注蒸汽驱油过程多场耦合火用传递的基本规律及驱油机理研究

以火用传递描述和分析多场耦合驱替过程，可通过引入统一目标-驱动火用，使该类问题得以简化求解。本项目旨在深入研究多场耦合驱油过程的火用传递基本规律，进而运用火用传递理论对注蒸汽驱油过程进行深层剖析，揭示注蒸汽域多场耦合的驱油机理，主要包括建立注蒸汽油藏多孔介质内油、汽、水多相流体多场耦合的火用平衡数学模型，基于非平衡态热力学推导注蒸汽驱油过程多场耦合的火用传递线性唯象方程组，给出驱油域动力势场、阻力势场及目的势场的具体组成结构，确定驱油域火用传递的动力势场之间、阻力势场之间及动力与阻力势场之间三个方面的耦合分析指标体系，最后对典型蒸汽驱过程进行火用传递分析的数值模拟及应用研究。该申请项目具有融合多学科相关理论，推进交叉边缘学科火用传递理论发展、丰富火用传递研究内容的作用；研究取得的多场耦合驱油机理，可为稠油油田生产企业制订科学开采方案、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稠油开采方法，目前世界上80%以上的稠油均是通过此种方法开采出来的。以热力学的角度分析油藏驱油过程，将热力学火用概念引入油藏驱动过程，应用能的传递和转换理论（热力学一、二定律）来分析驱油过程用能的合理性和有效性，为统一描述多场耦合驱油机理提供了新的解决思路。本项目针对注蒸汽油藏多孔介质中多场耦合的火用传递基本规律开展研究，完成了以下内容：1、以各基本平衡方程为前提，补充油藏的热—水力—力学本构关系，综合运用非平衡态热力学、渗流力学、传热学、岩石力学等学科知识，建立了一个针对注蒸汽油藏多孔介质内油、汽、水多相流体多场耦合的火用平衡数学模型。2、以注蒸汽油藏多孔介质内不可逆熵产率为核心，建立了反映多场耦合火用传递过程动力、阻力、速率之间关系的线性唯象方程，并求得各本征火用传递系数的变化规律，探讨了注蒸汽驱油过程不同形式火用之间的转换和传递规律及火用损机制。3、从普通物理、渗流力学及不可逆热力学的角度，全面总结多相流体在油藏多孔介质中由不同驱动势场引发的流动类型，深入研究了火用传递对注蒸汽驱油过程的物理释义，得到驱油域动力势场、阻力势场及目的势场的具体组成结构。并由此构建了注蒸汽驱油过程动力势场之间、阻力势场之间及动力与阻力势场之间的火用传递多场耦合评价指标体系，并对典型蒸汽驱过程进行火用传递分析的数值模拟及应用研究。研究成果获得2项奖励，取得国家专利7项，发表论文31篇，培养博士研究生3名，硕士研究生7名。