石油作為一種非可再生能源,其儲量逐年減少,采收率逐年降低,導致開采難度和開采成本逐年增高。提高石油采收率同時降低開采成本是采油領域亟待解決的關鍵問題之一。為了探究油藏剩余油形成機理,預測剩余油在油藏中的分布位置,明確各類采油方式的驅(qū)油機理,為油藏挖潛方向提供指導,使用巖心進行室內(nèi)驅(qū)替實驗是一種行之有效的方法。但是,原位天然巖心取心困難成本較高,同時傳統(tǒng)人造巖心存在不可復制、不可視化、場地特異、實驗參數(shù)模糊的缺點,在研究驅(qū)替及剩余油形成機理的研究方面存在很大局限性,同時目前驅(qū)替微模型只能在二維層面上對地層進行簡單模擬,其忽略了孔隙空間的連通性和彎曲度等三維多孔連接特征。因此對于三維巖心的參數(shù)化、制造、復制和應用等方面的研究可以為研究油藏剩余油形成機理和提高采收率提供有效保障,具有重要意義。本文基于面投影光固化增材制造技術,研制了精度及成型尺寸滿足人造巖心需求的上成型光固化增材制造裝置,并進行了豎直方向和水平方向成型精度試驗研究,優(yōu)化了成型工藝參數(shù),實現(xiàn)了復雜形狀和微細尺度下多孔介質(zhì)的制造。同時本文基于儲層砂巖巖心的結(jié)構(gòu)參數(shù),將砂巖中的砂粒抽象成微球,砂巖抽象為由微球相互堆疊形成的多孔介質(zhì)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

天然巖心和人造巖心電鏡掃描對比圖[4]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-圖1-1天然巖心和人造巖心電鏡掃描對比圖[4]傳統(tǒng)人造巖心主要有石英砂填砂管巖心、石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)巖心以及石英砂磷酸鋁膠結(jié)巖心三類[6]。基于相似原理，人造巖心在模擬天然巖心的物理性質(zhì)和滲流特性具有巨大優(yōu)勢，比如非均質(zhì)性、骨架性質(zhì)、孔隙度、滲透率、潤濕性和力學性質(zhì)[7]。非均質(zhì)性表征了地層巖石內(nèi)某點的巖石性質(zhì)的各向異性程度，因此對于各向異性較弱的巖心可以將其認為是均質(zhì)巖心，而各向異性較強的巖心可以認為是非均質(zhì)巖心。砂粒的大小和排列方法以及膠結(jié)材料及方法會對巖心的骨架性質(zhì)產(chǎn)生影響；巖心中典型微觀結(jié)構(gòu)為孔喉結(jié)構(gòu)，即多孔介質(zhì)主要由孔道和喉道組成；此外，巖心的滲透性則表示了巖石在一定壓差下流體通過的性質(zhì)；潤濕性是控制油藏中流體分布和流動的主要因素。由于人造巖心和天然巖心相比，孔隙均勻性較差，對驅(qū)替試驗測試結(jié)果的準確性和對實際開采的指導性具有很大影響，因此鄭明明[8]等對人造水合物巖心進行了制備技術研究以及驅(qū)替實驗研究，得到了在粒徑級配、密度、滲透率、孔隙度和力學強度等與美國阿拉斯加斜坡十分相近的人造水合物巖心。為了模擬不均勻的復雜地層，研究巖心物性參數(shù)影響及各因素間的交互影響，鄭明明[9]等人制作了圖1-2所示的多級物性參數(shù)組合的巖心，進而實現(xiàn)對巖心實驗參數(shù)的控制。圖1-2多級物性參數(shù)組合巖心[9]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-徐宏光[10]等研究了一種在粒度組成、礦物成分、孔隙度、滲透率、膠結(jié)方式、膠結(jié)指數(shù)、壓縮系數(shù)以及力學特征方面與儲層巖心相似的人造巖心。周春玲[11]研究了石英砂與環(huán)氧樹脂壓制膠結(jié)的巖心制備技術，其在滲透率和孔隙度模擬度較高，具有良好的重復試驗性，并發(fā)現(xiàn)石英砂粒度、壓制壓力、膠結(jié)物的比例含量是影響滲透率的主要因素。傳統(tǒng)人造巖心制備技術已經(jīng)十分成熟，其已經(jīng)廣泛應用于各類采油方式驅(qū)油機理研究中。針對聚合物驅(qū)后地層非均質(zhì)性加劇導致二次聚合物驅(qū)容易竄流的問題，雷錫岳[12]等人基于填砂管巖心技術，開展了室內(nèi)雙管非均質(zhì)巖心驅(qū)替實驗和三管非均質(zhì)巖心驅(qū)油性能評價實驗，對聚合物驅(qū)后復合相態(tài)調(diào)驅(qū)體系提高采收率效果進行了研究。四川大學姜祖明[13]通過單管和雙管砂芯流動實驗研究了部分交聯(lián)聚丙烯酰胺在多孔介質(zhì)中的遷移行為。圖1-3為并聯(lián)雙管實驗裝置示意圖。MmadiSalimMohamed[14],[15]通過控制玻璃管直徑和砂粒的尺寸制造填砂管巖心，研究了驅(qū)替液粘度對驅(qū)油效率的影響。YingxueHu[16]對填砂管砂巖巖心進行改進，用潤濕性改性后的玻璃球代替砂粒獲得所需潤濕性的巖心來模擬真是巖心，揭示了不同驅(qū)替模式下流體注入多孔介質(zhì)孔隙和喉道的機理。圖1-4為所用的玻璃珠填充填砂管巖心示意圖。圖1-3并聯(lián)雙管砂芯實驗裝置示意圖[13]圖1-4玻璃球填充填砂管巖心示意圖[16]


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