【摘要】：今后幾十年期間石油依然在全球能源組成中占據(jù)主導(dǎo)地位,但與此同時(shí)在全球范圍內(nèi)還廣泛存在著石油采收率較低的問題。因此采用三次采油技術(shù)對地層下剩余石油進(jìn)行進(jìn)一步合理有效的開發(fā),最大限度地提高石油采收率成為油田開發(fā)中后期的重要趨勢。三次采油中的泡沫驅(qū)方法能大幅提高石油采收率,得到眾多研究者的關(guān)注,但對于泡沫在孔隙尺度下的滲流特性與機(jī)理的認(rèn)識還不夠深入和全面,且目前對多孔介質(zhì)內(nèi)泡沫流動進(jìn)行直接觀測的研究鮮有涉及。本文以泡沫流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動過程為研究對象。采用二甲基硅氧烷(PDMS)孔隙模型作為實(shí)驗(yàn)段并結(jié)合顯微可視化技術(shù),探究微尺度下泡沫在孔隙內(nèi)的流動特性。實(shí)現(xiàn)在孔隙尺度下直接觀測泡沫流體流動過程的實(shí)驗(yàn)條件。通過調(diào)節(jié)液相與氣相的流量。同時(shí),分析了泡沫質(zhì)量、注入速率、滲透率以及氣體類型對泡沫流動特性的影響。選用陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(C_(18)H_(29)NaO_3S)為起泡劑,得到濃度為0.5wt.%表面活性劑溶液。以高純N_2作為實(shí)驗(yàn)氣體。在液相體積流量Q_l為0.1mL/min,泡沫質(zhì)量f_g為50%~90%的范圍內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。分析了泡沫發(fā)生器對泡沫流體在孔隙尺度下流動的影響及氣泡在孔隙尺度下的生成、破裂、聚并、運(yùn)移過程的機(jī)理。結(jié)果表明:泡沫發(fā)生器能夠減小滯留氣泡尺寸,增加氣泡數(shù)量,增強(qiáng)泡沫對孔隙的封堵能力;卡斷和薄膜分裂是兩種主要的泡沫生成機(jī)理;氣泡聚并現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率較低,且氣泡之間相接觸的液膜變化是產(chǎn)生氣泡聚并的重要原因;多孔介質(zhì)內(nèi)的泡沫流動在局部是非穩(wěn)態(tài)的,主要表現(xiàn)為滯留泡沫和流動泡沫狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,其中氣泡的再生成以及流動氣泡對周圍滯留氣泡的擾動是導(dǎo)致產(chǎn)生這一變化的重要原因。另外,在有泡沫發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)條件下,通過實(shí)驗(yàn)分析了泡沫質(zhì)量、注入速率、滲透率以及氣體類型對泡沫流動特性的影響,并得到的結(jié)論為:隨著泡沫質(zhì)量f_g的增加,泡沫對孔隙的封堵性能增強(qiáng);但在高泡沫質(zhì)量下,由于流動氣泡對滯留氣泡的擾動作用,使孔隙內(nèi)滯留氣體飽和度和滯留氣體份額有所降低;隨著泡沫流體流量的升高,孔隙模型滯留氣體飽和度升高,但在高流量下發(fā)生氣竄現(xiàn)象;與CO_2泡沫相比,在相同泡沫質(zhì)量下N_2泡沫對孔隙模型的封堵效果較好,表現(xiàn)出較窄的滯留氣泡尺寸分布,泡沫穩(wěn)定性較好。在泡沫質(zhì)量f_g為50~70%范圍內(nèi),高滲透率孔隙模型內(nèi)的滯留氣體飽和度較大,但在泡沫質(zhì)量大于70%時(shí)低滲透率孔隙模型下的滯留氣體飽和度較大。泡沫在非均質(zhì)結(jié)構(gòu)的孔隙模型內(nèi)流動時(shí)具有選擇性封堵作用,即優(yōu)先通過滲透率較高的區(qū)域。
【圖文】：

如圖2-3 所示。(a) PDMS 孔隙模型實(shí)驗(yàn)段實(shí)物照片(b) 實(shí)驗(yàn)臺實(shí)物照片圖 2-3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物照片2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟(1)用超純水機(jī)制取 200mL 去離子水并放入潔凈的燒杯中，用電子天平稱取1.0 g 十二烷基苯磺酸鈉粉末（起泡劑），將起泡劑倒入去離子水中并用磁力攪拌器攪拌，直至起泡劑全部溶解，得到 0.5 wt.%的表面活性劑溶液；(2)將泡沫發(fā)生器以及孔隙模型實(shí)驗(yàn)段裝配到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，然后連接實(shí)驗(yàn)系

圖 2-4 電子分析天平型實(shí)驗(yàn)室專用超純水機(jī)，STD-RUP10m（25℃），UP 超純水電阻率 18.25M 產(chǎn)，如圖 2-5 所示。該儀器可在線電阻。系統(tǒng)具備開機(jī)自檢、缺水保護(hù)報(bào)警、停，前置預(yù)處理過濾器等，避免與空氣
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE357.46;O35

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2631743