一種水驅剩余油分布實驗相似方法的探討

1、一種水驅剩余油分布實驗相似方法的探討摘要：目前運用于物模驅油實驗主要的相似方法是通過方程分析、量綱分析等方法，根據(jù)運動方程、連續(xù)性方程等方程及量綱推導、分析出主要的相似準數(shù)，從而指導實驗設計、數(shù)據(jù)處理與解釋。這種方法所得出的相似準數(shù)較多，對模型制作要求相對較高，實現(xiàn)起來難度較大。本文從水驅剩余油分布規(guī)律及開發(fā)效果的研究角度出發(fā)，運用幾何法與方程法結合的方法，推導、分析出在巖心、流體主要性質相同的情況下，滲流的真實速度（運動速度）相等、幾何尺寸成比例變化，便可得到一種新的相對簡易的相似轉化方法。該方法從忽略重力、毛管力到考慮重力、忽略毛管力，以及考慮重力、毛管力的角度分別進行探討。從中得出在忽略

2、毛管力的情況下，滿足注入量與模型截面積成比例的情況下，可實現(xiàn)運動速度相等；不忽略毛管力的情況下，則需適當擴大按上述方法求取的注入量。關鍵詞：速度相等，相似推導，幾何法，方程法study of similarity method for remaining oil distribution in water flooding experimentabstract: the main similarity method used in physical flooding test currently is developed by equation analysis and dimensional

3、 analysis methods etc, according to motion and continuity equations and the main similarity criteria analysis to guide experimental design, data analysis and interpretation. but similarity criteria derived by this method demands much high on model making, which is difficult to achieve. according to

4、the research on remaining oil distribution after water displacement and the development performance , this paper uses geometry method combined with the equation method, develops the equality of movement velocity and geometry in proportion under the same feature condition of the core and the fluid an

5、d so on.this method is analyzed from condition that gravity is neglected and capillary force, or gravity is considered, to condition that gravity and capillary force angles is considered. conclusions come that: neglected the capillary force, velocity can be equal if the injection is proportional to

6、cross-sectional area of the model; considered the capillary force, injection volume obtained with the above method needs to be expanded. key words: equality of velocity; similarity criteria；geometric method；equation method引 言物模實驗在驅油機理研究、剩余油分布研究、指導油田開發(fā)等領域有重要作用。而其對于水驅油剩余油分布、開發(fā)效果等模擬礦場油藏開發(fā)情況的研究，則需要一種的轉化

7、方法，即相似原理，才能實現(xiàn)室內(nèi)大小有限的物模裝置模擬礦場油藏，并使得到的實驗數(shù)據(jù)能夠有效地指導礦場開發(fā)。油藏物模相似轉換方法涉及諸多復雜的因素，如多相多組分流體、孔隙形狀各異的多孔介質、各種物理化學過程等1。這些因素使得相似條件非常復雜。本文從剩余油分布及開發(fā)效果的研究角度出發(fā)，運用幾何法與方程法結合的方法推導、分析出一種在巖心、流體主要性質相同（出自同一體系）的情況下的相對簡單的相似轉化方法，為渤海sz36-1油田剩余油分布實驗研究實驗設計提供了理論依據(jù)。1 幾何方法與方程方法結合推導相似準則假設條件2：1）不考慮油藏巖石及流體的可壓縮性；2）所選模型的巖心及流體性質、初始含油飽和度與原型模

8、型相同；流體體系只考慮油水兩相，且忽略油氣兩相轉化；3）巖石孔隙、滲透性各向同性；4）忽略由于分子擴散和熱擴散引起的傳熱傳質。1.1 運動速度是運動規(guī)律相似的重要參數(shù)由含水率方程3：（1）因為巖心、流體性質相同，相滲曲線相同，所以根據(jù)式（1）可以視兩個模型的為同一曲線。由buckley-leverett 飽和度分布方程4：（2）以此得出飽和度分布方程中通過任一截面在某時刻的平均運動速度可寫為：，將其代入式（2）， 并對時間求導，得到：（3）由式（3）看出，飽和度分布與時間、幾何位置及運動速度皆有關。三者的關系是：如果相似模型任一點運動速度相同，時間與幾何尺寸成正比，則飽和度分布方程相似。1.2

9、 忽略重力、毛管力情況下實現(xiàn)運動速度相等首先以二維平面模型為例（見圖1），基本參數(shù)見表1。模型a長度，寬度，高度，注入量，參數(shù)值llhq表1 模型及實驗參數(shù)表模型是均質模型，且與流體均不可壓縮，根據(jù)連續(xù)性原理，在t內(nèi)通過任一距端點為距離的垂直注采端連線的截面流量q相同，其中。注入端a生產(chǎn)端a中截面截面a1截面a2圖1 二維平面模型示意圖則模型的截面a1、a2處平均瞬時v1、v2分別為：（4）（5）其中為a截面上的波及系數(shù)，該模型為1/4五點法均勻井網(wǎng)，且油水流度比m5相等，所以井網(wǎng)見水時波及系數(shù)67皆為，即： （6）其中，、分別表示為兩個模型距中截面處距離。模型為均質模型，求取波及系數(shù)的方程相

