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三元复合驱发挥多种驱剂间的协同效应,能大幅度提高驱油效率。但由于复合体系组分复杂,现有的渗流理论很难定量描述复合驱渗流过程中物理化学现象,复合驱渗流规律和数值模拟技术需进一步完善和改进。
在三元复合体系流变实验基础上,系统研究了三元复合体系以及乳化体系的流变规律,分析了多影响因素下的复合体系的流变特征,获得了油藏渗流条件下的复合驱流变模式,表征了复合体系表观黏度与聚合物浓度和碱浓度的关系式。通过建立和表征多孔介质孔喉流动模型,建立了充分考虑了黏弹性流体的流体特性和和多孔介质的特征的黏弹性流体本构模型。在复合体系多孔介质中沿程乳化规律实验基础上,分析了复合体系的乳化规律和渗流特征,建立了描述转相、未乳化相以及黏弹性的乳化体系黏度模型,完善了复合驱黏度计算模块。
基于三元复合体系岩心实验,阐述了聚合物吸附和捕集机理,分析了复合体系对地层伤害因素,获得了复合体系阻力系数和残余阻力系数与渗流速度、聚合物浓度的定量关系式,建立了中等剪切速率下复合体系与多孔介质耦合的渗透率模型。在渗滤理论基础上,修正了浓体系乳状液描述方程,分析了乳状液对多孔介质渗透率影响规律,建立了浓体系乳状液渗透率数学模型。
通过黏弹性聚合物岩心驱替实验,认为聚驱降低残余油饱和度与多孔介质渗透率成反比、与孔喉比成正比,且均呈现较好的线性关系;基于聚合物驱非稳态法相渗实验,得到聚合物驱水相相对渗透率明显降低、油相曲线升高以及等渗点右移且降低等结论,修正了黏弹性复合驱相渗描述方法。
在UTCHEM基础上,综合复合体系黏度模型和耦合渗透率模型,添加了新的物化描述数学模型方程,建立了考虑黏弹性和乳化的三元复合体系渗流数学模型,模型求解采用新的数值解法,提高了求解的精度和速度,并利用遗传算法解决化学驱参数优化设计问题,编制了相应的复合驱数值模拟模块。
本论文的研究成果对于发展复合驱物理化学渗流具有重要理论意义,同时,对于化学驱数值模拟技术发展和完善也有着重要的促进意义。