蒸汽—氮氣泡沫體系流動規(guī)律研究及應(yīng)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(jìn)等不足，其結(jié)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(dǎo)致采收率不高，單井的稠油產(chǎn)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(qiáng)、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(yīng)用于稠油注蒸汽熱采中，可以降低汽相的流度，擴(kuò)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(qū)油時彈性能量。 實驗研究了氮氣泡沫密度與壓力和溫度關(guān)系(PVT關(guān)系)，回歸得到了不同氣液質(zhì)量比下泡沫密度與壓力和溫度關(guān)系的經(jīng)驗公式。分析了初始?xì)庖嘿|(zhì)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(nèi)、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(nèi)Nu<,x>數(shù)的表達(dá)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(nèi)流動進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了泡沫流體的流動和傳熱性質(zhì)；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(jīng)驗關(guān)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(jìn)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(dá)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(nèi)實驗對泡沫的暫堵分流特性進(jìn)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(jìn)行了對比，結(jié)果相符?，F(xiàn)場應(yīng)用體現(xiàn)了泡沫的暫堵和增產(chǎn)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