高温泡沫驱油技术的发展及有效应用

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摘 要：我们在高温泡沫驱油技术的作用原理之上进行了深度的考证，由此建立一种高温泡沫驱油的数学模型。这种数学模型充分缓和了弥散和对流的两种情况。对于这种数学模型进行数值求解的整个过程，模型采用的求解方式是适应隐式。利用这个模型结合参数的输入可以计算出驱油的效果数据。通过大量的实例证明：泡沫浓度的不断增加，原油的产量可以稳步的上升，通过计算得到最佳的注入浓度为0.6wt%。

关键词：高温泡沫驱油技术 发展 应用

蒸汽驱动，是一种蒸汽热力的开采方式。这种开采方式已经证明了开采稠油的有效运行方式，但是由于蒸汽的粘度和密度值都非常的低，所以很容易出现超覆现象影响采油产量。在技术方面，为了更好的改善热力采油的过程中出现的多种问题，于是就诞生了现在的——高温泡沫驱油技术。本文对高温泡沫驱油技术的研究基础上，建立了文中提到的高温泡沫数学模型，利用数值模拟的方法就可以对模型所有数据进行解答。

一、组成和形态

在国外Rosen专家发表的一篇关于“高温泡沫剂”的论文中详细阐述了高温泡沫驱油技术的组成和形态。从他的论文中我们了解到，不一样的表面活性剂因为分子结构的不一样，那么在液膜中和水的相互作用以及排列顺序都市不一样的，因此影响到液膜的厚度和粘度。就会使得泡沫出现非常不稳定的现象。表面活性剂是一种两亲性的物质，也就是说分子的一端具有很好的亲油性质，另一端则具有非常好的亲水性质。在容易让中分子就会以定量的取向附着在气和液的表面上，亲水的一端就会飞向空气。分子上的亲水和亲油两种性质对高温性、起泡性和稳定性等直接决定了高温泡沫驱油技术的性质。

泡沫剂按照分子的结构可以列举以下几点：泡沫剂具有非常低的平衡表面的张力；有非常大的表面吸附量，也有非常高的粘度；平衡表面的张力速度正好符合设计的要求，速率适中；液膜的两边可以很好的排斥掉电性。

二、数学模型

1.高温泡沫驱油技术的过程涉及到非常多的物理化学的现象。驱油数学模型的建立基础是在热力采油方面，是一种多项多组分的模型。我们从能量守恒的方程式进行分析。

在上述公式中， 就表示的是密度， 表示的是油藏绝对的渗透率， xIJ表示的是在I组中在J相的摩尔分率， 表示的是流体的粘度，P表示的是油藏的压力，PC表示的是毛细管的压力， 表示的是计算中的比重， 表示的是孔隙度，q表示的是源汇项，S表示的是饱和度， I就是组分的类型， 就是I分组中在第k个化学反映中所生成的系数，

代表的是在I分组中第k个化学反应中的损耗系数，rk就是在第k个反应时的速度效率。

。在这个公式中， 就是热降解服的速度常数，它是温度和溶液PH值的函数，主要的表现方程式是：

在这个方程式中，C1和C2都是很好的参考T2下的实验常数，Ea则是表示活化能。

2.数学模型的求解方法和验证。在高温泡沫的影响下，气相相对的渗透率非线性作用是非常强的，数值在计算的过程中非常容易发散，所以说在求解的时候自动采用适应隐式方程进行解答。比如说在井点网格和基本变量之间的变化就会运用较大的网格全隐式方法处理，但是在变化很小的网格中我们采用IMPES的方法进行处理。这种方法很好的保证了算法的稳定性能，也降低了计算方法的工作量，有效的提高了计算的速度。为了验证高温泡沫驱油数学模型的准确性，我们采用数学模型建立一个特定的油藏模型，在油藏模型中我们设定油藏前两年使用的采油技术是水驱动，从第三年开始在蒸汽驱动中注入浓度为1.0%的泡沫溶液，然后继续生产1000天。我们把这个模型的计算结果和CMG数值模拟软件计算的结果进行了分析对比，我们得出一个结论：数学模型计算的结果和CMG计算的结果是一样的。说明高温泡沫驱油模型的科学合理性和计算方法的安全正确性。

三、模型的应用和影响因素

1.泡沫浓度对于泡沫作用的影响。从结果我们可以看到，没有泡沫注入的驱动方式，就是蒸汽驱动的方式下，原油和蒸汽流度的差异值会很大，直接影响了原油产量的数量很低。但是我们注入泡沫之后，从图表的信息可以明显的看到气相相对的渗透率有了改善，然后就影响了蒸汽波的系数也在不断的增加，而且极大的降低了油水界面的张力，使得泡沫波影响区域的残余油量正在不断的缩减，利用这样的方法提高了原油的生产量。但是因为泡沫浓度不一样，也影响了原油的生产量。我们从图表中可以看出，当泡沫浓度较低的时候，随着浓度的增加，原油的生产量速率也非常快。当泡沫浓度大于0.5wt%的时候，随着浓度的增加，原油的增长率逐渐趋于平缓。

2.注入时间对于泡沫作用的影响。油藏含油的饱和程度直接影响泡沫的作用效果，所以说泡沫注入的时间把握非常的关键。为了很好的探究和分析泡沫注入的时间对采油效果的影响，我们分别计算了180天、360天、540天和720天的蒸汽驱动的生产量，然后我们在180天的时候再加入泡沫继续生产，一直到驱替的结束。我们从下图中可以看到，随着活性剂段塞的注入，原油的生产量随之升高，只是注入的时间不同，影响的原油生产量也不同。

活性剂溶液注入的时间越早，原油累积的生产量也会随之增多。这样的情况和初始的油藏含量有着最直接的关系。因为油藏的初始饱和度通常都是0.5，驱替一段时间过后，含油的饱和度就会低于原来的0.5，泡沫作用在这样的条件下才可以稳定的生产。如果说油藏的初始含油饱和度非常高的话，那么泡沫驱油技术在高饱和的原油生产中就不能合理的利用，并且最佳的注入时间必须往后推迟。

3.评价。在高温泡沫技术中，因为汽窜的现象形成了泡沫的封堵层，可以有效的控制蒸汽的迁移效率，很好的调整吸汽的剖面，从而增大了蒸汽波和体积，进而影响到蒸汽驱动的采油效率，最后就会影响高温泡沫技术的采油率。这种技术相比较水驱动来说，对于原油的要求性比较高，如果原油的含油饱和度比较高的话，那么水驱动的采收率就会明显不如高温泡沫。

四、总结

通过上述材料的综合分析，我们主要运用了数学模型。这种模型全面的考虑了各组的弥散和对流的情况以及表面活性的损失程度等。泡沫渗流数学模型，就非常好的考虑到了表面活性渗流的问题。模型采用了自动适应隐式计算方法进行模型的数据解答，通过计算的结果验证了算法的稳定性能，也降低了计算的工作量，有效的提高了计算的速度。

参考文献

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作者简介：李婵，职务，技术员，性别，女。