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        低張力泡沫體系再生動力學(xué)研究

        2020-04-23 20:24:50周宏斌中石化勝利油田分公司工程技術(shù)管理中心山東東營257001
        化工管理 2020年11期
        關(guān)鍵詞:氣液采收率滲透率

        周宏斌(中石化勝利油田分公司工程技術(shù)管理中心,山東 東營 257001)

        1 研究的目的意義

        我國的東部石油已經(jīng)進(jìn)入到了開發(fā)的中后期,石油的產(chǎn)出呈現(xiàn)出高含水和高采出的雙高階段,石油之間的非均質(zhì)性就會受到越來越嚴(yán)重的影響。采取怎樣的措施提高最終石油的采收率是未來石油采集發(fā)展的一個方向。國內(nèi)外學(xué)者針對提高石油的采收率做了大量的研究工作。目前工程上主要通過提高石油的驅(qū)油效率來提高石油的采收率,這樣就可以大大地提升石油的采收率,另外一種途徑就是增大石油各個油層之間的波及體積,以便可以增加對剩余油的采出程度。但是石油泡沫之間存在一定的多孔介質(zhì)限定,在介質(zhì)生成和破滅的過程中,受到運(yùn)移機(jī)理等多種因素的影響,泡沫在多孔介質(zhì)中的再生規(guī)律不明顯。而現(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于石油在低張力泡沫體系再生動力學(xué)的研究相對不成熟,石油泡沫中的低張力性能、石油的微觀生成等因素大大地影響了石油介質(zhì)的運(yùn)移規(guī)律,因此針對石油中低張力泡沫體系在多介質(zhì)中再生規(guī)律的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

        2 氣液比對低張力泡沫體系泡沫生成的影響

        當(dāng)前,國內(nèi)外學(xué)者針對微觀滲流機(jī)理的研究較多,而針對多孔介質(zhì)的空隙收斂及石油介質(zhì)發(fā)展結(jié)構(gòu)的泡沫生成研究較少,石油介質(zhì)中的發(fā)散結(jié)構(gòu)對泡沫的生成與合并具有重要影響。

        圖1 氣液比對泡沫流動阻力的影響曲線

        從圖1可以明顯看到,泡沫在多孔介質(zhì)中的流動阻力隨著石油中的氣液比的增加而呈現(xiàn)一種先增加后減小的趨勢,同時在高位點時出現(xiàn)一種臨界的毛管力,使得氣液比較小,整個石油的氣相含量較低,多種介質(zhì)中形成的泡沫數(shù)量較少。

        圖2實驗裝置圖

        3 滲透率對低張力泡沫體系泡沫生成的影響

        石油內(nèi)部介質(zhì)的泡沫大小會受到石油內(nèi)部空隙結(jié)構(gòu)以及孔道的大小和平均空隙直徑的影響,在面對多孔介質(zhì)時需要考慮石油的表征空隙結(jié)構(gòu)。因此加強(qiáng)對石油滲透率的研究以及對泡沫的滲流阻力的研究具有重要意義。本文模擬石油中的泡沫在不同的滲透率下的影響的流動實驗,其試驗裝置如圖2所示。

        (1)氣液兩相流條件下阻力因子隨滲透率的變化

        圖3 阻力因子與巖心滲透率關(guān)系曲線

        從圖3 中可以明顯看到,石油中的氣液兩相流阻力隨著滲透率的增加而逐漸減小,但是總體是一種下降的趨勢,這可能是由于石油中存在的阻力變化比較小。

        (2)泡沫阻力因子在氣相條件下隨滲透率的變化

        通過試驗可知,石油中阻力因子隨著滲透率的增加而呈現(xiàn)一種先增加后降低的趨勢,在2250×10-3μm左右時泡沫的封堵性能開始出現(xiàn)下降趨勢,在相同的氣液比之下,由于石油的毛管力較大,泡沫容易破滅,同時泡沫的穩(wěn)定性比較差,隨著滲透率的增加,整個泡沫的毛管力逐漸降低,泡沫的穩(wěn)定得到增強(qiáng)。

        4 流速對泡沫生成狀態(tài)的影響

        通過可視化試驗,分析了不同流速狀態(tài)下泡沫的生成過程,觀測泡沫生成后狀態(tài)。通過試驗圖可以明顯看到,隨著注入速度的增加,泡沫的生成數(shù)量也在不斷增加,但是泡沫的尺寸在變小,分布得更加細(xì)致和均勻。隨著注入速度的增加,存在一個最佳的注入速度使泡沫的生成狀態(tài)最佳,同時在該注入速度下,氣泡所形成的多孔介質(zhì)排列緊密,呈現(xiàn)一種多邊形堆積的狀態(tài),該石油所表現(xiàn)出的粘度也在不斷增大。通過試驗可以得到,隨著注入速度的不斷增大,滲流的阻力也在不斷增大。

        5 結(jié)語

        文章通過可視化的試驗研究,分析了泡沫在多孔介質(zhì)中的分布狀態(tài)和轉(zhuǎn)移情況。石油在氣液兩相流狀態(tài)下很難形成穩(wěn)定的狀態(tài)下,多孔介質(zhì)的流動阻力相對比較低。在較小的注入速度下,巖心雖然能夠產(chǎn)生一定的泡沫,但是所產(chǎn)生的泡沫很少,并且流動的阻力也比較低,并不能形成一種很有效的封堵,但是隨著注入速度的不斷增加,泡沫的生成數(shù)量在不斷增加,整個介質(zhì)的封堵性能則不斷提高。

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