采油微生物在多孔介质中的迁移滞留机制

采油微生物在多孔介质迁移过程中的滞留特征明显。以2株典型采油微生物Pseudomonas aeruginosa WJ-1和Bacillus subtilis SLY-3为研究对象,通过等温吸附实验和流动实验研究了其迁移滞留规律。研究结果表明:多孔介质的比表面积越大,吸附位点越多,菌体的吸附量越大。菌体和多孔介质表面的疏水性关系影响菌体在多孔介质表面的吸附量。采油微生物在油藏多孔介质环境中的总菌浓度一般低于3.5×108cfu/mL,在此条件下,采油微生物在油藏多孔介质中的吸附符合Freundlich吸附等温线。体积较大的微生物运移速度超前,说明采油微生物在多孔介质运移过程中存在不可及孔隙体积。采油微生物在多孔介质运移过程中受到平衡吸附和架桥筛分的共同作用,且架桥筛分的作用相比于平衡吸附更加突出。基于实验研究确定了微生物的迁移滞留机制,并在此基础上修改完善了微生物迁移数学模型。研究成果为微生物采油数值模拟软件的研发与优化提供了实验依据及理论基础。     

本源微生物驱油渗流场—微生物场耦合数学模型

通过对本源微生物驱油机理的研究,从好氧、厌氧两步激活理论出发,建立了一个全新的本源微生物驱油渗流场—微生物场耦合的数学模型,并给出了数值模型的求解思路。在该模型中,微生物作用下的渗流方程是时间和空间的函数,阐述了微生物本身及3类主要代谢产物(表面活性剂、聚合物及气体)对物性参数的作用与影响,同时渗流方程也体现了微生物采油的主要作用机理。微生物方程以网格内的物质均匀分布为基本假设,阐述了由于流体流动造成的物质分布的变化规律和微生物群落间的级联代谢过程。该模型为本源微生物驱油数值模拟软件的研发提供了理论依据。     

喇8-182井区聚合物驱不可及孔隙体积研究

喇嘛甸油田喇8-182井区高Ⅱ1-18油层渗透率低、物性差,属于三类油层,是聚合物驱的主力接替潜力层。文中在油层性质对比分析的基础上,应用计算法和数值模拟方法研究了高Ⅱ1-18油层的聚合物驱不可及孔隙体积并进行了对比。研究结果表明,计算法简单易行,成本低,能够充分考虑分子量、矿化度等的影响;但这种方法只考虑了由于孔隙直径过小而导致的不可及孔隙体积,无法表达由于压力梯度不足而造成的不可及孔隙体积,因此计算结果偏小,只适合于分子量的初步优选。数值模拟方法充分考虑了启动压力梯度和压力场的影响,计算结果更加符合实际情况,适合于在已经初步选定分子量范围的情况下,模拟不可及孔隙体积。不可及孔隙体积随注入速度增加而减小,高Ⅱ1-18油层不可及孔隙体积在0.2～0.3之间。最后建议喇8-182井区聚合物驱注入速度控制在0.2PV/a以内。     

利用聚合物驱产出液浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和滞留孔隙体积

聚合物驱数值模拟中不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积等物理化学参数往往不易准确获得，严重影响了聚合物驱数值模拟结果和矿场动态预测效果。该文以聚合物驱互溶驱替理论为基础，介绍了聚合物驱产出液浓度剖面模型的测定与分析方法。实验测得了大庆油层条件下的聚合物驱产出液浓度剖面模型，求出了相应的不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积。通过浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积的方法，具有操作简单、准确、易于掌握等特点。研究成果对聚合物驱数值模拟技术、聚合物驱方案设计和矿场动态监测有指导意义。     

聚合物驱数值模拟参数敏感性研究

聚合物驱数值模拟技术是指导聚合物驱方案实施的重要手段,由于聚合物驱数值模拟参数的不确定性,导致聚合物驱历史拟合难度加大。基于室内聚合物岩心驱替实验结果,应用岩心驱替数值模拟方法拟合含水率与采收率曲线,确定聚合物驱数值模拟参数,进而得到了比较可靠的岩心数值模型。在此基础上,分别分析了聚合物溶液粘度、不可及孔隙体积、残余阻力系数和聚合物吸附量等数值模拟参数对含水率曲线以及采收率曲线的影响,并引入敏感系数评价了含水率下降幅度以及采收率增加幅度对各参数的敏感性。结果表明,采收率增加幅度和含水率下降幅度对不同参数的敏感程度顺序保持一致,敏感性从强到弱依次为聚合物吸附量、聚合物溶液粘度、残余阻力系数、不可及孔隙体积。     

