【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(wèn)題。因此采用三次采油技術(shù)對(duì)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(shì)。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(duì)于泡沫在孔隙尺度下的滲流特性與機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不夠深入和全面,且目前對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)泡沫流動(dòng)進(jìn)行直接觀測(cè)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(dòng)過(guò)程為研究對(duì)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(dòng)特性。實(shí)現(xiàn)在孔隙尺度下直接觀測(cè)泡沫流體流動(dòng)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)條件。通過(guò)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(duì)泡沫流動(dòng)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(duì)泡沫流體在孔隙尺度下流動(dòng)的影響及氣泡在孔隙尺度下的生成、破裂、聚并、運(yùn)移過(guò)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(duì)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(dòng)在局部是非穩(wěn)態(tài)的,主要表現(xiàn)為滯留泡沫和流動(dòng)泡沫狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,其中氣泡的再生成以及流動(dòng)氣泡對(duì)周圍滯留氣泡的擾動(dòng)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(guò)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(duì)泡沫流動(dòng)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(duì)孔隙的封堵性能增強(qiáng);但在高泡沫質(zhì)量下,由于流動(dòng)氣泡對(duì)滯留氣泡的擾動(dòng)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(duì)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(dòng)時(shí)具有選擇性封堵作用,即優(yōu)先通過(guò)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(tái)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(guò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE357.46;O35

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2631743