聚合物驱微观渗流机理研究

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文聚合物驱微观渗流机理研究姓名：孙传宗申请学位级别：硕士专业：油气田开发工程指导教师：侯健20090401摘要在油田开发研究中，会遇到非牛顿流体渗流问题，其溶液通常表现为剪切稀释性质。虽然建立模型可以很好的描述非牛顿流体本液的宏观性质(主要是粘度一剪切率关系)，但是由于多孔介质和非牛顿流体的双重复杂性，用传统方法很难通过本液的性质来准确地预测非牛顿流体在多孔介质中的剪切稀释性质。与传统方法相比，网络模型能够代表砂岩多孔介质的几何形状和拓扑学特点，利用网络模型可以模拟研究非牛顿流体在多孔介质中的流动。本研究基于油水两相流网络模拟模型，综合考

2、虑聚合物渗流机理(如增粘、扩散、吸附、捕集及剪切降解等)建立聚合物驱微观模拟模型。借助三维网络模型，将储层岩石孔隙结构的描述和流体流变性质的描述有机统一。以微观模拟为手段，进行了非牛顿流体单相流和多相流的渗流机理研究；统计分析了聚合物驱后剩余油的微观分布规律；研究了聚合物驱结束时滞留聚合物分布规律及其影响因素。在此基础上，研究了聚合物驱后剩余油的启动参数及其影响规律。非牛顿流体单相流模拟结果表明，与传统经验方法相比，网络模型可以表征多孔介质的拓扑结构，不需要经验参数对模拟结果进行修正即可以很好拟合单相流实验结果。多相流模拟结果表明，由于非牛顿相的剪切稀释作用以及油水间

3、的相互影响，随着压力梯度的增加，水相渗透率降低；当压力梯度增大到某一值时，压力梯度继续增加水相渗透率上升，并最终接近于牛顿流体时候的水相渗透率。将剩余油分布形态归纳为4种状态：孤粒／孤滴状、斑块状、网络状和油水混合状态。微观模拟结果表明，聚合物驱后网络状剩余油体积比例明显减少，但油水混合状、孤粒／孤滴状、斑块状剩余油体积比例都有所提高。在模拟条件下，滞留聚合物占注入聚合物的61．7％。孔喉半径和形状因子为主要影响因素，孔喉滞留聚合物浓度与孔喉半径和形状因子平方根的乘积呈反比。聚合物驱剩余油启动参数研究表明：可通过增加注入液粘度的办法来启动聚合物驱后剩余油，但需要将注入

4、液粘度提高到较高的数值。聚合物驱后再注入一定段塞的低界面张力驱动液能有效地降低残余油饱和度，提高驱油效率。与单纯聚合物驱相比，聚合物驱后靠改变注入液粘度方法启动剩余油机制与单纯聚合物驱类似，剩余油分布形态统计规律一致。聚合物驱后再改变界面张力后，剩余油分布发生了较大的变化。关键词：网络模型：微观模拟、非牛顿流体、渗流机理、剩余油AbstractDuringthedevelopmentofoilfield，theproblemsofNon-Newtonainfluidareoftenencounteredwhichusuallyexhibitshear-thinning

5、(pseudo-plastic)behaviourinsolutions．Thebulkmacroscopicpropertiesofthesesolutions，mainlytheirviscosity／shear-ratedependency，alewellunderstoodandcharacterizedusingestablishedmodels．Conventionalmethodscallnotpredicttheshear-shinningbehaviourfromthebulkpropertiesbecauseofthedoublecomplexit

6、iesoftheporousmediaandNon-Newtonainfluid．Comparedwiththetraditionalmethod，thenetworkmodeling，whichcapturesthegeometryandtopologyofsandsandsandstones，couldbeemployedtostudytheflowingofNon-Newtonainfluidinporousmedia．Basedonoil-watertWO-phasenetworksimulationmodel，themicroscopicsimulation

7、modelforpolymerfloodingwasprovidedtogetherwithpolymerseepagemechanism(tackifying，diffusion,adsorption,trapping，retention，sheardegradation)．Bymeansof3-Dnetworkmodel，theorganicunityofreservoirrockporestructureandtherheologyoffluidareobtained．Throughthemicroscopicsimulation,thesee