《提高采收率》复习提纲(简答+推导)及详细答案
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《提高采收率》复习提纲
1、石油采收率:原油的采出量与原始地质储量之比。
2、粘性指进与舌进及其对驱油效率的影响:粘性指进是指排驱前缘成指状穿入被驱替相油区的现象,它是由排驱相的粘度低于被排驱相粘度、及油层非均质性差异造成的。
粘性指进不仅使前缘提前突破,而且产生微观绕流,降低前缘的微观驱油效率。
舌进是指油区前缘沿高渗透层凸进的现象,这一现象主要是由于油层纵向(宏观)非均质性而引起的。
舌进使驱替介质的垂向波及系数大大降低,严重影响驱油效率。
3、油水(或驱替)前缘:驱油过程中,驱油剂进入油区,取代孔隙中油的位置而将油依次往前推,形成宏观的油水界面,界面前方是原始饱和度的油区,称为原始油带,后方是水波及区,称为油水两相(流动)区,分割油区与油水两相区的界面称为油水(或驱替)前缘。
4、前缘流速与表观流速:表观(或达西)速度u 是体积流量除以与流动方正交的横断面积;“前缘”流速v 则是一个流体单元穿过宏观尺度介质的真实速度。
二者关系为v=u/φ。
5、空隙结构对驱油效率的影响。
所有的驱油过程实际上都是发生于油藏的孔隙中。
如果以孔隙为基本单元进行研究,可以获得许多反映驱油物理化学本质的信息。
但是,实际油藏的孔隙结构十分复杂,在目前的研究水平下还很难对其做精细描述。
因此,通常只能采用一个宏观统计平均参数——渗透率(K )作为流体在孔隙介质中宏观渗流能力的度量,而有关孔隙结构对驱油效率的影响还仅限于定性描述。
在微观上,油层中岩石颗粒的大小、形状是不均匀的,由此造成油层中孔隙结构(如孔隙大小、孔喉比等)的微观非均质性,这种微观非均质性对于驱油效率影响很大。
定性而言,岩石颗粒越均匀,油藏的微观孔隙结构越均匀,孔隙的大小趋于一致,孔喉比小、渗透率较高,相应的驱油效率也较高。
反之亦然。
6、流度比与采收率的关系:流度比d o M λλ=对采收率的影响主要表现于对宏观波及效率的影响:M<1驱替液的六度小于原油的流度,驱替液的波及效率较高;M>1说明驱替液流度大于原油的流度,驱替液的波及效率降低。
7、润湿性对驱油效率的影响:根据润湿性,岩石可分为水湿、油湿和中性润湿等三类。
水湿岩石中的水驱效率要比油湿岩石高。
在亲水的岩石孔隙中,孔隙壁面和岩石颗粒表面可以被水润湿,水以水膜的形式存在于岩石孔隙表面,而残余油则主要以油滴的形式存在于大孔隙的中心部位。
在亲水岩石孔隙中,毛管力为驱油动力,促使小孔隙中的油先排出,因此水湿岩石的驱油效率较高。
在亲油岩石孔隙中,毛管力为驱油阻力,注入水所能驱替的主要是大孔隙中的原油。
岩石的亲油性越强,附着于孔隙表面的油膜越难以被驱替;孔隙尺寸越小,其中的残余油滴越不易被驱出。
8、油藏中的孔隙类型与特点:“有效孔隙”——在孔隙介质内形成连续相的连通孔隙;“无效孔隙”——是分散在介质中孤立或不连通的孔隙。
在油藏的所有孔隙中,只有连通的孔隙对流体的流动起作用。
除此之外,还有一类孔隙,其一端与其他孔隙互相连通,零一端是封闭的,这类孔隙被称为“孔隙盲端”或“,盲孔”。
虽然盲孔中的流体有可能流动,但是盲孔本身并不能构成流体通道,因此它通常对流体流动的影响非常小。
根据油藏中各类孔隙的上述特点,孔隙度又可分为绝对孔隙度、有效孔隙度和流动孔隙度。
绝对孔隙度为岩心中所有孔隙体积与该岩心的总体积之比;有效孔隙度为岩心中流体能够进入的孔隙体积与该岩心的总体积之比;流动孔隙度为岩心中对流体流动有所贡献的孔隙体积与岩心总体积之比。
9、油藏的微观非均质性:这里的“微观”是相对于整个油藏而言。
在油藏中取一单元体,该单元体在宏观上足够小,以至于可以(或近似)视为油藏中的一个点;而在微观上足够大,其中可包含足够多个孔隙和孔喉。
