芳6断块微生物驱油数值模拟
2002年8月
油气地质与采收率
PETROLEUMGEOLOGYANDRECOVERYEFFICIENCY第9卷第4期
芳6断块微生物驱油数值模拟
杨正明张训华张松朱维耀杨延辉
1)中国石油勘探开发研究院廊坊分院;2)华北油田分公司勘探开发研究院
摘要:根据微生物在多孔介质中运移的规律,微生物在驱油过程中的生长与衰竭,沉积,趋化
性,扩散,对流弥散和
培养基消耗以及微生物对原油的降解,乳化等特性,建立了适合微生物驱油的数学模型.利用
该模型系统地研究
了驱替过程中微生物浓度,注入段塞尺寸和注入方式对微生物驱油效果的影响.
关键词:微生物驱油;数学模型;提高采收率;效果;影响
中图分类号:TE357.9文献标识码:B文章编号:1009—9603(2002)04—0008—02
引言
微生物驱油是提高油田采收率的一种有效方
法,而且由于该技术成本低,工序简单,配方调整灵
活,适用于开采各种类型的原油,被世界许多国家采
用,并取得了很大的进展?工J.应用该技术不仅可
采出地下流动的原油,也可采出不流动的原油,并能
使枯竭井延长生产寿命.研究认为,微生物驱油是
一
项具有良好前景的三次采油技术.
本文对微生物驱油中的若干问题进行研
究,建立反映微生物的生长繁殖和衰减,沉积,
趋化性,扩散,对流弥散和培养基消耗以及微生物对
原油的降解,乳化等特性的数学模型,再现了微生物
采油的复杂过程.并对大庆宋芳屯油田芳6断块进
行了模拟.
微生物驱油数学模型
1.1基本假设
微生物在驱油过程中具有运移,生长,衰减及其
对原油的乳化,降解等特性.把流体视为水,油两
相,流体组分有:水,油,微生物,营养物4组分.并
做下列假设:体积可加;热力学平衡瞬间建立;推广
的达西定律适合于多相系统.
1.2主模型方程
主模型方程包括油,水,微生物,营养物在多孔
介质中的运移,根据物质平衡和运动方程得到-4J.
在主模型方程中,考虑了微生物的扩散和弥散,对
流,趋化性,生长繁殖和衰减,对原油的乳化,降解,
界面张力的降低和相对渗透率的变化.
1.3辅助方程
微生物驱油的辅助方程主要包括微生物的生长
和繁殖方程】,降粘方程,界面张力降低方程以及
相对渗透率改变方程.
1.3.1微生物的降粘方程
微生物与油层中的原油作用,可降解原油中的
长链饱和烃为中短链烃,使饱和烃平均分子链变短,
并且产生一些有机酸和醇类物质,从而降低了原油
粘度.变化规律可通过微生物与原油作用的实验确
定,变化关系可表示为
0,C
.(1一)(1)
式中:.为微生物驱替时的原油粘度,mPa?s;
.i为微生物驱替前的原油粘度,mPa?s;口.,b为方
程系数,L/g;C为微生物浓度,g/L.
1.3.2界面张力
微生物作用后产生生物表面活性物质,降低了
油水界面张力,其变化规律可表示为
,1
=O’oi(1一)(2)
式中:or,or.i为界面张力和初始界面张力,N/m.
1.3.3相对渗透率改变
微生物与原油作用后产生的代谢物(有机酸,
收稿日期2002—04一l1;改回日期2002—07一Ol.
作者简介:杨正明,男,工程师,1991年毕业石油大学(东营)油藏工程专业,1997年获中科院硕
士学位,现为石油勘探开发科学研究院廊坊
分院渗流所在职博士生,主要从事渗流理论,低渗透油田开发和三次采油方面的研究工作.联
系电话:(010)69213354.通讯地址:
(o65o07)河北省廊坊市44号渗流所.
第9卷第4期杨正明等:芳6断块微生物驱油数值模拟?9?
无机酸,生物表面活性剂,乳化剂,醇类,酮类和醛
类),使残余油饱和度减小,油水相对渗透率增加.