油藏内源微生物生长代谢及驱油特性研究

采用来自胜利油田沾3区块的内源混合微生物,通过微生物镜检和表面张力测定试验,考察了压力和孔隙介质对混合微生物生长代谢的影响,同时模拟油藏高温高压条件,利用研制的微观仿真光刻蚀可视模型,对微生物驱油过程进行了跟踪观察。研究表明:油藏高压条件下,微生物的生长和衰减缓慢;孔隙介质的存在使微生物的生长周期延长;微生物与原油作用后,可使原油乳化、降解。在微生物微观驱油试验中,发现微生物代谢产生的生物表面活性剂可改变、增强剩余油的流动性,并在驱替过程中出现了"润湿反转"、"波及体积扩大"和"前缘断脱"等现象,具有其他化学剂驱无法比拟的特性,显著改善了驱油效果。     

不可及孔隙体积对聚合物溶液在多孔介质中流动的影响

不可及孔隙体积对开发井的见聚时间和注聚动态监测有直接影响,其随着聚合物溶液浓度的增加而大幅度降低,而且对聚合物驱提高采收率影响较为敏感.现有的ECLIPSE,CMG和VIP 3种商业化软件对不可及孔隙体积的处理方法各异,而且均未从定义出发,致使计算结果出现差异.为此,从不可及孔隙体积的定义出发,分析了不可及孔隙体积对聚合物突破时间和采收率的影响,以及3种商业化软件中存在差异的原因.研究结果表明,考虑不可及孔隙体积将会导致见聚时间提前,随着不可及孔隙体积的增加,见聚时间将会大幅度提前,与常规数值模拟结果相差较大.若不可及孔隙体积系数选取不当,将会对数值模拟结果造成较大影响,甚至会影响到后续作业的决策.因此,在现场预测中必须考虑不可及孔隙体积的影响,应该在多孔介质中的聚合物溶液流动数学模型中用有效聚合物孔隙度替换总孔隙度.     

捕集数对碳酸盐岩油藏生物聚合物驱采收率的影响

基于储集层岩石和流体数据,采用一维数值模拟方法,研究捕集数对碳酸盐岩油藏裂褶菌多糖生物聚合物驱提高采收率的影响。对不可及孔隙体积、生物聚合物吸附量、渗透率降低系数、剪切速率系数、注入水硬度以及捕集数进行敏感性分析,与岩心驱替实验采收率数据进行历史拟合。结果表明,不可及孔隙体积、生物聚合物吸附量、渗透率降低系数、剪切速率系数和注入水硬度对生物聚合物驱提高采收率的影响可以忽略不计,且在其典型值范围内无法与采收率数据实现历史拟合。当通过毛细管去饱和曲线模型考虑捕集数影响时,残余油饱和度从不考虑捕集数影响或低捕集数条件下的25.1%降低到10.0%,采收率拟合效果较好。因此,为了更好地对碳酸盐岩油藏生物聚合物驱进行模拟研究,不能忽略捕集数影响。     

施工因素对微生物驱油效果影响的物理模拟研究

为了提高微生物驱油效果,开展了施工因素对微生物强化采油效果影响的物理模拟试验。利用"四因素三水平"正交试验设计方法,将注入方式、注入量、关井时间及重新开井时的微生物驱替速度分3个水平进行微生物驱替试验。驱替试验按在水驱之后注入微生物关井一段时间、再利用微生物发酵液驱替的顺序进行。评价各因素在不同水平组合下的采收率,从而优选出各因素最佳水平。利用正交试验设计方法设计的驱替试验结果优化,采用无机培养基和接种活化的菌液按照1:1的段塞注入方式,注入量为0.6倍孔隙体积,关井2 d,重新开井时的驱替速度为3倍孔隙体积/h时微生物强化采油效果最佳,这一最优组合方式在水驱产水率达到95%的基础上,采收率可以进一步提高近32百分点。这表明微生物注入方式等施工参数对微生物强化采油效果有较大影响,在实际施工中应先进行参数优化,以取得最佳强化采油效果。      

重力式油水分离器内多相流场数值模拟分析

以国内某海洋平台上的重力式生产分离器为研究对象,采用RNGk-ε模型,对分离器内油和水的流动特性进行了数值模拟分析,得出了不同时刻油相与水相的体积分数分布规律。结果表明,混合相入口形式及位置对油相与水相的分离过程存在影响,通过数值模拟得到了受入口影响区域的定量结果。模拟结果与理论分析结果相一致,证明采用的数值模拟方法在油、气、水三相分离过程中的应用具有一定可行性和可靠性。     

多孔介质微生物提高原油采收率模型

通过分析微生物在多孔介质中的运移规律,建立了能反映微生物驱油过程的三维三相(油、气、水)四组分数学模型,模型中的组分有微生物、营养物、溶解氧以及代谢产物(生物表面活性剂)。模型分析了对流、扩散、微生物生长和死亡、趋化性、营养物消耗、代谢产物生成、各组分吸附和微生物解吸附等特性,并考虑了微生物吸附造成渗透率下降、代谢产物降低原油黏度和油-水界面张力等性质。进一步根据数学模型研制了对应的模拟器,在给定参数条件下,对微生物驱油效果进行了预测,分析了最大比生长速率、微生物吸附常数、趋化性系数以及代谢产物得率对微生物驱油的影响,进一步揭示了微生物提高采收率的作用机理。     