若该单元体内的孔隙形态结构分布在微观统计意义上是均匀的,则该油藏具有微观均质性。
若果该单元体内的孔隙结构的微观统计结果可以区分出不同的孔隙结构分布,则该油藏在该处具有微观非均质性。
10、毛管数:作用在油滴上的动力与阻力的比值为毛管数:
e v
N
μ
σ
=。
其中v为驱替速度;μ
为驱替液的粘度;σ为驱替液与被驱替液之间的界面张力。
11、残余油与剩余油:驱油剂波及到的区域中未被驱出的原油称为残余油。
驱油剂未波及到的区域内所剩下的原油称剩余油。
12、阻力系数与残余阻力系数:阻力系数
F
R是指聚合物降低流度比的能力,它是水的流度与
聚合物溶液的流度的比值。
残余阻力系数
K
R描述聚合物降低渗透率的能力,他是聚合物驱前后岩石水相渗透率的比值,即渗透率下降系数。
13、聚合物的机械(或剪切)降解:聚合物的机械(或剪切)降解是指聚合物分子受到的拉伸应力超过了聚合物分子内化学键所能承受的应力时,主链断裂的现象。
14、非混相驱中的残余油饱和度与束缚水饱和度:在非混相驱中,原油的相对渗透率随含油饱和度的降低而降低,但当油相相对渗透率降至零时,原油停止流动,原油的饱和度达到某一极限值,这一极限值即被称之为残余油饱和度,或者称之为相对渗透率末端残余油饱和度。
相应地,水相的相对渗透率降至零时,所对应的水相饱和度叫做束缚水饱和度。
15、驱油效率与波及效率:驱油效率(
D
E)又称微观驱替效率,其定义为注入流体波及区域
内,采出油量与波及区内原油储量之比,波及效率(V E )定义为驱油剂波及的油藏体积与油
藏总体积之比。
波及效率为面积波及系数(VA E )与垂向波及系数(VA E )之积。
16、正韵律油层与反韵律油层的岩性和开采过程的特点:正韵律油层的岩性特点是从下至上又粗变细,渗透率由下至上由高变低。
这种沉积韵律的油层在平面上水淹面积大,含水上升快,在中、低含水期采出程度低;纵向上水洗厚度小,单水洗层段驱油效率高。
反韵律油层的岩性特点是从下至上由细变粗;在纵向上无明显水洗段,驱油效率低。
17、影响驱油效率的主要因素:(1)油藏的微观非均质性;(2)油藏孔隙表面的润湿性;
(3)驱油剂与原油之间的界面张力;(4)驱油剂与原有的粘度比;(5)注水的孔隙体积倍数(PV 数)。
18、影响平面和垂向波及效率的主要因素有:(1)油层的平面和垂向非均质性,包括各向异性、分层性、韵律、裂缝、窜流孔洞等;(2)油水井的分布和井网密度;(3)原油与驱替相的粘度比。
19、剩余油富集区主要存在的区域:(1)油层中的断层附近;(2)岩性变化剧烈的地区;
(3)现有境外那个未控制住的边角地区;(4)注采井网不完善地区;(5)非主流线的滞留区;(6)构造较高部位和构造局部高点。
20、储层流体的相态:相是指体系中具有相同物理性质和化学组成的均匀物质单元。
所谓均匀,是说在该单元中的任何两点之间的性质都是连续变化的(恒定不变只是连续变化的特例)。
如果体系中存在性质非连续变化的界面,则该体系至少由两相组成。
也就是说,相与相之间存在明显的机械界面,可以用机械方法将其分开。
态是指介质的聚集状态,一般有气、液、固三态。
21、单组分温度——压力相图分析。
其中的特殊点、相界(线)、三个区域。
22、表面活性剂HLB 值概念:表面活性剂的HLB ——即“亲油——亲水平衡”(Hydrophilic-Lipophilie Balance )是表面活性剂的亲水和亲油能力的度量。
23、压力和温度对于三元相图上的两相区的影响:压力和温度的变化都会影响三元相图上两相区的大小。
压力降低、两相区增大;温度升高、两相区增大。
24、油藏的润湿性反转:液体对固体的润湿能力有时会因为第三种物质的加入而发生改变。
例如,一个亲水性的固体表面由于表面活性物质的吸附,可以改变成一个亲油性表面。
