注蒸汽多场耦合驱油机理的多层次描述与分析

注蒸汽是最为有效的热采方法，目前世界上80%以上的稠油均是通过此种方法开采出来的。深入研究注蒸汽驱油过程的多场耦合机制，在保证经济效益的前提下，以提高油藏的动用程度和采出效率，是目前热驱实践亟待解决的主要问题之一。本项目针对蒸汽驱油过程中油藏多孔介质多相、多组分流体的多场耦合驱油机理开展研究，包括建立注蒸汽驱油过程热-水力-力学-传质耦合的数学模型、划分注蒸汽驱油域动力势场与阻力势场的结构组成、构建动力势场与阻力势场形成的多层次耦合驱油的评价体系、数值模拟及相关实验研究等方面。本项目研究对象属于多孔介质内多相、多组分流体的热-水力-力学-传质耦合的复杂热物理问题，研究内容具有重要理论意义和学术价值，研究成果将推进耦合研究的进一步发展。同时，将为油田制订科学开采方案、提高油藏开采效果、降低开采成本，提供理论及技术支持。

注蒸汽是最为有效的热采方法，目前世界上80%以上的稠油均是通过此种方法开采出来的。深入研究注蒸汽驱油过程的多场耦合机制，在保证经济效益的前提下，以提高油藏的动用程度和采出效率，是目前热驱实践亟待解决的主要问题之一。本项目针对蒸汽驱油过程中油藏多孔介质多相、多组分流体的多场耦合驱油机理开展研究，完成了以下内容：1、在补充油藏热—水力、热—力学及热—传质等本构关系的基础上，结合质量、动量、能量等守恒定律建立了注蒸汽驱油过程热-水力-力学-传质耦合的数学模型。2、以渗流运动规律为基础，辅以非平衡态热力学及普通物理的相关理论，划分了注蒸汽驱油域动力势场与阻力势场的结构组成，即以流速场为核心的势场组成结构为，流速场为目的势场，压力场与重力场是并行的动力势场；压力场的阻力势场是渗透率和粘度场，重力场的阻力势场为渗透率、粘度场及密度场。对于其他复杂渗流，同样可以渗流基本规律为基础，判断势场的动力学特性。3、在划分热采动力学势场组成结构基础上，将驱油过程的多场耦合机制归纳为三个层次，即动力势场间的耦合，各动力势场在驱动方向上耦合传递得越远，传递得越快，驱油效率和速率也会越高；动力势场与阻力势场的耦合，耦合的效果着眼于对原油宏观运移速率的作用效果；阻力势场间的耦合，找到其中对总阻力影响程度最大者，对于改善驱油效果具有重要的实际意义。将耦合关系量化研究，由此构建了动力势场与阻力势场形成的多层次耦合驱油的评价体系，并对典型注蒸汽驱油多层次机理进行了应用分析研究。研究成果获得7项奖励，取得国家专利8项，发表论文27篇，被EI等检索10篇，培养博士研究生4名，硕士研究生5名。