提高原油采收率原理(1)(已修改)
2025-02-01 06:18 本頁面
【正文】 中國地質(zhì)大學(xué)石油工程專業(yè)選修課 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 1 頁 提 高 原 油 采 收 率 原 理 ENHANCED OIL RECOVERY THEORY 袁彩萍 本章的重點： 從微觀和宏觀上分析水驅(qū)油的形成機(jī)理； 從平面、垂向上分析水驅(qū)油采收率低的主要原因； 從驅(qū)油動力（粘滯力）和阻力（毛管力）因素著手，探討提高水驅(qū)油采收率的主要途徑。 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 2 頁 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 第一節(jié) 油藏排驅(qū)過程中的力 毛細(xì)管力 （ 1）親水毛管 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 3 頁 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 Pc 油 注水 θ 水 r 對于 親水毛管 ，由于 θ90176。 , 必然有 PoPw。 Pc方向指向非潤濕 油相方向，與水驅(qū)油方向一致，是動力。 rPc?? c os2?毛管中，因為兩種 不互溶液體 中的界面存在張力，在分界面上存在壓力差，這個壓力差稱 毛管壓力 。 界面張力（ σ ） :指表平面的單位表面長度上的作 用力（ mN/m）。油水是兩種 不互溶液體 ，其 σ 高達(dá) 3035 mN/m。 （ 2）親油毛管 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 4 頁 對于 親油毛管 ，由于 θ90176。 , 必然有 PoPw。 Pc方向指向水相，與水驅(qū)油方向相反，是水驅(qū)油的阻力，要實現(xiàn)水驅(qū)油必須建立 人工壓差 克服毛管力。 rc o s2PPP owwoc????? －注水 水 r θ Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 Pc 粘滯力 ：孔隙介質(zhì)中的粘滯力是以流體過介質(zhì)時所出現(xiàn)的壓降大小來反映的。 計算粘滯力大小最簡單近似的方法是把一束平行毛管作為多孔介質(zhì)，則以層流的方式通過 單根毛管的壓降 可由 Poiseuille定律給出： 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 5 頁 cgruL VP28????P— 穿過毛細(xì)管的壓降； L— 毛管長度； r— 毛管半徑 ?— 流體的粘度； V— 流體在毛細(xì)管中的平均速度； gc— 換算系數(shù)。 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 對一束尺寸相同的毛細(xì)管，滲透率可用下式表示： K=?107d2? K— 毛管束的滲透率， ?m2 ； d— 毛管直徑， cm； ?— 毛管束的有效孔隙度。 孔隙介質(zhì)中的粘滯力可根據(jù)達(dá)西定律表示為： 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 6 頁 12 PPKV u LP ???????P— 穿過孔隙介質(zhì)的壓降， P2P1 L— 孔隙介質(zhì)的長度 。 K— 孔隙介質(zhì)中的滲透率 。 ?— 孔隙介質(zhì)中的孔隙度 。 ?— 流體的粘度 。 V— 流體在孔隙介質(zhì)中的平均速度。 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 第二節(jié) 微觀水驅(qū)油機(jī)理 注水驅(qū)油微觀效率（ ED）： ED等于從注入水波及過的單位孔隙體積中采出的油量（地面儲罐條件下）除以注水開始時被水波及的單位體積的原油地質(zhì)儲量（地面儲罐條件下）。 1111ooBoSBoSoBoSDE??2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 7 頁 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 。B；PB；，S；，）P（S：的原油體積系數(shù)注水期間某一特定時刻—下原油地層體積系數(shù)在壓力—分?jǐn)?shù)的平均含油飽和度注水期間某一特定時刻分?jǐn)?shù)的含油飽和度平均壓力為注水開始時式中o11oO1O1——當(dāng)被波及的孔隙體積中含油飽和度降至殘余油飽和度（ Sor）時，油的地層體積系數(shù)（ FVF）相等： 1orS1 oSDE ??% 1or ??????oSDE2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 8 頁 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 例：一個油藏在鉆井后即將注水開發(fā)。模擬油藏條件先所做的注水試驗表明，巖心的剩余油飽和度為 ，而其原始含油飽和度為 。如果原油的 FVF為 注水過程中不變的話，試計算注水驅(qū)替效率。 解 : 微觀上建立并聯(lián)毛細(xì)管模型 （ 1）不存在毛細(xì)管力的排驅(qū)機(jī)理： 單根毛管中兩相流公式： 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 9 頁 )]xL(x[8)PP(rVrV)]xL(x[8rV)xL(8rxV8)PP()PP(PPowBA22ow2o2wBxxABA?????????????????????或 V— 油水界面推進(jìn)速度； L— A、 B兩點間的毛管長度； x— 油水界面距入口端 A的距離； r— 毛管半徑。 V， μo x L μw PA PB PX r Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 流速與 毛管半徑平方 成正比。因為 ?w?o, 隨著油水界面位置 x增加，分母變小，速度增加： 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 10 頁 當(dāng) x=L時： ? ?L8r PPVw2BAlx ????此時流速最大 ? ?L8r PPVo2BA0x ????此時流速最小 在 x=0時： 當(dāng) 0xL時： lxxx0x VVV ??? ??此時流速在上述兩者之間 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 并聯(lián)毛管 在 r1r2情況下 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 11 頁 ? ?L8PP)rr(VVwBA2122rLxrLx12 ???????在 x=L處也是 Vr1 Vr2 ，其速度差值最大： 在 x=0處必然有 Vr1 Vr2 ,其速度差值最?。? L 注水 PA PB r2 μw Vr2油 μo r1 μw x1 Vr1油 μo x2 注水 ? ?L8 μPP)r(rVVoBA2122r0xr0x12??????Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 2022年 11月 10日 資源學(xué)院石油系 Yuan Caiping 第 12 頁 在 x=x處其速度差值在上述二者之間： ? ?)]xL(x[8PP)rr(VVowBA2122rxxrxx12 ??????????分析以上三個公式可以看出，由于毛管半徑不同而引起的速度差，將 隨 x長度增加而增加 。 A B 水 油 下圖表示 t=0,x=0的條件下油水界面的位置。此時， V2V1 Chapter 1 水驅(qū)油機(jī)理 對比上兩式，
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