黏彈性聚合物溶液微觀滲流機理研究.pdf

1、目前聚合物驅(qū)油己成為中高含水期油田普遍采用的提高采收率技術,國內(nèi)外三次采油工作者已運用數(shù)值模擬、物理模擬及核磁共振等技術手段證實了聚合物溶液是一種黏彈性流體,并在微觀可視玻璃模型仿真實驗中觀察到黏彈性聚合物溶液較純黏性流體(如黃原膠)具有更強驅(qū)替殘余油能力的現(xiàn)象.而研究與描述黏彈性聚合物溶液的流動特性是認識聚合物微觀滲流機理,掌握聚合物驅(qū)油方法的前提和基礎,所以一直以來倍受關注,但這方面的大量研究還是主要基于各種實驗手段.作為其流動特性

2、,黏彈性聚合物溶液在油藏微觀孔隙中流動能產(chǎn)生一定的渦流現(xiàn)象,渦流的強弱和變化是促使殘余油變成可動油,進而提高微觀波及效率的原因之一.為此,基于渦流現(xiàn)象選擇適當?shù)姆椒?從理論上研究黏彈性聚合物溶液在微觀孔隙中的流動特征,對于進一步深化認識和豐富聚合物驅(qū)油機理,特別對于指導油藏應用和篩選聚合物溶液驅(qū)油具有重要的價值. 本文相繼開展了以下研究: 結(jié)合聚合物溶液的典型流變特征,從分析眾多描述聚合物溶液流變性的本構方程出發(fā),根據(jù)聚

3、合物溶液的流變性,研究多種本構方程的特點,選擇了能夠比較準確描述黏彈性聚合物溶液流變性的Upper-Convected Maxwell(UCM)本構模型和Phan-Thien-Tanner(PTT)模型.建立了包括連續(xù)性方程、動量方程和UCM本構方程的黏彈性流體微觀流動數(shù)學模型,采用同位網(wǎng)格有限體積法對各類控制方程進行數(shù)值離散,并應用了強隱式方法(SIP)對控制方程組進行數(shù)值求解,繪制了黏彈性聚合物溶液在收縮模型中流動的流函數(shù)、速度和應

4、力等值線圖,從而分析了彈性對微觀波及效率的作用及影響.研究結(jié)果表明,威森博格(Weissenberg,簡稱We)數(shù)是影響渦流大小、收縮流速度場及應力分布的關鍵因素,We數(shù)的值越大,收縮流道內(nèi)的流動區(qū)域越大,死油區(qū)的滯留區(qū)域越小,流體的第一法向應力差和剪切應力均有增加,從而提高了微觀波及效率. 在此基礎上,研究了PTT流體在收縮流道內(nèi)流動的特征,同樣采用同位網(wǎng)格有限體積法對控制方程組進行離散,考察了彈性及物質(zhì)參數(shù)對流函數(shù)、速度及