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预交联凝胶颗粒分散体系微观渗流机制研究

王代刚  
【摘要】:预交联凝胶(PPG)驱油技术是我国东部老油田进行剩余油挖潜、进一步提高原油采收率的高效驱替方式之一,与聚合物驱相比,适应范围更广,尤其是对于非均质性特别严重的储层。然而,PPG颗粒分散体系在多孔介质中的渗流是一个十分复杂的过程,它涉及到该分散体系在多孔介质中的溶胀、运移、滞留、变形等机理。因此,准确合理地认识和描述该分散体系在多孔介质中渗流机理,尤其是微观渗流机制对于增强其油藏适应性和矿场增油效果具有重要意义。 利用形态分析测试,测定PPG颗粒分散体系溶胀一定时间后的形态,并讨论了溶胀时间、初始粒径范围等因素对等效粒度分布的影响规律。在认识溶胀特征的基础上,通过可视化微观驱替装置在一系列孔喉分布特征不同的玻璃刻蚀模型上开展水驱和PPG驱油实验,描述PPG颗粒在多孔介质中的运移、滞留及变形特征及规律。研究结果表明,与水驱相比,PPG驱的驱替前缘突破时间大大延迟,注入孔隙体积倍数相等的条件下前缘推进更加均匀;PPG颗粒在运移过程中能够暂时封堵大的孔喉,驱替流体发生液流转向,扩大了驱油体系的波及范围。在分析经典渗流力学描述渗流边界演化过程存在不足的基础上,引入分形几何理论实现了驱替前缘推进过程的数学描述。 基于工业微焦点层析成像(CT)系统进行水驱、聚合物驱及PPG驱岩心驱替实验,在驱替的不同阶段(如饱和油后开始水驱时、开始注化学剂时、注化学剂完成时,以及驱替结束时)进行CT切片扫描,获取流体分布的信息。在此基础上,建立了微观驱替图像处理技术,实现了孔隙空间和流体分布的二维分割、CT图像的三维重建以及孔隙、喉道信息的提取。 通过微观驱替特征的差异性分析、微观驱油特征的定量表征和流体/孔喉空间分布关系的定量化统计,深入研究了PPG颗粒分散体系在多孔介质中的微观渗流机制。研究结果表明:孔喉比、配位数、溶胀程度以及颗粒粒径对PPG驱的微观驱替特征具有重要影响;受运移、滞留及变形等渗流机理的影响,PPG驱相比于水驱、聚合物驱的微观波及系数和微观驱油效率提高幅度更大,受效剩余油的形状更丰满;与水驱、聚合物驱相比,PPG驱使剩余油分布更加分散,占据了相对主导的剩余油赋存形态由网络状转化为多孔状。


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