1.4数学模型的求解
使用有限差分方法IMPESEC(隐式压力,显式
饱和度,显式浓度)将微分方程变为差分方程,然后
求其数值解.外边界可给封闭边界或定压边界;内
边界可给定压边界或定产边界;初始条件可以是油
藏开始投产时的原始条件,也可以是油藏开发到某
一
阶段时油藏内压力,饱和度和各组分浓度的分布.
2模拟计算
采用以上给出的数学模型和算法,对大庆宋芳
屯油田芳6断块的微生物驱
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
进行了研究.芳6
断块位于宋芳屯油田东北部,属岩性构造油藏.其
含油面积为1.08km.,石油地质储量为63.18×10
t.油层有效渗透率为64×10p,m,平均孔隙度为
22.O%,束缚水饱和度为34.3%,润湿性为弱亲水;
地面原油密度为0.8694g/m,粘度为39.36mPa?s,
原始地层压力为13.06MPa.截止到2001年2月底
累计产油1O.35×10t,累计注水l9.99×10m,累
计注采比为1.16,采油速度为1.26%,采出程度为
16.38%.目前该井区13产液水平103.3t,13产油水
平26.5t,综合含水74.3%,平均13注水35m.
2.1微生物用量和浓度的优选
在微生物浓度为3000rng/L时,注人量分别为
2500,7000,9000m;在微生物注入量为7000m时,
浓度分别为1000,3000,5000mg/L的条件下,对芳6
断块进行了研究.结果表明,微生物注人量或注入
浓度越大,原油的采出程度越高.而且浓度越高,含
水下降幅度越大;注人量越大,含水下降持续时间越
长.但当微生物注人量或注人浓度增加到一定值
时,增油幅度不再随其注入量和注入浓度的增加而
增大(图1,图2).考虑到经济效益,微生物注人浓
度应为3000mg/L,段塞用量为7000m更合适.
年份
图1微生物用量对驱油效果的影响
浓度/rag?L.
图2微生物浓度对驱油效果的影响
2.2微生物注入方式的优选
在相同注人量的条件下,设计了单一段塞和两
段塞两种注人方式.?采用单一段塞方式注人,微
生物浓度为3000mg/L,注人量为7000m,预测至
201O年采出程度为31.42%,比水驱提高5.45%;
?采用分级注人,主要是考虑到地层对微生物菌体
的吸附,注入微生物前缘尾会被地层水或注入液稀
释,先注微生物浓度为5000mg/L,注入量为1800m
的高浓度段塞,再注微生物浓度为3000mg/L,注人
量为4000m.的低浓度段塞,预测至2010年采出程
度为31.93%,比水驱提高5.96%.即在相同的用
量条件下,先采用高浓度微生物段塞注人的分级方
案,要比单一段塞的方案要好.
经研究,推荐现场
实施方案
关于机房搬迁实施方案高中班级自主管理实施方案公交公司安全生产实施方案成立校园管乐队的实施方案中层管理人员竞聘上岗实施方案
为先注微生物浓度
5000mg/L,注人量为1800m,再注微生物浓度为
3000mg/L,注人量为4000m的方案.
3结论
建立了适合于微生物驱油的数学模型,并就大
庆宋芳屯油田芳6断块进行了模拟.结果表明,微
生物驱比水驱更能提高采出程度和降低油田的含
水.注人微生物的浓度,段塞尺寸以及注入方式对
驱油效果有一定的影响.随微生物浓度或段塞尺寸
增加,微生物驱油效果变好.但在经济上存在着合
理的微生物浓度和段塞尺寸.
参考文献:
1BryantR,SteppAK,BertusKMeta1.Microbialenhancedwater-
floodingfieldpilots.SPE/DOE27751
2RebecccaS,BryantRS.World—wideapplicationsofmicrobial
technologyforimpro~ngoilrecovery.SPE/D0E35356
3AtlasRM主编.石油微生物学.黄第藩译.北京:石油工业出版
社.1991
4朱维耀,杨正明,迟砾等.微生物水驱传输组分模型模拟器.石汕
勘探与开发,2000,27(3):44—46
编辑高岩