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《东北石油大学》 2011年
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黏弹性流体驱替残余油的微观机理研究

王春生  
【摘要】:为进一步探索聚合物所具有的黏弹特性对残余油的驱替机理,本文选取上随体Maxwell本构方程,采用流变学和计算流体力学的理论和方法,建立不同驱替液在微孔道中流过残余油时的流动方程和边界条件,并用数值方法对流场和应力场进行求解,还运用张量分析方法研究驱替液作用在残余油上的应力分布以及残余油的受力。运用物理化学中的界面理论,计算分析不同驱替液作用下,膜状残余油和簇状残余油的变形。结果表明:驱替液为水时的法向偏应力很小,且法向偏应力的大小是反对称的,即油滴的前半部分均是受压的,后半部分均是受拉的;驱替液为幂律流体时的法向偏应力特点与之相类似;驱替液为聚合物溶液时的法向偏应力与无弹时相比不仅数值较大,而且法向偏应力的分布也产生了突变,即油滴表面前半部分的法向偏应力明显的大于后半部分的法向应力。因此,聚合物水溶液的粘弹性会使残余油膜的受力尤其是法向偏应力显著增大。具有粘弹性的聚合物溶液会对残余油膜产生更大的水平推力,即油膜表面法向偏应力的不对称所产生的应力差是油膜变形的主要原因。因此,有必要进一步分析不同驱替液驱油时的水平推力—水平方向偏应力差的大小。压力梯度为0.02MPa/m时,水平方向偏应力pnh的差值的计算结果表明:水、幂律流体、粘弹性流体(韦森博格数We=0.3)三者的水平应力差的比值约为1:10:25,也就是说在压力梯度相同的情况下,聚合物驱油时(韦森博格数We=0.3)对油膜的驱动力大约是水驱时的25倍。在注入井和采出井之间的主流道和非主流道上压力梯度的变化不影响水平驱替力的比值关系。例如,当压力梯度增大10倍时,作用于油膜上的水平偏应力差均增大10倍。在具有弹性驱替液的驱替下残余油膜能够产生更明显的变形,微观驱油效率更高。上述结果有利于理解粘弹性流体对残余油的驱替机理,所得的结论为粘弹性流体可以提高微观驱油效率这一观点提供理论支持,对于进一步研制新型驱剂和驱油体系有着十分重要的理论价值和实际意义。
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TE327

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