【摘要】：致密油基質(zhì)為納微米尺度孔隙介質(zhì),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,流動(dòng)阻力大,使致密油開(kāi)采難度大。目前對(duì)致密油基質(zhì)內(nèi)液體輸運(yùn)特性的研究通常采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)假設(shè)模型,很少?gòu)奈⒂^基礎(chǔ)理論角度闡釋其基本規(guī)律。因此,本文從簡(jiǎn)單的納微米圓管出發(fā),考慮了納微尺度下的液固作用力,流體在納微尺度下的獨(dú)特性質(zhì),并結(jié)合孔隙網(wǎng)絡(luò)模型分析孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)納微米孔隙滲流規(guī)律的影響。首先推導(dǎo)了納微尺度下的長(zhǎng)程Lifishitz范德華力的形式,并對(duì)范德華力作用下微可壓縮液體、電粘滯力作用下賓漢液體的流動(dòng)展開(kāi)研究,建立流體動(dòng)力學(xué)基本方程,采用渦流函數(shù)變換、正則攝動(dòng)法等數(shù)學(xué)方法,求得液體流動(dòng)速度的近似解析解,主要結(jié)果為:液體與納微米圓管壁面間的Lifishitz范德華力單獨(dú)作用時(shí)不會(huì)影響流速,但同時(shí)考慮液體的微可壓縮性時(shí)會(huì)降低流速,增大阻力系數(shù)。液體的賓漢塑性和電粘滯力共同作用會(huì)造成速度的耦合降低,主要體現(xiàn)在流核寬度變大,電場(chǎng)強(qiáng)度變小。進(jìn)而建立了綜合考慮范德華力、電粘滯力、微可壓縮性和賓漢特性時(shí)的納微米圓管非線性速度模型,分析各因素間耦合作用對(duì)速度-壓力曲線、微尺度效應(yīng)等的影響,結(jié)果顯示速度-壓力曲線呈現(xiàn)具有啟動(dòng)壓力梯度(TPG)的非線性特征,且出現(xiàn)可動(dòng)流體下限(Rm)。非線性和TPG由賓漢塑性產(chǎn)生,范德華力和微可壓縮性會(huì)增加TPG,電粘滯力會(huì)加劇非線性程度。可動(dòng)流體下限(Rm)由賓漢特性和范德華力作用下的微可壓縮性共同作用產(chǎn)生,驅(qū)替壓力梯度大于20MPa/m時(shí),主要受后者共同作用決定。基于此提出一種納微米圓管內(nèi)新的非線性流動(dòng)速度模型和Rm、TPG的計(jì)算模型,計(jì)算的可動(dòng)流體下限范圍為10-30 nm,能夠較好的吻合當(dāng)前不同巖心的實(shí)驗(yàn)測(cè)試值。采用Matlab軟件編制三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模擬程序,將考慮長(zhǎng)程范德華力、電粘滯力和微可壓縮性的納微米圓管速度模型引入三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模擬。分析液體單相及水驅(qū)油兩相在納微米孔隙介質(zhì)內(nèi)的滲流特征,揭示液固作用力、流體性質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)的耦合影響。結(jié)果顯示:考慮液固微觀力和微可壓縮性的作用,單相液體滲流的流量明顯降低,平均喉道半徑越小,其影響越顯著;水驅(qū)油兩相滲流的見(jiàn)水點(diǎn)會(huì)推遲,這是液固作用力和微可壓縮性阻力作用的體現(xiàn)。說(shuō)明在實(shí)際的納微米尺度孔隙介質(zhì)流動(dòng)中,需要充分考慮液固作用力和流體性質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)的影響,以期為致密油的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE312
【圖文】：

密油儲(chǔ)層基質(zhì)中的滲流特征明顯不同。很多優(yōu)秀的前輩科學(xué)家通過(guò)大量的滲流實(shí)驗(yàn)，表明滲流特征呈典型的非線性，即流動(dòng)速度低于達(dá)西速度、或出現(xiàn)啟動(dòng)壓力梯度、或在較小壓力時(shí)出現(xiàn)非線性段，其流動(dòng)曲線可用圖1-1表示�？梢钥闯觯瑔蜗嘁后w在納微米多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)顯著偏離達(dá)西線性定律。因此許多學(xué)者從不同角度出發(fā)，提出不同的滲流模型，描述這種非線性規(guī)律，部分總結(jié)于表1-1。可以看出，滲流模型不斷的被完善和發(fā)展，新模型具有簡(jiǎn)單的連續(xù)函數(shù)形式，可表征各種滲流規(guī)律，各參數(shù)具有更明確的物理意義。建立新模型的角度從簡(jiǎn)單的描述流動(dòng)曲線，修正達(dá)西定律；到進(jìn)一步結(jié)合非線性內(nèi)在原因及現(xiàn)象，從微圓管束及邊界層出發(fā)建立流動(dòng)模型。新模型也對(duì)啟動(dòng)壓力展開(kāi)了一些討論

圖 2-1 液體分子與通道壁面間的范德華力示意圖：（a）俯視圖，（b）主視圖-1 The force interaction between a liquid molecule with the surrounding solid cylindri(a) the vertical view, (b) the front view.76cos( )Cr= θ76sin( )vC= θ

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本文編號(hào)：2714212