化学驱数模模拟技术课件

1、一、前言 二、认识油藏 三、室内试验 四、数模研究 五、跟踪模拟 六. 数模实例,化学驱油实施方案如何产生？,我国东部油田的开发形势 化学驱油的重要性 化学驱油的成就与潜力 化学驱油对数模的依赖性 化学驱油对数的作用 化学驱数模技术的发展,一、前言,老油田进入高含水期和特高含水期。 新发现储量的产能不能弥补水驱产量的递减。 化学驱油产量占比例越来越大。 聚合物驱矿场越来越多，发展空间小。 稳产形势严峻。,我国东部油田的开发形势,化学驱油的可行性。（从室内试验到矿场应用、十五年技术和经验积累比水驱增加12-20%采收率、比聚合物驱增加5-15%采收率）。 国际油价的因素。 最大限度地开发地下石油资源。 稳产挖潜的需要。 巨大的经济效益。,2.化学驱油的重要性,3.化学驱油的成就与潜力,成就： 化学驱油技术越来越成熟，从试验区到大型矿场工业化应用产量逐年增加;化学驱油矿场越来越多；数值模拟技术发展迅速。 潜力： 还有不少一类油藏未开展化学驱,聚合驱油藏还可进行化学驱；二三类油藏不少也具备化学驱的条件，新开发的油藏可提前开展化学驱；化学驱的各种技术还在发展。,4.化学驱油对数模的依赖性,化学

2、驱油技术复杂，影响因素多，必须进行一系列的科学研究和试验。 过程不可逆，失误无法挽救。 物理模拟周期长，耗费大。 数模速度快耗费少，精度高，定量分析。 化学驱油方案对数模的依赖性极大。 必须具备好的，能不断发展提高的用户使用方便的化学驱数值模拟软件。,5.化学驱数模的作用,化学驱油实施方案优选。（浓度配方优选 、段塞大小优选、注入方式优选、注入速度优选） 效果预测与经济评价 参数敏感性分析 机理研究,6.化学驱数模技术的发展,矿场应用能力的发展。 解法的发展（化学方程解法）。 物理化学现象的数学模型的发展与改进。 数模参数与室内试验贴近。 前后处理技术的发展。,二.认识油藏（在水驱基础上）,基本情况,1.水 2.油 3.非均质性,1.水,1.水 粘度 密度 压缩系数 化学离子含量,2.油 粘度 密度 压缩系数 石油酸酸度 酸值大适合注碱 石油酸的性质,2.油,化学驱数值模拟是精细数值模拟，必须对油藏通过建模进行精细油藏描述描述，得到地质属性的精细分布。,3.非均质性,化学剂筛选 驱油试验 碱试验 表面活性剂试验 聚合物试验,三.室内试验,化学驱油涉及三种可能注入油层的化学剂：碱、表面活

3、性剂 、聚合物。 化学驱油的效果不但与化学剂的性质有关，还与油藏有关。所以需要针对进行化学驱油的油藏，做试验筛选化学剂。各种化学剂一般有许多型号，同一型号也有许多厂家同时生产，型号和厂家的选择十分重要。,化学剂筛选,根据油藏的地质情况和室内驱替试验的效果对比，选择使用强碱（NAOH）或弱碱（NA2CO3）,或者选择不注碱。,1.1碱的筛选,收集各种表面活性剂的成熟样品，样品的名称、代号、生产厂家、价格。 用注入水种地层油配制各种样品的表面活性剂体系，浓度0.05-0.5%。用旋转滴界面张力仪测定油水界面张力，并测定其稳定性，粗选出界面张力低、稳定性好、价格适合的表面活性剂。 如果确定注碱，上述样品体系应加入一定浓度的碱。 筛选表活剂的标准：界面张力、稳定性、配伍性、吸附。,1.2表面活性剂筛选,用注入水配制聚合物溶液，用粘度测出粘浓曲线。 根据粘浓曲线，粘度的稳定性和价格综合分析，选出合适的聚合物。 筛选聚合物的标准：粘度、稳定性、耐盐性、耐高温、配伍性。,1.3聚合物筛选,驱油试验也叫岩芯驱替试验。取油藏的实际岩芯制做驱油装置，然后进行化学驱油的物理模拟。通过若干次的物理模拟，根据效

