基于Haines跳跃模型的天然气重力驱微观驱替研究

为研究天然气重力驱微观驱油机理,应用理论模型Navier-Stokes方程的浸入边界数值求解方法,分析天然气重力驱条件下孔隙填充的机制和Haines跳越两种模式形成机理,确定了天然气重力驱中油气界面运移的3种状态(稳定驱替、黏性指进和毛管力指进)的形成规律.在此基础上,通过开展天然岩心铸体薄片刻画而成的孔隙仿真模型高温高压微观可视化实验,验证了毛管数Ca增大过程中天然气重力驱油气界面运移由稳定驱替逐渐向黏性指进和毛管力指进转化的规律.研究结果表明:当毛管数Ca小于1.0×10^(-3)时油气界面运移形成Haines折断跳跃,随着毛管数增加,Ca值大于2.5×10^(-3)时形成Haines无折断跳跃;相对较弱的表面张力导致黏性指进一般简单地沿着速度流线运动;当天然气注入速度小于1μL/min时,驱替过程油气界面可以保持动态稳定,采收率较高,模型构造中上部动用程度高,而构造下部原油动用效果较差;稳定驱过程(Ca<1×10^(-2),θ<100°)中驱替前期的油气界面形态主要由毛细管力主导,重力次之,黏滞力最弱;驱替过程中期稳定的界面主要转为重力主导,气体突破后驱替过程由黏滞力主导.