固体表面的亲水性和亲油性都可在一定条件下发生互相转化。
我们把固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。
25、平行板的毛管压力公式:假设两相液体是处于两平行板之间,两平行板间的宽度为W ,
在这种情况下,两相流体间的弯液面(即界面)呈半圆柱形。
同理,由正截面所得界面曲率半径1R ;水平面截得两相界面为直线,其曲率半径2R =∞,将1R 、2R 带入Laplace 方程
()1211p R R σ∆=+,得到:1C P R σ
=。
润湿角θ、界面曲率半径1R 与两平行板间的宽度W 之间的关系式为12cos W R θ=
,即1c o s 2W R θ=,所以2cos C P W
σθ=。
这即为两平行板间计算毛管压力的公式。
26、活性剂分子结构特性:表面活性剂的分子可以看作是在一个碳氢化合物(烃)分子上加一个(或几个)极性取代基团而构成的。
此极性取代基团可以是离子,也可以是不电离的基团(由此可区分离子表面活性剂和非离子表面活性剂)。
亦即不论何种表面活性剂分子,总是由两部分构成,一部分是非极性的、亲油(疏水)的碳氢链,另一部分是极性的、亲水(疏油)的基团,而且,这两部分总是分处于分子两端,形成不对称结构。
因此,表面活性剂分子是一种两亲性分子,具有亲油和亲水的两亲性质。
27、孔隙度与有效孔隙:孔隙度是油藏中的孔隙体积与其宏观总体积之比;有效孔隙是指那些相互连通并可构成流体通道的孔隙。
28、整齐吞吐:蒸汽吞吐(Puff and Huff )是将一定量的高温高压饱和整齐注入油井,关井数天,加热油层及其原油,然后开井回采的循环采油方法。
29、不存在毛管力的两相驱替流动:假设并联毛管长度为L ,上毛管半径为1r ,下毛管半径为2r ,且12r r <,孔隙中饱和油粘度为o μ的油,粘度为w μ的水自左端注入,A 、B 两点间的压
差为A B P P -,考察油滴滞留机理,图3.3a 表示水刚好到达A 点,在上下毛管中分别形成两个油水界面。
根据单根毛管中两相流公式:()
()28A B w o r P P v L x μμ-=+-⎡⎤⎣⎦ (1)。
式中:v ——油水界面推进速度;L ——A 、B 两点间毛管长度;x ——油水界面距入口端A 的距离。
根据公式(1)知,流速与毛管半径平方成正比,考虑到w o μμ<,随油水界面位置x 增加,分母变小,故流速增加。
在0x =处,公式变为()208A B x o r P P v L
μ=-= (2)。
此时流速最小。
当x L =时,公式(1)变为()28A B x L w r P P v L
μ=-= (3)。
此时流速最大。
当0x L <<时,有0x x x x L v v v ===<<。
将上述关系用于并联毛管,并考虑到12r r <,在0x =处,必然有12
00x x r r v v ==<,其速度差为: ()()122200218A B x x r r o P P v v r r L
μ==--=- (4) 在x L =处,由于半径不同,在两毛管中产生的速度差为:
()()1222218A B x L x L r r w P P v v r r L
μ==--=- (5) 同理,在任何位置x x =处,由于半径不同,在两毛管中产生的速度差为:
()()()1222218A B x x x x r r w o P P v v r r x L x μμ==--=-+-⎡⎤⎣⎦
(6) 分析以上三个公式可以看出,在相同位置x 处,由于毛管半径不同而引起的速度差,将随x 长度增加而增加。
由于在0x =处两毛管的速度不同,所以当油水界面到达A 点时便产生速度差。
经过t ∆时刻后,上下毛管中油水界面移动距离分别为1x 和2x ,且知12x x <,这时两毛管中的速度分别为:
()()1121118A B x x r w o r P P v x L x μμ=-=+-⎡⎤⎣⎦
(7) ()
()2222228A B x x r w o r P P v x L x μμ=-=+-⎡⎤⎣⎦ (8)
对比以上两式,因12r r <,以及12x x <,所以1212
x x x x r r v v ==<。
这说明,当油水界面进入并联毛管的入口端后,在忽略毛管力的条件下,在任何时刻t ,大毛管中的速度都大于小毛管的速度。
这一速度差的产生,起因于在0x =处,因毛管半径不同而存在的速度差,它导致经过相同时刻后,大毛管中油水界面移动距离大于小毛管油水界面移动的距离。
油水界面位置的差别,又进一步助长了大小毛管中的速度差。
因而,当大毛管的油水界面道道B 点时,小毛管中海存在油。
大毛管的水在B 点与小毛管的油相接触,产生一反向弯液面而形成油滴。
28、聚合物室内实验内容:(1)配伍性实验,具体有聚合物溶解性、聚合物增粘性、聚合物过滤性、聚合物流变性;(2)开发效果预测,具体有聚合物吸附滞留量、渗透率降低程度、不可入孔隙体积、阻力与残留阻力系数、多孔介质中流变性;(3)经济效果评价,具体包括浓度的影响 、分子量影响、段塞尺寸的影响、段塞组合的影响。
29、利用一维均质油藏模型分析驱替前缘的稳定性。
考虑一线性驱油体系,假设流动为单相,且重力对流动没有影响。
在某一时刻,驱替前缘沿流动路径位于f x 处。
假设驱替前缘出现了一个小突进ε,其前缘位于f x ε+处。
分析的重点是确定ε随时间增加的条件,因为如果ε随时间增加,前缘就会不稳定,形成粘性指进。
如果ε不增加或减小,驱替前缘保持稳定,否则粘性指进发展。
假设油和驱油剂的阻力是连续的,在未突出的区域内应用大写公式有:
()()()f f o f s f x L x s o v L x v x p p k k μμ--∆+∆=-- (1)
式中:()f L x p -∆为从f x 到L 的压降;()f
x p ∆为从入口到f x 的压降;v 为表观前缘速度;o μ、s μ分别为原油、驱油剂的粘度。
已知前缘推进速度: f dx v dt φ⎛⎫= ⎪⎝⎭
(2) ()
f w f f dx p v dt x L x φ-∆==+- (3) p ∆为总压降,定义为()L o P P -,
对于活塞驱替,可设s o k k k ==,则o s M μμ=,前缘速度为: ()1f w s f dx k p v dt ML M x φμ-∆==⎡⎤+-⎣⎦
(4) 在突进的流动区域
()
()()()()1
11111f f s f s f d x k p k p M dt ML M x ML M x ML M x εφμφμε-+⎡⎤-∆-∆-==+⎢⎥+-⎡⎤⎡⎤+-+-+⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 由于f x ε=为小量,上式可展成ε的泰勒级数,即
()()()()1
2111111f f f s f s f dx dx k p M d k p M dt dt ML M x dt ML M x ML M x εεεφμφμ-⎡⎤∆--∆-+=+=+⎢⎥+-⎡⎤+-⎢⎥⎡⎤+-⎣⎦⎣⎦⎣⎦ d C dt εε= (5) 其中, ()
()211s f k p M C ML M x φμ∆-=⎡⎤+-⎣⎦ (6)
解方程(5)得: 0Ct e εε= (7)
显然,若0C <,则指进时间衰减;0C >,指进发展。
进一步分析式(6),由于p ∆为负值,则当1M <时0C <,ε呈指数形式衰减,前缘趋于稳定;当1M >时0C >,ε呈指数形式增长,粘性指进发展。
30、以部分水解聚丙烯酰胺溶液作为驱油剂,下列情况为什么不利于驱油?