聚合物驱油数值模拟中的参数敏感性分析

研究了VIP-POLYMER升级软件聚合物驱油的机理，剖析了聚合物溶液在驱油过程中各种驱油效应及为了描述这些效应而引入的相关参数，并对描述聚合物驱油效应的参数及其敏感性进行了研究，筛选出了聚合物溶液的含盐量、浓度、粘度、聚合物在地层中的吸附量、聚合物引起的地层渗透率下降系数、不可及体积系数等参数为聚合物驱主要模拟参数，并介绍了聚合物溶液在地层中的阳离子交换现象，分析了聚合物相对分子质量差异对聚合物驱效果的影响，确定了聚合物驱模拟参数在聚合物工业化推广区块数值模拟研究中的应用条件及其合理取值范围。     

微生物提高原油采收率室内研究进展

介绍了一套简便易行的用于微生物采油菌株筛选的程序和室内微生物驱油模拟实验装置及模拟过程。简要阐明了微生物的采油机理,并对吸附、扩散、细菌代谢、营养、孔隙度、渗透率等因素的影响进行了分析。不同细菌具有不同的驱油效果;培养基类型对原油采收率的影响较大,利用糖蜜培养的细菌其采收率优于采用葡萄糖培养的;油层的孔隙度越大,越有利于细菌的增殖,从而使原油采收率提高。考虑到采油成本,以原油为唯一碳源的研究更有前景。最后简单介绍了聚合酶链式反应并展望了微生物采油技术的前景。     

Mathematical model for prediction of oil recovery of core-flood tests in process of viscoelastic polymer flooding

In this study a new mathematical model was developed that considers thermal effects, dispersion, effective concentration, elastic behavior of viscoelastic polymers, polymer retention, permeability reduction of aqueous phase, salt effects, inaccessible pore volume, and equivalent shear rate in porous media to predict oil recovery of core-flood experiments in process of viscoelastic polymer flooding as a tertiary stage of enhanced oil recovery. The model was found highly reliable when compared to material balance and experimental data. Displacement performance of core-flood tests could be predicted by presented model, therefore, experimental costs will be decreased significantly.     

聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱数学模型

研究了聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱机理,考虑到岩石表面化学吸附、渗透率降低、不可及孔隙体积等因素,建立了相应的数学模型,研制了油藏数值模拟器.以孤岛油田中二南Ng^3-4层系为例,进行了注入参数的敏感性分析.结果表明,单从提高采收率角度来看,反相乳液注入浓度、体积及顶替液注入体积越大越好;但考虑到成本等因素时,这些参数存在一个最佳值.综合考虑成本、增油量、降低含水率等因素,应用正交设计方法和模糊数学原理,优化设计了矿场注入方案,在先导试验区实施后,区块日产液量上升了21.3%,日产油量上升了37%,含水率下降了1.1%.     

油藏目标优势菌群微生物场提高采收率技术

为了提高微生物采油效果,在微生物驱过程中引入化学驱和水驱调整工艺,并通过在油藏建立目标优势菌群微生物场提高原油采收率。以宝力格油田为例,通过目标优势菌群筛选及建立高效地面发酵工艺等技术措施,使注入液菌浓由106个/mL提高到108个/mL,注入液表面张力降低18.6%。同时研究了铬体系可动凝胶材料、胶体与微生物的相互影响,配套开展深部调驱、分注和分层改造等扩大波及体积措施。宝力格油田巴19和巴38断块试验区通过3年实施,油藏内部已经建立了目标菌群微生物场,采收率在2012年的基础上分别提高6.77和6.1个百分点,综合含水较水驱下降3.46个百分点到6.91个百分点,采出液菌浓由105个/mL增加到106个/mL,表面张力降低10.7%。通过油藏目标优势菌群微生物场提高采收率技术研究,为微生物采油技术的规模化实施提供可借鉴的技术理论。     

鄂尔多斯盆地富县探区延长组长6—长8段超低渗砂岩储集层孔喉特征

采用恒速压汞、原油边界层测试及分形几何方法,精细描述鄂尔多斯盆地伊陕斜坡富县探区延长组长6—长8段超低渗砂岩储集层微观孔隙结构及喉道分布,定量表征超低渗储集层微观孔隙结构特征及其对渗流能力的控制作用。研究表明,研究区延长组长6—长8段砂岩储集层孔隙喉道弯曲迂回程度强烈,孔喉大小悬殊,分布形式以单峰正偏态型和双峰偏粗态型为主;储集层为大孔细喉型,喉道半径的大小及其分布是低渗储集层渗流能力的决定性因素;储集层具有良好的分形几何结构,沉积环境和成岩作用差异使得储集层具多重分形特性;超低渗储集层原油吸附层厚度占孔隙体积15%~23%,原油吸附层的形成是储集层渗流能力变差的主要原因。