4、果对比，可以确定： 注入化学剂的最佳浓度配方 最佳注入段塞大小 最佳注入方式 最佳注入速度 最佳注入时机等,2.驱油试验,为化学驱数值模拟准备关于碱的参数。 石油酸酸值的测定 石油酸当量的测定 石油酸溶水系数的测定 地层水化学离子浓度的测定 注入水 PH值影响吸附参数的测定。,3.碱试验,石油酸酸值的测定方法：滴定法 取1克油样，用KOH滴定，当滴入X毫克的KOH时，原油呈中性，则石油酸的酸值即为X 石油酸当量的测定 用测分子量的方法,3.1石油酸酸值和当量的测定,石油酸水溶系数的测定 只有溶解于水的石油酸才能与碱发生反应产生表面活性剂，所以必须测定石油酸溶解于水的系数。 方法：让原油与水充分混合后，测定水中的石油酸的浓度，可能计算出石油酸的溶解系数。,3.2 石油酸水溶系数测定,地层水化学离子浓度的测定（常规方法） 注入水化学离子浓度的测定（常规方法） PH值影响吸附参数的测定 PH值对表活剂、聚合物吸附影响。,3.3碱参数的测定,PHC、 PHT的测定方法（过程复杂） 不断增加水的PH值，开始减少吸附时的PH为PHC，基本无吸附时的PH为PHT. 参考值：PHC=7.22,PHT=

5、11.25,4.表面活性剂试验,为化学驱数值模拟准备关于表面活性剂的参数 界面张力变化曲线测定 表面活性剂吸附曲线测定,4.表面活性剂试验,界面张力变化的曲线测定 试验仪器：界面张力计 试验方法：在样品中用界面张力计测定油水界面张力值，在水里加入低浓度的表面活剂，再测界面张力值；增加表面活性剂浓度，再测界面张力值。整理数据，便得到界面张力变化曲线,4.表面活性剂试验,表面活性剂吸附曲线测定 试验方法：用许多不同的瓶子，瓶子里装有不同浓度表面活性剂的水（由小到大） 每个瓶子里都填入砂子，放置一定时间 再测每个瓶子里水的表面活性剂的浓度 计算每个瓶子里的表面活性剂的吸附量 整理数据，得到表面活性剂的吸附曲线。,5.聚合物试验,为化学驱数模准备聚合物参数 粘浓曲线测定 聚合物吸附曲线测定 渗透率下降曲线测定 可及孔隙体积测定,5.1粘浓曲线测定,试验仪器：粘度计 试验方法：用粘度计测水的粘度，在水里分别加入不同浓度的聚合物，依次用粘度计测水的粘度。整理数据便得到粘浓曲线。,5.2聚合物吸附曲线测定,试验方法与表面活性剂吸附曲线的试验相同。,5.3渗透率下降曲线测定,试验仪器：岩芯驱替装置 试

6、验方法： 在岩芯中先注水，测渗透率K0；注低浓度的聚合物溶液驱替，再测渗透率K1；聚合物浓度依次增加，驱替后分别测渗透率K2K3_。 计算整理数据，得到渗透率下降曲线,5.4可及孔隙体积测定,试验方法：岩芯驱替时，注入聚合物溶液的同时，注入示踪剂，便可计算出聚合物的不可及孔隙体积。,SLCHEM软件简介 什么是稀体系? 关于数据准备和数据流填写 浓度配方优化模拟 段塞设置优化模拟 注入方式优化模拟 注入速度优化模拟 综合分析评价,四.数模研究,4.1SLCHEM软件简介,SLCHEM是稀体系化学驱数值模拟软件，它的目标是面向矿场，服务矿场，理论联系实际。,定义 以表活剂浓度定义 以相态定义 以处理方法定义,4.2什么是稀体系？,稀、浓体系的差别： A：相态处理 稀体系：油、水 浓体系：油 水 微乳,4.2什么是稀体系？,4.2什么是稀体系？,2.稀、浓体系的差别,B :物质组分的分配 稀体系：油组分在油相中，其它组分在水相中。 浓体系：所有物质组分都可以存在于任何相中。,4.2什么是稀体系？,2.稀、浓体系的差别,C：模拟计算的场量数 稀体系 浓体系 压力场 2 3 饱和度场 2 3

