粘土水泥三相泡沫体系构建与封堵机理研究

摘要

粘土水泥泡沫堵剂体系是由粘土、水泥、表面活性剂和水在氮气作用下发泡形成的，既具备泡沫和颗粒特性，又克服了两相泡沫堵剂和颗粒堵剂的缺点，具有成本低、稳定时间长、注入性能好等特点。本文通过实验确定了最佳的粘土水泥三相泡沫体系配方（8.0wt.%粘土+0.50wt.%水泥+1.0wt.%QPJ-1，气液比为1∶1），系统考察了体系组成、温度、原油、无机盐、pH等因素对粘土水泥三相泡沫体系稳定性的影响，并对优化后的体系进行了稳定性、注入性、封堵性及与地层的配伍性等基本性能评价。本文采用可视化模型，填砂管单管实验、双管并联实验对粘土水泥三相泡沫体系的运移规律及封堵机理进行了较为系统的研究，研究发现地层孔喉的大小决定了三相泡沫的封堵形式，当孔喉直径较大时，封堵形式为三相泡沫整体封堵；当孔喉直径较小时，封堵形式为耐高温颗粒封堵和两相泡沫贾敏效应封堵两部分。同时，本文还在室内实验基础上，基于CMG数值模拟软件STAR模块针对目的区块进行了三相泡沫堵水数值模拟。结果显示，三相泡沫堵剂在普通稠油边水油藏中具有较好的降水増油效果。

目录

第一章 前 言

1.1 选题依据及研究意义

1.2 研究目的及现状

1.3 目的区块概况

1.3.1 郑411区块

1.3.2 草104区块

1.3.3 草109区块

1.4 稠油边水油藏水侵规律研究

1.4.1 稠油边水油藏水侵现象概述

1.4.2 边水侵入原因及机理

1.5 稠油边水油藏水侵特点及表现形式

第二章 实验材料与研究方法

2.1 主要实验仪器及材料

2.2 主要实验及评价方法

2.2.1 起泡性能及稳定性能评价

2.2.2 运移规律及封堵性能评价

第三章 粘土水泥三相泡沫体系构建

3.1 氮气泡沫体系耗散动力学模拟

3.1.1 引言

3.1.2 DPD 方法原理及计算思路

3.1.3 模拟结果

3.2 三相泡沫的制备

3.3 三相泡沫的形成

3.4 各组分间的相互作用

① 水泥颗粒的水化作用

② 粘土颗粒的水化作用

③ 粘土颗粒与水泥颗粒间的相互作用

④ 起泡剂与颗粒间的相互作用

3.5 三相泡沫体系配方筛选与优化

3.5.1 起泡剂种类

3.5.2 气液比

3.5.3 颗粒粒径

3.5.4 组分配比

3.6 三相泡沫体系的稳定与破灭机理

3.6.1 稳定机理

3.6.2 破灭机理

第四章 粘土水泥三相泡沫体系性能评价

4.1 基本性质研究

4.1.1 粒度分析

4.1.2 流变性

4.1.3 耐温性

4.1.4 油敏性

4.1.5 盐敏性

4.1.6 耐酸碱性

4.2基本性能评价

4.2.1 稳定性

4.2.2 注入性与封堵性

4.2.3 与地层的配伍性

第五章 粘土水泥三相泡沫体系的运移规律及封堵机理研究

5.1 运移规律

5.1.1 均质地层

5.1.2 非均质地层

5.1.3 双管并联实验

5.2 封堵机理

5.2.1 理论研究

5.2.2 可视化实验研究

5.2.3 非均质单管实验

第六章 三相泡沫堵水数值模拟

6.1 稠油边水油藏数值模拟模型

6.1.1 数值模型的建立

6.1.2 模型生产历史

6.2 堵水数值模拟

6.2.1 关水淹井

6.2.2 三相泡沫堵剂堵水

6.3 三相泡沫堵剂堵水优化设计

6.3.1 堵剂用量

6.3.2 堵剂注入方式

6.3.3 堵水时机

6.3 三相泡沫堵剂堵水适应性评价

6.3.1 渗透率变异系数

6.3.2 高渗透条带宽度

6.3.3 原油粘度

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