(1)分子量太大或太小; (2)水解度太大或太小;
(3)溶解中含氧; (4)矿化度太高。
答案:(1)分子量过大,不易溶解,易于发生降解;在相同矿化度下高分子量聚合物溶液的粘度损失大于低分子量聚合物溶液;另外,分子量过大,聚合物分子在孔隙中的滞留严重,容易造成堵塞。
分子量太小,英系那个结构粘度的形成,影响增粘效果。
(2)聚合物水解度越大越有利于增粘和减少吸附,但水解度太大,其耐盐性下降,不利于聚合物的化学稳定性。
(3)溶剂中含氧将引起聚合物的氧化降解。
(4)矿化度越高,聚合物溶液的粘度越低。
31、已知某油层的绝对渗透率K (2m μ),原油的相对渗透率ro K ,驱替液的有效(相)渗
透率为d K (2m μ),原油的粘度为o μ(.mPa s ),驱替液的粘度为d μ(.mPa s )。
判断其驱替前缘是否稳定。
解:计算原油的有效渗透率:o ro K K K =⋅ 计算驱替液与原油的流度比:d o d o d o
K M K μλλμ== 若1M <时,粘性指进才能得到抑制,前缘稳定,否则前缘不稳定。
32、试证明在毛细管油藏模型中的渗透率K 与孔隙度φ、迂曲度τ、以岩石骨架为基准的比
面v α等参数之间的关系为:()3
221v
K φτφα=-。
证明:假设牛顿流体在半径为r 、长度为1L 的水平毛管中作稳定层流,其截面平均流速为
228t
q r p v r L πμ∆==(毛管中的真实流) (1) 式中,q 为毛细管中的流量;p 为毛细管两端的压差;μ为流体的视粘度。
定义油藏中流体的真实速度为:c
Q v A =(油藏中的真实流速)
式中:Q ——孔隙介质中的流量;c A ——流通截面上的孔隙面积。
令流体在孔隙介质中的流动时间与其在相应的毛细管中流动时间相等,
()()t t tube c L L v v
= (2) 用达西公式计算的速度均为达西表现流速,用真实距离除以时间所得速度为真实速度。
已知表现流速(或达西速度)为u v φ=,即
u k p v L φ
μφ∆== (3) 将式(1)和式(3)带入式(2)可得
28r k φτ
= (4) 式中()2
t L L τ=为迂曲度。
在油藏中取一长度为L 、截面积为A 的岩样,并将其简化成由n 根半径为r 的毛细管组成的毛管模型。
以岩样外表体积的比面α为: ()2n r L AL
πα= 该岩样的孔隙度为: 2()n r L AL
πφ= 由上两式可得 2r φ
α= (5)
将(5)代入(4),得: 3
22k φατ
= (6) 若以v α表示岩石骨架为基准的比面,则有:(1)v ααφ=-
将α代入(6)可得: 3
22
2(1)v k φτφα=- (7) 33、简述表面活性剂的结构特点及其分类:
表面活性剂是有性质不同的两部分组成:一部分是由疏水亲油链组成的非极性基团,另一部分为亲水疏油的极性基。
这两部分分别处于表面活性剂分子的两端。
由于这两种双亲性,整个单体又叫做水油两亲物。
分类:(1)阴离子型,其极性部分带负电荷;(2)阳离子型,其极性部分带正电荷。
(3)非离子型,这类表面活性剂不会形成离子键,但当溶于水溶液时,
由于其各组成部分之间的负点性的反差,他们可以呈现出表面活性剂的许多性质;(4)两亲表面活性剂,这类表面活性剂含有两种以上其它类型表面活性剂的特点。
例如表面活性剂可以即含有阴离子基团,又含有非极性基团。
34、现有的提高采收率的方法可以分为哪几类,简述各类方法的特点及其中包含的主要技术。
根据注入驱油剂的类型,提高采收率方法可以分为如下几类:
(1)化学驱。
凡是以化学剂作为驱油介质,用以改善地层流体的流动特性,改善驱替流体、原油及油藏孔隙之间界面特性,提高原油开采效果与效益的所有采油方法统称化学驱。
常见的化学驱方法有聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱及其化学复合驱。
