用规律

剩余油孔隙分布特征是影响低矿化度水驱效果的重要因素之一。常规一维核磁共振技术(T2谱)无法应用于低矿化度水驱研究,本文借助二维核磁共振(D-T2谱)技术对比研究了低矿化度水驱提高采收率效果及孔隙动用规律。研究表明,岩心中黏土矿物含量越高,提高采收率效果越明显,黏土矿物含量为4.3%、2.8%的岩心分别提高采收率6.9、4.4个百分点,而不含黏土土矿物的纯砂岩岩心仅提高采收率1.5个百分点;应用低矿化度水驱时,水相更易进入地层水不易进入的小孔隙(弛豫时间为1~10 ms)驱替原油,因此低矿化度水驱针对小孔隙中剩余油具有较高的提高采收率潜力。该研究对于油田应用低矿化度水驱技术针对性挖潜砂岩储层剩余油具有指导意义。

PDC钻头设计理论综述

近二十年来,随着材料技术以及钻头设计、制造技术的不断进步,PDC钻头对地层的适应范围越来越宽,在软中硬岩层中钻进时,钻进效率远高于其他钻头,得到了广泛的应用。本文通过对传统的PDC钻头冠部设计理论的归纳和总结,提出了几种较新的PDC钻头设计理论和方法,在此基础上从提高PDC材料质量、优化制造工艺与结构等方面提出改进PDC钻头质量的方法。

复杂小断块油藏水驱辅助注气吞吐提高采收率研究

复杂小断块油藏单纯利用注水或注气措施难以兼顾整个剩余油区域,挖潜效果有限。为提高复杂小断块油藏高含水期剩余油采收率,运用数值模拟方法探索了水驱辅助注气吞吐的开发方式,同时利用经济和效率双重指标分析了其油藏适应性。依据不同措施方案下典型模型的开发效果,确定了该方法的最优开发模式为:补充能量—闷井增能—闷井阶段—开发阶段,进一步确定了其技术界限:气水注入速度比为6.5~8.5、阶段二与阶段一增压比为0.1~0.3、注采比为0.4~0.6。将研究成果应用于胜利油田a-7区块,模拟预测表明该方法相比基础水驱开发采收率提高12.96个百分点。研究成果对复杂小断块油藏高含水期调整开发措施、提高采收率具有重要的指导意义。

低矿化度水驱提高采收率影响因素研究

研究了油品酸碱度、岩心黏土含量以及黏土矿物组成对低矿化度水驱提高采收率的影响,并在水驱测试的不同阶段进行了pH值、界面张力以及润湿性测试,结合多因素分析了低矿化度水驱的作用机理。结果表明,黏土矿物是该方法提高采收率的必要条件,酸性原油条件更适合采用该方法,蒙脱石占优的岩心低矿化度水驱提高采收率效果最好;低矿化度水驱提高采收率机理主要为,产出水的pH值增大,油水界面张力降低,润湿角减小;综合来看,在离子交换以及颗粒溶解运移的作用下,低矿化度水驱能够提高驱替过程中的洗油效率,进而提高区块整体的动用效果。