考慮氣相動(dòng)態(tài)變化的泡沫油數(shù)值模擬研究

張艷玉，崔國(guó)亮，孫曉飛，段學(xué)葦，胡文濤

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266580；2.中海油能源發(fā)展工程技術(shù)分公司，天津300452）

出砂冷采稠油油藏具有較高的采收率、采油速度和較低的生產(chǎn)氣油比，泡沫油是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的重要原因［1］。泡沫油形成的動(dòng)態(tài)過程主要涉及氣相成核、成長(zhǎng)以及氣泡聚并與連通，氣泡生長(zhǎng)過程復(fù)雜，一方面受過飽和壓力影響，另一方面隨時(shí)間變化而變化［2］。前人針對(duì)超稠油非常規(guī)溶解氣驅(qū)現(xiàn)象提出了系列數(shù)學(xué)模型［3-5］，包括擬泡點(diǎn)模型、分流量模型、粘度降低模型及改進(jìn)的溶解氣驅(qū)模型，但這些模型均不能完全表征泡沫油機(jī)理，對(duì)泡沫油的生產(chǎn)預(yù)測(cè)具有較大的局限性。為了準(zhǔn)確描述稠油油藏泡沫油的滲流特征，在考慮壓力對(duì)過飽和度影響、時(shí)間對(duì)非平衡參數(shù)影響以及氣相變化對(duì)泡沫油參數(shù)影響的基礎(chǔ)上，建立泡沫油動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合泡沫油壓力衰竭實(shí)驗(yàn)研究泡沫油的滲流特征。

1 稠油溶解氣驅(qū)中的泡沫油機(jī)理

地層壓力低于泡點(diǎn)壓力后會(huì)產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象，促使原油中的溶解氣逐步分離產(chǎn)生逸出氣，隨著開發(fā)時(shí)間的變化和壓力的進(jìn)一步降低，一部分逸出氣形成離散氣伴隨油相一起運(yùn)移。這些含有離散微氣泡的油氣混合體系即為泡沫油，諸多離散微氣泡的潤(rùn)滑作用可有效降低泡沫油粘度，微氣泡的膨脹作用可以維持地層壓力，同時(shí)降低氣相流度和生產(chǎn)氣油比。離散微氣泡隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸變大，最終離散氣聚并形成連續(xù)的自由氣，油藏中出現(xiàn)泡沫油和自由氣兩相滲流現(xiàn)象［6］。……