【摘要】：水力壓裂技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)成為油氣藏,特別是低滲特低滲油氣藏最重要的增產(chǎn)改造手段。常規(guī)水力壓裂技術(shù)促進了油氣藏的高效開發(fā),但是依然存在高摩阻、高泵壓、加砂壓裂施工復(fù)雜、施工設(shè)備要求較高、砂堵、返排困難、殘渣傷害等難以避免的問題。針對上述問題,西南石油大學(xué)酸化實驗室提出了一種全新的壓裂技術(shù)——自生固相化學(xué)壓裂技術(shù),其技術(shù)原理是利用不混相的兩種(或多種)流體壓開并形成一定幾何尺寸的人工裂縫,通過化學(xué)方法讓裂縫中流體之一發(fā)生相變,形成眾多獨立的“化學(xué)砂堆”支撐裂縫,形成高導(dǎo)流能力的自生固相化學(xué)支撐裂縫。壓裂液體系的流動形態(tài)分布決定了相變后的自生固相支撐劑分布特征,研究壓裂液體系兩相界面流動分布,對提高化學(xué)壓裂施工效果具有重要意義。本文在調(diào)研國內(nèi)外關(guān)于兩相流流型、兩相流研究實驗方法、兩相流研究數(shù)值方法的基礎(chǔ)上,針對自生固相化學(xué)壓裂液體系流動過程中的界面分布問題,推導(dǎo)了應(yīng)力對稱、應(yīng)力不對稱條件下的裂縫延伸數(shù)學(xué)模型;建立了考慮濾失影響的化學(xué)壓裂液體系兩相流動界面分布模型,采用有限元方法對模型進行離散求解;引入分形維數(shù)、多重分形譜寬度、鋪置效率等參數(shù)綜合評價化學(xué)壓裂液體系流動形態(tài)分布效果,基于建立的模型,編制相應(yīng)計算程序,進行了實例計算,研究了不同注入速率、粘度比、界面張力、密度差、裂縫傾角、注入體積比條件下的化學(xué)壓裂液體系流動分布規(guī)律。具體研究工作如下:1)系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外關(guān)于兩相流流型、兩相流研究實驗方法、兩相流研究數(shù)值方法研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了各種模型和方法的不足與優(yōu)點。2)通過對人工裂縫幾何尺寸模型的推導(dǎo)及求解,認識化學(xué)壓裂施工過程中裂縫在高度、寬度及長度上的延伸規(guī)律,為后續(xù)的自生固相化學(xué)壓裂液液兩相流動形態(tài)模擬提供裂縫幾何尺寸。3)根據(jù)守恒定律,建立了包括連續(xù)性方程、動量方程、兩相界面分布方程的化學(xué)壓裂液體系流動分布數(shù)學(xué)模型,引入SLIC方法進行界面重構(gòu)。4)基于有限元方法,對化學(xué)壓裂液體系流動分布數(shù)學(xué)模型進行離散處理,建立了化學(xué)壓裂液體系流動分布數(shù)值模型,編制相應(yīng)Matlab計算程序。5)模擬計算不同注入速率、粘度比、界面張力、密度差、裂縫傾角、注入體積比條件下的化學(xué)壓裂液體系流動分布規(guī)律,分析了不同條件下的鋪置效率、分形維數(shù)、多重分形譜寬度等參數(shù)。本論文完成的研究內(nèi)容以及所取得的研究成果,實現(xiàn)了對自生固相化學(xué)壓裂液體系流動界面分布的研究,探討了不同參數(shù)下界面分布規(guī)律,為自生固相化學(xué)壓裂參數(shù)設(shè)計提供參考。
【圖文】：

液液兩相流形態(tài)

液滴的形成過程
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.12

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本文編號：2616683