考虑启动压力梯度变化的低渗透油藏表面活性剂驱油数值模拟理论研究

全国低渗透油藏储量达210亿吨，目前仍采用注水开发，启动压力高，水驱油效率低，水驱采收率只有百分之十几，绝大部分石油滞留于油层中。大庆低渗透油田矿场试验表明，表面活性剂驱油能够降低启动压力，提高采收率5％以上，具有广泛的应用前景。由于表面活性剂成本较高，需要一套考虑启动压力梯度变化的数值模拟理论来优化注入方案，提高开发效果的经济效果，因此，该课题具有重要的理论与现实意义。 .本课题将综合运用渗流力学、物理化学、数值计算等多学科理论知识，采用实验分析、数值计算等手段，深入系统地研究低渗透油层注表面活性剂驱油条件下流体间、流体与固体间界面张力变化及对启动压力梯度和驱油效率的影响，寻找启动压力梯度与界面张力、渗透率、孔喉比、形状因子等参数间的关系式，建立低渗透油藏表面活性剂驱油渗流力学数学模型，推导合适的求解方法，为低渗透油藏表面活性剂驱油指标预测和方案优化提供理论依据。

本课题应用核磁共振方法、CT结构扫描方法，压汞方法、岩心解剖方法和扫描电镜方法研究了低渗透油藏的孔隙特征，对低渗透油藏孔隙结构的特征参数进行了分析，在此基础上研究了低渗透油藏的非达西渗流特征，对低渗透油藏启动压力进行了测定，对影响启动压力的因素进行了分析，并建立了低渗透油藏流体在几种岩心孔道渗流的模型。对低渗透油藏表面活性剂渗流机理进行了研究，筛选出了适合大庆油田低渗透油藏的表面活性剂体系，进行了表面活性剂体系的吸附实验、润湿性实验、降低启动压力的实验和相对渗透率实验，对表面活性剂渗流机理进行了分析，深入系统地研究低渗透油层注表面活性剂驱油条件下流体间、流体与固体间界面张力变化及对启动压力梯度和驱油效率的影响，根据室内实验的结果和表面活性剂渗流特征，建立了考虑启动压力的低渗透油藏表面活性剂驱数学模型，并对模型进行了求解，编制了低渗透油藏表面活性剂驱数值模拟软件，并在大庆油田榆树林区块和朝阳沟区块进行了表面活性剂驱方案优选和开发指标预测，为低渗透油藏表面活性剂驱油指标预测和方案优化提供理论依据。.由于目前化学驱数值模拟均没有考虑启动压力梯度的变化，对于低渗透油藏表面活性剂驱油过程中，启动压力梯度降低的渗流机理缺乏理论认识和相关的数学表达式。本课题研究了低渗透油藏表面活性剂驱油条件下启动压力梯度变化的主要影响因素，建立了低渗透油藏启动压力的数学模型，确定了启动压力梯度与主要影响因素之间的定量数学关系式；在此基础上，建立了考虑启动压力梯度变化的表面活性剂驱油非达西渗流数学模型，并给出了最佳的数值解法，在理论和方法上具有一定的创新性，在应用中具有很强的实用性。