親油多孔介質(zhì)殘余油膜的微觀運(yùn)移機(jī)理.pdf

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1、東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)第38卷第1期2014年2月JOURNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVo1．38No．1Feb．2O14親油多孔介質(zhì)殘余油膜的微觀運(yùn)移機(jī)理谷建偉，張文靜，張以根，黃迎松。(1．中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島266580；2．中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營(yíng)063004)摘要：為研究親油多孔介質(zhì)中殘余油膜的微觀運(yùn)移機(jī)理，以毛細(xì)管滲流模型為基礎(chǔ)，結(jié)合邊界層理論，建立膜狀殘余油微觀滲流模型．根據(jù)親油多孔介質(zhì)中膜狀殘余油的分布特征，推

2、導(dǎo)毛細(xì)管中油、水微觀運(yùn)移方程；改進(jìn)毛細(xì)管模型，推導(dǎo)不等徑毛細(xì)管模型的油水相對(duì)滲透率表達(dá)式，得到相對(duì)滲透率曲線，分析毛細(xì)管半徑、邊界層厚度和流體黏度對(duì)相對(duì)滲透率曲線的影響．結(jié)果表明：隨著毛細(xì)管半徑增大，相對(duì)滲透率曲線向左逐漸平移；隨著邊界層厚度減小，相對(duì)滲透率曲線向左逐漸平移；隨著油黏度增大，水相的相對(duì)滲透率曲線向右下方逐漸平移，油相的相對(duì)滲透率曲線沒(méi)有變化．該結(jié)果對(duì)分析高含水期殘余油滲流機(jī)理及提高采收率提供理論指導(dǎo)．關(guān)鍵詞：親油多孔介質(zhì)；膜狀殘余油；邊界層理論；微觀運(yùn)移；相對(duì)滲透率曲線中圖分類號(hào)：TE

3、341文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095—4107(2014)01—0080—050引言對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油藏，水驅(qū)后的親油巖石壁面上滯留大量原油吸附層，成為親油孔隙中一類主要的殘余油——油膜狀殘余油(簡(jiǎn)稱膜狀殘余油)的存在形式，該吸附層即為原油邊界層]．低水淹部位存在較多膜狀殘余油_7]，具有一定挖掘潛力．降低原油邊界層厚度不僅能夠增加原油的可采儲(chǔ)量，而且能夠增加油層的滲透率，改善原油在孔隙中的滲流特性_8]．邊界層理論l_g]由普朗特在1904年提出，對(duì)流體力學(xué)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，近年來(lái)學(xué)者將它引入到油氣田

4、開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，開(kāi)辟油氣滲流研究的新方法．李中鋒等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原油邊界層厚度與毛細(xì)管半徑、壓力梯度、流體黏度和組分的關(guān)系l1。。；劉衛(wèi)東等以去離子水在微圓管中流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合分析，確定流體流動(dòng)速度、邊界層厚度與壓力梯度之間的關(guān)系[113．張普等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低滲多孔介質(zhì)中流體的滲流特征受吸附邊界層的影響極大，邊界層越厚，滲流規(guī)律越偏離達(dá)西定律_】．有關(guān)邊界層理論的研究大多建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上_4]，對(duì)其與原油開(kāi)采理論結(jié)合的研究較少．文中結(jié)合改進(jìn)的毛細(xì)管滲流模型和邊界層理論，建立膜狀殘余油微觀滲

5、流模型，推導(dǎo)不等徑毛細(xì)管中油、水的微觀運(yùn)移方程，得出油、水相對(duì)滲透率表達(dá)式，為殘余油開(kāi)采提供理論依據(jù)．1運(yùn)動(dòng)方程膜狀殘余油運(yùn)動(dòng)模式可用邊界層理論表述，邊界層定義為緊貼壁面的一層極薄的流體，附著在壁面上不滑脫，流體的速度值為0．在壁面附近流體流動(dòng)法向方向上，流體有較大的速度梯度，且受到黏滯力作用的影響，其平板壁面上層流邊界層見(jiàn)圖l，其中為邊界層流體速度；為邊界層臨界距離；為邊界層厚度．假設(shè)：(1)毛細(xì)管中的流體呈層流流動(dòng)；(2)原油邊界圖1平板壁面上層流邊界層示意Fig．1Theformationofl

6、aminarboundarylayer層對(duì)稱、均勻分布在毛細(xì)管壁內(nèi)側(cè)，毛細(xì)管中心為水的流onflatsurface收稿日期：2013—11—14；編輯：張兆虹基金項(xiàng)目：國(guó)家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05011—002)作者簡(jiǎn)介：谷建偉(1971一)，男，博士，教授，主要從事油藏工程方面的研究·8O·第1期谷建偉等：親油多孔介質(zhì)殘余油膜的微觀運(yùn)移機(jī)理動(dòng)通道．膜狀殘余油微觀滲流模型見(jiàn)圖2，其中，為毛細(xì)管半徑；P、Pz為毛細(xì)管兩端壓力；。、為油、水相的流速；L為毛細(xì)管長(zhǎng)度．由圖2可以看出：由于黏滯力的影響，

7、油、水兩相呈層流流動(dòng)．把油、水兩相的流動(dòng)看成一組分別以不同速度運(yùn)動(dòng)、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的同心液筒l_1]，有一一+c，(1)油、水兩相的運(yùn)動(dòng)方程分別為圖2膜狀殘余油微觀滲流模型==——_!!+c2，r?！?r

8、的99時(shí)的值，即一0．99v；r—ro—，(5)。將邊界條件代人式(2)和(3)，得一。一]+一~F0-