7、总浓度场 11 11 相浓度场 11 33 粘度场 2 3 界面张力场 1 2 毛管压力场 1 2,4.2什么是稀体系？,2.稀、浓体系的差别,D：模拟计算的目标与计算量 稀体系 浓体系 目标 界面张力 界面张力 毛管数 毛管数 粘度 粘度 残余饱和度 残余饱和度 含盐量 含盐量 采收率 采收率 计算量 数学模型明确 数学模型模糊 算法相对可靠 算法复杂，可靠性差 计算量少 计算量大,4.什么是稀体系？,2.稀体系、浓体系的差别,E:试验和参数 稀体系：需完成的试验少 需输入的参数少 紧密联系矿场实际 浓体系： 需做的试验多 需输入的参数多 脱离矿场实际 稀体系的定义：将化学驱油体系处理成油水两相，所有化学物质与反应在水相中。,4.3数据准备和数据流填写,1.数据准备,地质模型: 从油藏描述来 从水驱数模来 试验数据： 水 油 碱 表面活性剂 聚合物 井数据,2.数据流填写 不同方案间数据流填写工作量小。 用户可以根据本油田的情况自己研制前处理软件，自动形成数据流。,4.3数据准备和数据流填写,4.4浓度配方优化模拟,方法： 先初步确定化学主段塞大小及井工作制度。 确定A、S、P 从小

8、到大的浓度级别。 确定需模拟计算比较的方案数。 如果方案数太多，则需用正交设计法减少模拟次数。 逐一模拟各方案。 分析、比较、评价，得到最佳配方。,4.5段塞大小设置优化模拟,以最佳配方作为段塞的浓度。 分别模拟PV数为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 的方案。 3. 比较、分析、得到最佳段塞大小。,4.6注入方式优化模拟,方法：适当设计可能的注入方式，包括增加前缘段塞和后保护段塞，形成不同的方案；模拟这些方案，比较、分析、评价，得到最佳注入方式。,方法：在上述优选出的最佳方案下，变动注入速度，形成不同的方案；模拟这些方案；比较、分析、评价，得到最佳注入速度。,4.7注入速度优化模拟,4.8综合分析评价,以上数模研究完成后，还要对最佳方案进行效果预测、经济评价，与试验室试验结果对比，和工程实施评价，然后对方案作些修正。 最后得到化学驱油最佳的实施方案。,五、跟踪模拟,跟踪模拟的重要性。 跟踪模拟的方法。,5.1跟踪模拟的重要性,方案执行不严格。 地下情况的不确定因素。 数模参数不准确因素。,化学驱方案实施以后的效果与数模预测的效果存在差异，分析析差异，及时采取调整措施，十分重要。

9、,5.2跟踪模拟方法影响,采用各种监测设备和手段，对方案实施后的地下情况及时采集动态数据和信息。 每三个月（或半年）进行跟踪数值模拟一次，跟踪历史拟合能够调整部分参数。 根据情况通过模拟预测对比，优化调整方案。,六、数模实例,孤岛西区试验区三元复合驱试验,1、试验区概况,2、试验室的工作,3、历史拟合,4、数据采集（化学驱数模）,5、方案优化模拟,面积0.6km2, 包括6个常规井网的注采井组，6口注入井，13口采油井。 纵向4个小层，井均质性严重，地质情况复杂，油层不完善，存在多个尖灭区。 1973年1月投入开发，1976年开始注水，有25年水驱开采历史。 到1997年10月，采出程度27.8%，综合含水94.1%。,1、试验区概况,孔隙体积307.3104m3，储量198.8104吨。 平均孔隙度31.1%。 平均有效渗透率1.52m2。 原油地下粘度70mPa.s。 原油酸值1.7。 油层深度11901310m。,三元复合驱方法的确定 化学剂品种筛选 界面张力试验 粘度试验 吸附试验 渗透率下降试验 PH试验 岩芯驱替试验（物理模拟） 试验室推荐方案,2、试验室的工作,地下原油粘度高70mPa.s 石油酸值较高1.7 界面张力高20mN/m,（1）三元复合驱方法的确定,选择：AP+S 即三元复合驱方法,聚合物 通过试验，根据粘性，稳定性，耐温、耐盐等选 择3530S 表面活性剂 通过试验，根据界面张力，稳定性、配伍性等选择BES+PS(A)(比例为2：1） 碱 选择弱碱Na2CO3,（2）化学剂品种筛选,（3）界面张力试验,（4）粘度试验,（5）吸附试验,表面活性剂吸附 聚合物吸附,（6）渗透率下降试验,PHC7.22 PH

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