外电场作用下缝洞介质单相渗流数值模拟分析

《外电场作用下缝洞介质单相渗流数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国石油大学(华东)硕士学位论文第一章前言随着能源需求的增大和油气勘探的不断深入，非常规油气藏的勘探开发显得越来越重要。缝洞型碳酸盐岩油藏属于非常规的油气藏类型，其储量规模大，且具有较高的产能，对于我国的石油接替具有重要的意义。与常规裂缝一基质碳酸盐油藏不同，裂缝一溶洞型油藏的储集体分布和渗流特征非常复杂，这使得该类油气藏的开发出现了许多的困难。在我国有分布广泛的缝洞型碳酸盐岩油藏，从而使缝洞型碳酸盐岩油藏的研究成为近年来的焦点之一。在油田的开采过程中，电场的存在是必然的：不仅岩层本身存在自然电场，而且在液体与岩层孔隙

2、的接触面上，以及油、气、水在孔隙介质中的渗流过程中，都会产生较强的电场。因此，地层液体的渗流和驱油过程都是在电场中进行的。原油在地层中流动时，在油一岩接触表而上自然地存在一个双电层结构，产生相应的电动力，阻碍原油的运移，降低油层的有效渗透率。在大多数情况下，尤其是低渗油层，由于极性介质在某些极化层中的静电力比压差大一个或几个数量级，所以极性相在极化地层中的渗流实际上主要受静电力控制。因此，对油层施加一个适当的电场，破坏原油的双电层结构，可增加原油在油层中的渗流速度。利用电场对油层的电渗透、电化学、电驱动和电加热等效应，

3、改善油层的渗流特性和流体的流动特性，从而提高原油采收率。20世纪60年代，前苏联、加拿大、美国等国学者就开始对介质中油层进行加电场机理的研究，并取得了较好效果。前苏联学者K．T．Tikhomdava和O．N．Gragorow通过试验研究发现电渗作用使通过介质的煤油流量增大。并且，组成介质的颗粒越小，电渗效应越显著。大量实验结果表明在电流的作用下，砂泥岩可转变为粗粒岩石，其渗透性有明显改善。K．几季霍莫洛娃实验研究了油相电渗现象，用非极性煤油测量了直流电场对石英砂样中毛细管渗吸速度的影响；同时研究了直流电场对原油和非极性

4、煤油驱替石英砂样中水(油驱水)的影响。根据电场强度和介质孔隙润湿程度不同，渗流速度可提高3"--'24倍。以上大量实验研究为电处理方法的提出奠定了基础。20世纪70年代至80年代，国外学者在实验基础上，根据电场作用下岩石中发生的各种电化学、电动力学变化及电加热等作用对油水流动的影响提出了许多油层电处理方法。1974年，S．Levine、GrahamH．NealeIlJ将Henryl蝴：单一孤立球形颗粒电泳的理论解析地扩展到由大小相同的、绝缘的、球形颗粒组成的系统。这个模型与实际问题更加接近，他应用电解槽模型精确地考虑了

5、单个颗粒之间相互作用的影响及它们与电场之间第一章前言的关系。1981年，R．W．O7Brien等f2巧】研究了不传导的带电颗粒悬浮的电传导率的计算问题，提出了计算球形颗粒稀释悬浮的等效传导率公式；1984年，他们提出一个由绝缘球致密填充组成的多孔岩塞的电传导率公式：1986年针对浸在广义电解液中有球形颗粒致密填充组成的多孔介质内的电渗，提出了双电层厚度比颗粒半径小的情况下的电渗流量公式；1988年，研究了低频情况下高浓度悬浮的传导率，提出了一个电解槽模型公式。油藏的润湿性在水驱油采收率和许多其他采油过程中非常重要的。1

6、986年，WilliamG．Anderson[61究了湿润性对多孔介质电性质的作用，给出了湿润性和饱和度是决定多孔介质电导率的重要因素。1989年，MatthewW．Kozak和E．JamesDavis【7．9】对纤维多孔介质和高浓度悬浮的电泳及电渗进行了理论分析，理论分析过程中考虑了模型中颗粒间的相互作用，用边界层的方法得到了适用于薄双电层电泳或电渗流动的解析表达式。20世纪90年代，国外的学者对电处理方法的研究仍在继续。1995年，Ke．LiSun和Wang．YiWu[10l研究了两个任意轴对称扁长粒子的电泳。19

7、95年，R．W．O’Brien[111研究了孤立球形多孔颗粒在交变电场内电泳流度，给出了电泳流度的公式，文章中R．W．O7Brien对多孔颗粒的研究首次采用高频交流电场。1996年，D．Coelho、M．Shapirotl2J等研究了多孔介质中的电渗透现象，给出了表面电位和双电层厚度的影响。1998年，Istv缸E．Valk6[13】等研究了不添加离子时水中和有机溶液中的毛细管电泳的电渗透流动的特性。1999年，S．Marino【14】研究了裂缝中的电渗透现象。2002年，YeuK．WeiandHuanJ．Kehtl5

8、-16]研究了任意双电层厚度下悬浮圆形颗粒中的扩散泳。2005年，YJ．Kang等【17】研究了在直流、交流电场中填满微球体的微通道的电渗流动；YandongGao、TeckNengWong[18】研究了微通道中两相流的电渗透流动，指出流体的粘度比和界面zeta电位的重要性。2006年，NataliyaA．Mshchuk、Fema