外電場作用下縫洞介質(zhì)單相滲流數(shù)值模擬分析

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1、中國石油大學(xué)(華東)碩士學(xué)位論文第一章前言隨著能源需求的增大和油氣勘探的不斷深入，非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)顯得越來越重要。縫洞型碳酸鹽巖油藏屬于非常規(guī)的油氣藏類型，其儲量規(guī)模大，且具有較高的產(chǎn)能，對于我國的石油接替具有重要的意義。與常規(guī)裂縫一基質(zhì)碳酸鹽油藏不同，裂縫一溶洞型油藏的儲集體分布和滲流特征非常復(fù)雜，這使得該類油氣藏的開發(fā)出現(xiàn)了許多的困難。在我國有分布廣泛的縫洞型碳酸鹽巖油藏，從而使縫洞型碳酸鹽巖油藏的研究成為近年來的焦點(diǎn)之一。在油田的開采過程中，電場的存在是必然的：不僅巖層本身存在自然電場，而且在液體與巖層孔隙

2、的接觸面上，以及油、氣、水在孔隙介質(zhì)中的滲流過程中，都會產(chǎn)生較強(qiáng)的電場。因此，地層液體的滲流和驅(qū)油過程都是在電場中進(jìn)行的。原油在地層中流動時，在油一巖接觸表而上自然地存在一個雙電層結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相應(yīng)的電動力，阻礙原油的運(yùn)移，降低油層的有效滲透率。在大多數(shù)情況下，尤其是低滲油層，由于極性介質(zhì)在某些極化層中的靜電力比壓差大一個或幾個數(shù)量級，所以極性相在極化地層中的滲流實(shí)際上主要受靜電力控制。因此，對油層施加一個適當(dāng)?shù)碾妶觯茐脑偷碾p電層結(jié)構(gòu)，可增加原油在油層中的滲流速度。利用電場對油層的電滲透、電化學(xué)、電驅(qū)動和電加熱等效應(yīng)，

3、改善油層的滲流特性和流體的流動特性，從而提高原油采收率。20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)、加拿大、美國等國學(xué)者就開始對介質(zhì)中油層進(jìn)行加電場機(jī)理的研究，并取得了較好效果。前蘇聯(lián)學(xué)者K．T．Tikhomdava和O．N．Gragorow通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)電滲作用使通過介質(zhì)的煤油流量增大。并且，組成介質(zhì)的顆粒越小，電滲效應(yīng)越顯著。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在電流的作用下，砂泥巖可轉(zhuǎn)變?yōu)榇至r石，其滲透性有明顯改善。K．幾季霍莫洛娃實(shí)驗(yàn)研究了油相電滲現(xiàn)象，用非極性煤油測量了直流電場對石英砂樣中毛細(xì)管滲吸速度的影響；同時研究了直流電場對原油和非極性

4、煤油驅(qū)替石英砂樣中水(油驅(qū)水)的影響。根據(jù)電場強(qiáng)度和介質(zhì)孔隙潤濕程度不同，滲流速度可提高3"--'24倍。以上大量實(shí)驗(yàn)研究為電處理方法的提出奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代至80年代，國外學(xué)者在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)電場作用下巖石中發(fā)生的各種電化學(xué)、電動力學(xué)變化及電加熱等作用對油水流動的影響提出了許多油層電處理方法。1974年，S．Levine、GrahamH．NealeIlJ將Henryl蝴：單一孤立球形顆粒電泳的理論解析地擴(kuò)展到由大小相同的、絕緣的、球形顆粒組成的系統(tǒng)。這個模型與實(shí)際問題更加接近，他應(yīng)用電解槽模型精確地考慮了

5、單個顆粒之間相互作用的影響及它們與電場之間第一章前言的關(guān)系。1981年，R．W．O7Brien等f2巧】研究了不傳導(dǎo)的帶電顆粒懸浮的電傳導(dǎo)率的計(jì)算問題，提出了計(jì)算球形顆粒稀釋懸浮的等效傳導(dǎo)率公式；1984年，他們提出一個由絕緣球致密填充組成的多孔巖塞的電傳導(dǎo)率公式：1986年針對浸在廣義電解液中有球形顆粒致密填充組成的多孔介質(zhì)內(nèi)的電滲，提出了雙電層厚度比顆粒半徑小的情況下的電滲流量公式；1988年，研究了低頻情況下高濃度懸浮的傳導(dǎo)率，提出了一個電解槽模型公式。油藏的潤濕性在水驅(qū)油采收率和許多其他采油過程中非常重要的。1

6、986年，WilliamG．Anderson[61究了濕潤性對多孔介質(zhì)電性質(zhì)的作用，給出了濕潤性和飽和度是決定多孔介質(zhì)電導(dǎo)率的重要因素。1989年，MatthewW．Kozak和E．JamesDavis【7．9】對纖維多孔介質(zhì)和高濃度懸浮的電泳及電滲進(jìn)行了理論分析，理論分析過程中考慮了模型中顆粒間的相互作用，用邊界層的方法得到了適用于薄雙電層電泳或電滲流動的解析表達(dá)式。20世紀(jì)90年代，國外的學(xué)者對電處理方法的研究仍在繼續(xù)。1995年，Ke．LiSun和Wang．YiWu[10l研究了兩個任意軸對稱扁長粒子的電泳。19

7、95年，R．W．O’Brien[111研究了孤立球形多孔顆粒在交變電場內(nèi)電泳流度，給出了電泳流度的公式，文章中R．W．O7Brien對多孔顆粒的研究首次采用高頻交流電場。1996年，D．Coelho、M．Shapirotl2J等研究了多孔介質(zhì)中的電滲透現(xiàn)象，給出了表面電位和雙電層厚度的影響。1998年，Istv缸E．Valk6[13】等研究了不添加離子時水中和有機(jī)溶液中的毛細(xì)管電泳的電滲透流動的特性。1999年，S．Marino【14】研究了裂縫中的電滲透現(xiàn)象。2002年，YeuK．WeiandHuanJ．Kehtl5

8、-16]研究了任意雙電層厚度下懸浮圓形顆粒中的擴(kuò)散泳。2005年，YJ．Kang等【17】研究了在直流、交流電場中填滿微球體的微通道的電滲流動；YandongGao、TeckNengWong[18】研究了微通道中兩相流的電滲透流動，指出流體的粘度比和界面zeta電位的重要性。2006年，NataliyaA．Mshchuk、Fema