蒸汽—氮氣泡沫體系流動規(guī)律研究及應用.pdf

1、多年的實踐表明，注蒸汽開采稠油是一種行之有效的方法，但同時也暴露出蒸汽超覆、蒸汽沿高滲層的竄流及粘性指進等不足，其結果是注入蒸汽的大量損失和體積波及系數(shù)的降低，從而導致采收率不高，單井的稠油產量隨注汽周期逐漸下降。泡沫流體是一種非牛頓流體，它具有密度低、濾失量小、助排能力強、對儲層傷害小等優(yōu)良特性，在地層中還具有對高低滲透層、油水層的選擇性。因此，泡沫流體應用于稠油注蒸汽熱采中，可以降低汽相的流度，擴大波及體積，提高原油采收率。同時氮氣

2、的良好膨脹性不僅能節(jié)省注汽量，而且能增大驅油時彈性能量。 實驗研究了氮氣泡沫密度與壓力和溫度關系(PVT關系)，回歸得到了不同氣液質量比下泡沫密度與壓力和溫度關系的經驗公式。分析了初始氣液質量比大小、壓力、溫度對氮氣泡沫壓縮性的影響規(guī)律。 理論研究了恒壁溫條件下冪律流體在圓管內、環(huán)空中的層流流動和換熱規(guī)律，得到了速度、溫度的分布規(guī)律和圓管內Nu<,x>數(shù)的表達式，分析了流變指數(shù)n對冪律型泡沫流體的速度、溫度分布的影響。同

3、時，通過對高溫泡沫流體在圓管內流動進行數(shù)值模擬，研究了泡沫流體的流動和傳熱性質；計算了不同雷諾數(shù)下的摩阻系數(shù)和努塞爾數(shù)，擬合了摩阻系數(shù)和努塞爾數(shù)與雷諾數(shù)的經驗關系式。 通過建立蒸汽、氮氣泡沫、蒸汽-氮氣混合物、蒸汽-氮氣泡沫在井筒中流動的控制方程，研究了它們在井筒中的流動規(guī)律并進行了對比。分析了環(huán)空中充氮氣與充空氣、充氮氣與伴注氮氣隔熱方式的隔熱效果；分析了井口氮氣注入流量、井口蒸汽干度對蒸汽-氮氣混合物和蒸汽-氮氣泡沫在井筒中

4、流動的壓力、溫度、干度的影響；確定了注汽量一定條件下，達到井底最佳分流效果的井口注氮氣量的范圍。 通過理論和室內實驗對泡沫的暫堵分流特性進行了研究，建立了基于圈閉因子的泡沫暫堵分流模型，模擬了氮氣泡沫注入單層、雙層地層時的暫堵分流效果。并與現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)進行了對比，結果相符。現(xiàn)場應用體現(xiàn)了泡沫的暫堵和增產作用，且地面起泡方式的效果優(yōu)于地下起泡和純氮氣伴注方式。 蒸汽-氮氣泡沫體系流動規(guī)律的研究對稠油熱采中利用蒸汽-氮氣泡沫