(2)气驱。
凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱,根据注入气体育地层原油的相态特性,气驱可分为气体混相驱与气体非混相驱。
常用于作为驱替介质的气体主要有CO2,N2,轻烃,烟道气等。
(3)热力采油。
凡是利用热量稀释和蒸发地层中原油的采油方法统称为热力采油。
根据油藏中热量产生的方式,热力采油可分为热流体法,热化学法和物理热法三大类。
热流体法是以地面加热后的流体(如蒸汽、热水等)作为热载体注入油层,热化学法是通过有层中发生化学反应产生热量,如火烧油层。
液相氧化等,物理热方法是利用电、电磁波等物理方法加热油层的采油方法,是一类新的而且很有发展前景的稠油开采方法。
(4)微生物采油。
微生物采油是利用微生物及其代谢产物作用于油藏及其中的原油,改善原油的流动特性,提高驱油剂的波及体积提高原油采收率。
35、蒸汽驱开采稠油特点
(1)原油降粘。
向地层注入热蒸汽,油层温度升高,原油粘度大幅度下降,流体流动性增强,启动压力减小甚至消失。
使驱油效率和波及系数都得到改善。
这是蒸汽驱开采稠油的主要机理。
(2)热膨胀效应。
地层中的油水、岩石在注入蒸汽的作用下,温度升高,体积膨胀。
相对于油水的膨胀而言。
岩石的热膨胀可以忽略不计。
油水体积的膨胀驱动地层流体向生产井流动。
在地层中。
油相的体积膨胀较水相的体积膨胀明显得多。
因此这种热膨胀效应可以大幅度降低残余油饱和度。
(3)汽体蒸馏效应(汽提)。
蒸汽蒸馏指某种液态混合物中的挥发组分在直接引入蒸汽时,可以在低于其沸点的温度下蒸发为气态。
在蒸汽驱过程中随着蒸汽前缘的推进,凝结带扫过的区域内的剩余油被井底蒸汽温度相同的蒸汽带驱替和汽提,并推向蒸汽带前缘,蒸馏出的轻烃组分和水蒸气混合后一起向前推进,在凝结带内遇到温度较低的岩石时凝结的液态水和轻烃质油。
轻烃与该处的原油互溶,一部分粘度进一步降低了的原油被热水驱动,另一
部分被热水绕过的原油(凝结带扫过的剩余油)又受到续而来之的蒸汽带的蒸汽蒸馏。
如此反复交替进行,最终获得蒸汽带驱替区域内非常低的残余油饱和度,增加了原油的采收率。
(4)溶解气驱效应。
蒸汽注入过程中形成的蒸汽带,温度较高,在凝结带后缘靠近蒸汽带前缘的区域内,由于温度的大幅度升高,原油中溶解气的溶解度降低而分离出来,体积膨胀对原油产生驱替作用,由此可提高原油的采收率。
(5)溶剂抽提效应。
蒸汽蒸馏出的轻烃组分运移到热水带(凝结带)内温度较低的油层岩石和水蒸气同时凝结,并与热水驱后的滞留原油混合,降低了这些热水带(凝结带)扫过后的剩余油粘度,在蒸汽前缘向生产井推进的过程中,轻质馏分不断的被抽提出来并聚集成轻油带产生溶剂抽提驱油效应,这样反复进行,在蒸汽前缘下游的原油不断增加轻烃含量,最后形成并维持一个“溶剂”带起到油相的混相驱替作用。
这有助于降低热水带的残余油饱和度,提高采收率。
(6)重力分离作用,在蒸汽驱过程中,由于蒸汽的密度远远小于原油和水的密度,因而会发生汽水分离,进入油层的蒸汽发生超覆现象:蒸汽聚集在油层顶部,并向平面方向扩散、蒸汽凝结水从油层下部向前推进,上部的原油在蒸汽加热条件下,粘度降低很快,原油变轻变膨胀,促进超覆于油层顶部的蒸汽向前推进的速度上升,并先于热水带突入生产井,由于热水驱的效率低于蒸汽驱,并热水带在油层下部推进,因而采收率远低于蒸汽驱。
(7)改善相对渗透率。
温度升高引起相对渗透率的变化而提高原油采收率。
主要原因在:①温度升高油水粘度比大幅度降低。
油水流度比得到改善,引起油水相对渗透率增加,水相相对渗透率降低,残余油饱和度降低;②温度升高吸附于岩石颗粒表面及油水界面的沥青,胶质等极性物质解附,使油—水界面张力减小,岩石润湿性发生反转,从而导致油的相对渗透率提高,水的相对渗透率降低,促使水驱残余油饱和度降低而提高了原油采收率。
