电场作用下表面活性剂在多孔介质中传质动力学特性研究

As a promising technology for enhanced oil recovery, a large amount of attention has been putting on electrical enhanced oil recovery because of its advantages as less damage to reservoirs , no pollution to the environment, et al. Up to now, some experience has been accumulated through the laboratory experiments and field tests at home and abroad. However, combined with electric technology, many areas are still blank such as the migration of surfactant in porous media under the electric field and the coupling mechanism between the electric field and seepage field. In this paper, new surfactants are prepared, the surfactant systems are optimized that has a strong activity and reservoir adaptability under the electric field, then the surfactant flooding theory model under the electric field is established to study on the adsorption-diffusion kinetics mechanism of surfactant ions. Combined with core flow and flooding experiments at lab, the convection- dispersion model of oil, water and surfactant in porous media under the electric field is established considering the adsorption effect. COMSOL Multi-physics software is used for numerical solution to study on the scale effect of surfactant dispersion under the electric field and also its effect on enhanced oil recovery. The results provide important theoretical support and technical guidance for the surfactant flooding under the electric field.

外加电场驱油技术具有对储层损害较小，对环境不造成污染等优势，成为备受关注的一项提高采收率技术。国内外已开展了一些室内研究及现场试验，并积累一定的经验。但结合外加电场技术，研究外加电场作用下表面活性剂在多孔介质中的运移规律以及电场、流体渗流场的耦合作用机制等方面还是尚待研究的领域。本课题制备新型表面活性剂，优选在外加电场下具有较强活性和油藏适用性的表面活性剂体系，建立外加电场作用下表面活性剂驱油理论模型,研究外加电场作用下表面活性剂离子的吸附扩散动力学机理。结合室内岩心流动实验和驱油实验，建立考虑吸附效应的油、水及表面活性剂在外加电场作用下多孔介质中的对流-弥散模型，利用COMSOL Multi-physics软件数值求解，研究外加电场作用下表面活性剂弥散的尺度效应及其对提高原油采收率的作用。研究结果为外加电场作用下表面活性剂驱试验提供重要的理论支持和技术指导。

基于电动现象和储层孔隙度的理论知识，建立了电场作用下孔隙介质中两相渗流的数学模型。通过对有限元求解方法的研究，推导出两相渗流时的压力有限元模型和孔隙度有限元模型。在压力和外加电场均为定值时，渗流速度随着外加电场的增大而增大，且孔隙半径越小，流速随电压差增加的越明显。.（1）可控电场对储层岩石性质的影响.通过进行x衍射分析实验，研究可控电场施加前后油储岩石矿物晶体晶层间距和矿物含量的变化；借助于激光粒度仪分析实验来研究可控电场施加前后矿物颗粒体积的变化；可控电场施加前后驱替液的分析来研究驱替液中离子成分的变化；利用Amott法来研究油层岩心的润湿性的变化，总结实验规律，揭示可控电场对提高驱油效果的作用机理，并评价可控电场方法对提高裂缝性低渗透油藏驱油效果的适用性。.（2）可控电场对储层渗流规律的影响.通过室内物理模拟实验，分析不同电位梯度情况下油水相对渗透率、含水率、采收率等变化；通过室内物理模拟实验，分析不同离子组成驱替液在可控电场施加前后油水相对渗透率、含水率、采收率等变化；通过室内物理模拟实验，分析不同驱替液矿化度在可控电场施加前后油水相对渗透率、含水率、采收率等变化。分析实验现象，总结实验规律，研究可控电场情况下的裂缝性低渗透储层中油水渗流规律。.（3）建立可控电场下多孔介质中油水两相渗流模型，研究可控电场对采收率的影响.结合实验得到的裂缝性低渗透储层中油水渗流规律，构建可控电场作用下裂缝性低渗透储层中油水两相渗流数学模型，修正系数以及边界和初始条件；利用 Multiphysics任意多物理场直接耦合分析软件，求解可控电场作用下裂缝性低渗透储层中油水两相渗流数学模型，综合研究可控电场对采收率的影响。.（4）可控电场提高裂采收率模拟试验及经济比较.建立试验井的可控电场，利用Matlab及ANSYS软件得到试验井可控电场的模型并对试验井可控电场进行模拟仿真，根据模拟结果建立地面控制系统和井下传输系统。做了经济比较。