10、同，因此當時，則，即幾何比例對應處截面的波及系數(shù)相等，將該結論與式（4）、（5）、（6）綜合得出：當時，； 則在此條件下取兩個模型任一相對應的截面a2、b2處的平均運動速度之比相等。不同比例模型幾何位置相對應截面的平均運動速度皆相同： （7）其中，、分別表示為兩個模型某截面處離截面中點位置為時的運動速度，如果它們的幾何位置處于相應比例處，則由式得： 。由此可實現(xiàn)模型相對應的每一點的運動速度相等。1.3 考慮重力、忽略毛管力情況下實現(xiàn)運動速度相等考慮重力的油水相運動方程8為： ， ；選取幾何成比例模型中任一幾何位置對應的兩點，調(diào)節(jié)注入量使平面運動速度相等，方法前面已有論述。此處著重描述縱向運動速

11、度（以油相為例）：z向： （8）x向： （9）其中，因為模型滲透率各向同性，則：，則不同模型幾何位置對應處的z向與x向運動速度之比分別為：（10）（11）待添加的隱藏文字內(nèi)容3平面x向運動速度相等，需滿足，即：。由式（11）得知，z向運動速度相等，需要滿足：，結合式（10）分析，如果滿足，其中，滿足，則可實現(xiàn)不同模型對應處的運動速度相等：。1.4 考慮重力、毛管力情況下實現(xiàn)運動速度相等考慮重力、毛管力的滲流達西方程9：油相： （12）水相： （13）兩種不可溶流體之間考慮毛管力10方程：（14） （15）其油相運動速度之比（考慮毛管力影響，若油相x向運動速度相等，因y、z向也各成比例，所以同樣

12、相等）為：（16）因為實驗室模型遠遠大于礦場實際的，模型油相運動速度相等。所以在考慮重力、近似考慮毛管力的情況下，滿足油相運動速度相等，應當適當提高相似注入量。2 相似方法應用2.1 運動速度相等對于兩個相同巖心、流體性質、幾何相似的模型中，如果滿足：，則可實現(xiàn)運動速度相等，實現(xiàn)相似轉換，所以主要從排量、幾何尺寸方面進行轉換。2.2 渤海sz36-1油田剩余油分布實驗相似轉化目前渤海sz36-1油田剩余油研究的目標區(qū)域油層厚度為54.9m，井距350m，注入量為579m3/d，實驗模型長寬高為：60mm60mm3mm，按照計算，則通過運動速度相等所求的實驗排量為0.19ml/min，而考慮毛管

13、力的情況下，應當適當提高排量。根據(jù)理想模型數(shù)值模擬研究，建議提高1.5倍，即設計排量為0.28ml/min。模型其他滲透率、孔隙度等主要參數(shù)皆與現(xiàn)場相同，從而實現(xiàn)礦場到實驗模型的轉化。該方法首先有效規(guī)避了考慮嚴格幾何厚度相似所帶來的困難，如在多層合采的實驗中，單層厚度過薄而無法實現(xiàn)，同時又滿足重力影響的研究；其次，與其他相似方法相比11，要求巖心、流體的主要性質相同（出自同一體系），不用篩選、復配不同體系參數(shù)，大大降低了相似轉化的實現(xiàn)難度。3 結 論（1）運動速度相等的相似方法主要適用于巖心、流體性質相同的模型體系中，在考慮重力、近似考慮毛管力的條件下的水驅油剩余油飽和度分布、開發(fā)效果等實驗研

14、究中。模型相同因素較多，這在一定程度上簡化了對模型參數(shù)、流體參數(shù)選取的要求。（2）在可忽略重力影響的條件下，可適當放松模型厚度的幾何相似要求。（3）在考慮毛管力的情況下，應該適當擴大相似注入量，以近似滿足油相運動速度相等。（4）運動速度相等的相似方法的實驗驗證、毛管力影響及對于非均質模型相似的推導有待進一步探討。參考文獻1 李宜強，孫連榮，楊鳳波等. 三元復合驅物理模擬相似原理j. 大慶石油學院學報.2003，27(2)：89-92 2 李宜強，張素梅，劉書國等. 泡沫復合驅物理模擬相似原理j.大慶石油學院學報.2003，27(2)：93-953 張建國，雷光倫，張艷玉.油氣層滲流力學m .東營：石油大學出版社.2002，28294 孔祥言.高等滲流力學.中國科學技術大學出版社m.1999，3233255 姜漢橋，姚軍，姜瑞忠.油藏工程原理與方法m.石油大學出版社.2000，22266 李宜強，隋新光，李潔等.縱向非均質大型平面模型聚合物驅油波系數(shù)室內(nèi)實驗研究j.石油學報.2005，26(2)：77-847 王家祿.油藏物理模擬m.北京：