36、在如图所示的亲水孔隙模型中,孔隙粗断半径r1=0.01cm、孔隙细断半径r1=0.001cm,设有一滴位于孔隙的A-B截面之间。
1、绘出油滴在A、B两端的油水界面示意图;2、根据下列数据计算加活性剂前后油滴通过毛细孔喉时所需要的最小压差(Pa)
解:在亲水毛细管中,油滴两端的界面如图所示。
只有当作用于油滴两端的压差大于毛管力压差c p ∆,油滴才有可能被水驱动通过洗喉
道,油Laplace 方程,由于界面张力引起的弯曲界面两侧的压差为
c 2cos p r
σθ∆= 则如图所示的油滴两端的毛管力压差c p ∆为
c c1c21212
2cos 2cos 112cos p p p r r r r σθσθσθ∆=-=-=-() 由于12r r >,c p ∆为负值,c p ∆的方向和驱替方向(v 的方向相反),为将油滴自喉道处驱
出,须对油滴施加的最小压差为AB p ∆=c p -∆
加表面活性剂前
21
112cos AB p r r σθ∆=-() 322
1124010cos 200.001100.0110---=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯ (
) 6765.8Pa = 加表面活性剂后
21
112cos AB p r r σθ∆=-() V
3221120.410cos800.001100.0110
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) 12.5Pa = 答:加活性剂前后水驱动油藏通过毛细孔喉时所要施加的最小压差分别是6765.8Pa 和12.5Pa 。
37、聚合物驱中聚合物溶液注入速度选择。
注入速度的快慢对聚合物驱的最终驱油效果没有多大影响,但是它制约这聚合物驱工程的进度,即她影响这聚合物驱工程的时间效益,注入速度高见效快,并缩短了聚合物驱开采期,但是注入速度高,注入压力高。
因此注入速度受油层条件的限制。
在选择注入速度时,用最大注入压力与注入速度的关系确定在最大注入压力不超过开发去油层破裂压库的注入速度范围,在确定最大注入压力时要根据矿场试验结果考虑到聚合物溶液可能的压力上升值。
38、影响聚合物溶液阻力系数R F 和残余阻力系数R K 的主要因素
(1)分子量。
在相同的条件(聚合物浓度、剪切速率和注入速度)下,聚合物的分子量越高,增粘能力越强,控制水油流度比的能力越强,即它的阻力系数F R 越大。
另一方面,由于高分
子量的聚合物分子具有较大的水动力半径,同时在相同的孔隙介质内具有较大的机械捕集,故高分子量聚合物在多孔介质中有较大的滞留,因此,其残余阻力系数K R 也要更大。
(2)聚合物溶液的浓度。
聚合物在岩石孔隙表面的吸附量随聚合物溶液的浓度增加而增加,并逐渐趋于稳定,滞留量越大,K R 越大,所以随着聚合物溶液浓度的增加,残余阻力系数逐渐增大并趋于稳定。
(3)渗透率。
低渗透率的岩心比较致密,孔隙狭窄,岩心的比表面大,吸附量增大,随着岩心渗透率的降低。
残余阻力系数增大。
(4)矿化度。
随着矿化度的增加,聚合物在多孔介质的表面吸附量增加,从而增大了聚合物在多孔介质被的滞留量,因此增加了聚合物溶液的残余阻力,另一方面由于矿化度的增加,聚合物分子在溶液中的有效尺寸缩短。
聚合物溶液的粘度大幅度降低,其控制水油流度比的能力减弱,阻力系数下降,聚合物的水动力学体积变小,从而减小了由于机械捕集作用而滞留在多孔介质的聚合物量。
但是,由于分子尺寸变小降低聚合物滞留的作用远远大于因吸附而增加滞留量的作用,因此,随着矿化度的增加,聚合物在多孔介质内的滞留量减小,聚合物的阻力系数和残余阻力系数降低。
(5)注入速度。
随着注入速度的增加,聚合物分子所受的剪切力增加,沿着流动方向取向,使聚合物溶液的粘度降低,阻力系数随之降低,另一方面,由于聚合物分子沿流动方向取向,使得聚合物分子更容易进入小孔隙,从而增加了聚合物分子在多孔介质中的滞留,更进一步。