一种基于凝胶泡沫的数值模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油藏数值模拟技术应用领域，尤其涉及一种基于凝胶泡沫的数值模拟 方法。
【背景技术】
[0002] 泡沫（例如空气泡沫、氮气泡沫、二氧化碳泡沫等）调驱作为一种提高采收率的方 法在众多油田都得到了广泛的应用。但是在实际应用过程中，相关人员发现：普通泡沫封堵 能力有限，当遇到渗透率较大的窜流通道时，普通泡沫并不能有效封堵。另外，可以在封堵 渗透率较大的窜流通道上使用主要堵剂类型为冻胶类，冻胶虽然具备较好的封堵能力，但 是注入能力较差且经济成本较高。凝胶泡沫作为介于普通泡沫与冻胶之间的堵剂类型，兼 具了普通泡沫注入性能优异经济成本较低和冻胶封堵能力强的双重特点，但现有技术中没 有基于凝胶泡沫的数值模拟方式，无法为凝胶泡沫作为堵剂的实际应用提供支持。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于凝胶泡沫的数值模拟方法，以解决现有技术中没有 基于凝胶泡沫的数值模拟方式，以致于无法为凝胶泡沫作为堵剂的实际应用提供支持的问 题。
[0004] 本发有中一种基于凝胶泡沫的数值模拟方法包括：
[0005] 步骤1，构建油田或模拟油田实验装置的数学模型，将所述数学模型设置为3相9 组分形式，所述3相包括水相、油相和气相；所述9组分包括水、油、氮气、起泡剂、普通泡沫、 聚合物、交联剂、凝胶、凝胶泡沫；为各组分浓度设置初始值，为所述数学模型中的压力设置 初始值，为各组分粘度设置初始值，设置凝胶泡沫生成反应的反应速率和凝胶泡沫破灭反 应的反应速率，设置普通泡沫生成反应的反应速率和普通泡沫破灭反应的反应速率，设置 油水相对渗透率曲线以及气油相对渗透率曲线；设置时间步长和时间步数，以所述时间步 长和所述时间步数循环执行步骤2至步骤5 :
[0006] 步骤2,求解水相压力方程，油相压力方程，气相压力方程；
[0007] 步骤3,计算气相流速和凝胶泡沫液膜张力；其中，凝胶泡沫液膜张力为凝胶泡沫 内的气相压力与凝胶泡沫外壁的水相压力的差；
[0008] 步骤4,比较所述气相流速与临界流速的大小，在比较结果为所述气相流速大于 所述临界流速时执行泡沫生成反应；并且，比较凝胶泡沫液膜张力与临界压力的大小，并在 比较结果为所述凝胶泡沫液膜张力大于所述临界压力时执行泡沫破灭反应；其中，所述泡 沫生成反应包括普通泡沫生成反应和凝胶泡沫生成反应；将所述普通泡沫生成反应设置为 以下方式：由水、氮气、起泡剂生成普通泡沫；将所述凝胶泡沫生成反应设置为以下方式： 由水、氮气、起泡剂、交联剂、聚合物生成普通泡沫；所述泡沫破灭反应包括普通泡沫破灭反 应和凝胶泡沫破灭反应；将所述普通破灭生成反应设置为以下方式：由普通泡沫分解为氮 气、水、起泡剂；将所述凝胶泡沫生成反应设置为以下方式：由凝胶泡沫分解为水、氮气、起 泡剂、凝胶；
[0009] 步骤5,求解各组分浓度和各组分的粘度；修正凝胶泡沫的粘度和普通泡沫的粘 度，修正所述气油相对渗透率曲线。
[0010] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0011] 所述凝胶泡沫生成反应的反应速率的设置方法为：根据不同时间步的凝胶泡沫的 粘度的变化，设置凝胶泡沫的反应速率，具体为：根据实验数据获得相邻时间间隔相同的N 个时间点上的N个凝胶泡沫粘度，根据所述N个时间点与所述N个凝胶泡沫粘度，确定所述 凝胶泡沫生成反应的反应速率的值，使所述反应速率作为拟合函数的一参数使所述拟合函 数在时间点与凝胶泡沫粘度此两个坐标轴上能够拟合所述N个凝胶泡沫粘度，所述N为大 于1的整数。
[0012] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0013] 所述步骤1中设置气油相对渗透率曲线的过程中包括：将气相相对渗透率设置为 原始气相相对渗透率；
[0014] 所述步骤5中还包括：通过气相相对渗透率修正系数R对气相相对渗透率数值进 行修正，所述步骤5中还包括：判断普通泡沫或凝胶泡沫破灭时，将气相相对渗透率设置为 原始气相相对渗透率。
[0015] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0016] 获取所述气相相对渗透率修正系数R的方法包括：通过室内实验测试得到不同渗 透率的凝胶泡沫残余阻力系数，根据所述凝胶泡沫残余阻力系数通过历史拟合方法确定所 述气相相对渗透率修正系数R。
[0017] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0018] 根据下述方法对所述气相相对渗透率进行修正：
[0019] 满足
或cws>cwslim时，根据下述公式修正：
[0020] 满足& >(C+4或Cws彡cwslim时，根据下述公式进行修正：
[0022] 式中，为修正前的气相相对渗透率，为修正后的气相相对渗透率，< 为临界 含水饱和度，Cwslim为存在泡膜的最低起泡剂浓度，e为饱和度小范围变化量，SWS含水饱 和度也称为水相饱和度，Cws为起泡性剂浓度。
[0023] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0024] 所述气相相对渗透率修正系数R是80至106范围内的一个值。
[0025] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0026] 所述气相相对渗透率修正系数R的值为86。
[0027] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0028] 通过实验方法获得所述普通泡沫破灭反应的反应速率和所述凝胶泡沫破灭反应 的反应速率，具体包括：
[0029] 打开循环水浴锅并加热到80至100摄氏度之间，连接循环水浴锅和起泡仪；
[0030] 配制起泡剂溶液10-30毫升；
[0031] 向起泡仪注入所述起泡液；
[0032] 按照10至30毫升每分钟的速度注入氮气，气液比为1 : 1至2:1之间，观察普通 泡沫和凝胶泡沫的起泡情况，记录普通泡沫和凝胶泡沫的起泡体积及半衰期，重复测量多 次，取测量到的多个半衰期取平均值，得到普通泡沫的半衰期和凝胶泡沫的半衰期，根据所 述普通泡沫的半衰期计算得到所述普通泡沫破灭反应的反应速度，根据所述凝胶泡沫的半 衰期计算得到所述泡沫破灭反应的反应速度。
[0033] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0034] 设置所述普通泡沫破灭反应的反应速率的值位于0. 01至0. 012范围内，
[0035] 设置所述凝胶泡沫破灭反应的反应速率的值位于0. 001至0. 003范围内。
[0036] 进一步地，本方法还可以具有以下特点：
[0037] 设置所述普通泡沫破灭反应的反应速率的值为0. 011，
[0038] 设置所述凝胶泡沫破灭反应的反应速率的值为0. 002。
[0039] 本发明的基于凝胶泡沫的数值模拟方法，在引入凝胶泡沫的基础上建立了用于调 驱分析的数学模型，提出了有效表征凝胶泡沫调驱的数值模拟方法，为油藏进一步提高采 收率的数值模拟提供了有效的方法和途径。
【附图说明】
[0040] 图1是本发明中基于凝胶泡沫的数值模拟方法的流程图。 具体实施例
[0041] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要 说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0042] 本方法包括：
[0043] 步骤1，