CN110593833A - 一种微生物驱提高采收率的模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物采油技术领域，具体涉及一种微生物驱提高采收率的模拟方法。所述方法包括：步骤1，建立微生物驱数值模拟的流体组分种类；步骤2，建立微生物生长、繁殖、衰亡的新陈代谢化学反应方程式；步骤3，确定微生物驱提高采收率的物化机理参数；步骤4，通过参数的调整优化，确立最佳模型，并通过微生物驱岩心驱替实验验证该模型预测的准确性。本发明为微生物驱油效果的评价、预测提供可靠的理论和方法，对微生物驱油技术在矿场的应用具有一定的理论价值和重要实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及微生物采油技术领域，具体涉及一种微生物驱提高采收率的模拟方法。
背景技术
微生物驱油是提高石油采收率的一种重要技术手段。从1976年提出至今，经过40多年的发展，微生物驱技术已经成为老油田提高采收率的一种成熟技术。与其他三次采油技术相比，它具有成本低、应用范围广、适应性强、作业工序简单、地层伤害小，不会造成环境污染的优势。但是，到目前为止，对微生物采油机理的描述大多是从微生物本身及其生理生化作出的现象描述，缺少对微生物在地层中运移、增产作用的数学描述以及实施方案的详细优化。
国外比较典型的模型主要有:三维三相(油、水、气)五组分(油、水、气、微生物、营养物)的Islam模型；一维三相(油、水、气)多组分(油、水、气、微生物、营养物、产物等)的XuZhang模型；三维三相五组分(油、水、气、微生物、营养物)的Chang模型等。这些模型从不同的方法和角度描述了微生物及其所需营养物在地层中的分布和运移情况。但是，这些模型存在的一些局限性主要是：
1、没有对油藏条件下微生物的生长、繁殖、衰亡的新陈代谢过程进行描述；
2、没有对微生物新陈代谢的产物类型、种类做进一步的描述，而在实际油田生产中，提高采收率起作用的正是微生物的代谢产物(生物聚合物、生物表面活性剂等)的增产作用；
3、微生物驱提高采收率的物化机理多，涉及的参数多，国内还没有成熟的微生物驱油模拟模型及软件在现场投入使用。
因此，建立微生物新陈代谢方程表征微生物生长、代谢、衰亡过程，开发出微生物驱提高采收率的机理的功能组合，在成熟的商业化油藏数值模拟软件中开发出微生物驱油的数值模拟功能，为微生物驱油效果的评价、预测提供可靠的理论和方法，对微生物驱油技术在矿场的应用具有一定的理论价值和重要实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用化学反应方程模拟微生物新陈代谢过程，进而实现微生物驱提高采收率的模拟方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明主要目的是，提供一种微生物驱提高采收率的模拟方法，其包括：
步骤1，根据微生物群落结构分析实验，结合油藏数值模拟软件CMG的热采及化学驱模块STARTS，建立微生物驱数值模拟的流体组分种类；所述流体组分由地层水、原油、内源微生物1、内源微生物2、营养液、生物表面活性剂、生物聚合物、乳状液、生物气9个组分组成；
步骤2，根据步骤1，建立微生物生长、繁殖、衰亡的新陈代谢化学反应方程式:
a内源微生物1+b营养→c内源微生物2+d生物表面活性剂+e生物气+f生物聚合物
式中，a，b，c，d，e，f为化学反应方程的系数；
步骤3，根据步骤2确定的新陈代谢化学反应方程式，通过油藏数值模拟软件，确定微生物驱提高采收率的驱油参数与微生物参数之间的关系：生物表面活性剂与降低油水界面张力之间的关系，乳状液与降低原油粘度之间的关系，油水相对渗透率曲线、残余油饱和度端点与微生物浓度的关系；
步骤4，通过参数的调整优化，确立最佳模型，并通过微生物驱岩心驱替实验验证该模型预测的准确性。
所述的化学反应方程的系数为a＝1，b＝3，c＝1，d＝1.2，e＝0.23，f＝0.57。
在以上所述模拟方法中，优选地，步骤3中根据不同浓度下微生物浓度与原油粘度、界面张力的实验数据确定微生物与油水界面张力、粘度的关系，通过不同浓度的微生物岩心驱油实验，确定油水相对渗透率曲线及残余油饱和度端点的变化。
在以上所述模拟方法中，优选地，步骤4微生物驱油岩心驱替实验拟合的指标是累积采油量和含水率。
在以上所述模拟方法中，优选地，步骤4微生物驱油岩心驱替实验的拟合调整参数是残余油饱和度Sor、反应频率FREQFAC、活化能EACT。
所述反应频率FREQFAC＝12，活化能EACT＝2500J/gmole，残余油饱和度Sor＝0.25。
本发明中的利用化学反应方程建立微生物驱数值模拟的方法，表征了微生物的生长、繁殖、衰亡的新陈代谢过程，对微生物新陈代谢的代谢产物提高采收率的主导机理进行了功能性开发，通过与微生物驱岩心实验的累积产油量和含水率进行拟合，确定调整参数的取值，从而确定了微生物驱的数值模拟模型。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明实施例提供的微生物驱数值模拟的计算结果与实验结果的拟合结果图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例
如图1所示，图1为本发明的利用化学反应方程建立微生物驱数值模拟的方法的一具体实施例的流程图。在本发明的具体实例中，应用于胜利油区某区块微生物驱数值模拟，如图2所示，微生物驱数值模拟的计算结果与实验结果的拟合结果符合工程计算精度要求，包括了以下步骤：
在步骤101中，根据微生物群落结构分析实验，确定群落中具有烃代谢、生物类表面活性剂、生物乳化剂、产气四大功能菌的初始含量，结合油藏数值模拟软件CMG的热采及化学驱模块STARTS，建立微生物驱数值模拟的流体组分种类。流体组分包括地层水、原油、内源微生物1、内源微生物2、营养液、生物表面活性剂、生物聚合物、乳状液、生物气9个组分，地层水、内源微生物1、内源微生物2、营养液、生物表面活性剂、生物聚合物为水相，原油为油相，生物气为气相。根据群落结构分析结果，确定内源微生物1、内源微生物2、生物表面活性剂、生物气的初始含量。
在步骤102中，在步骤101的基础上，建立微生物生长、繁殖、衰亡的新陈代谢化学反应方程为：
a内源微生物1+b营养液→c内源微生物2+d生物表面活性剂+e生物气+f生物聚合物，内源微生物1代表油藏条件下初始即存在的内源微生物集合，如假单胞菌属、芽孢杆菌属等，内源微生物2代表采用营养液激活后数量明显增加的内源微生物1，营养液代表可以使微生物迅速增长的一种复合体系，其主要成分为碳水化合物、磷酸盐、普通糖等，生物表面活性剂代表微生物代谢产生的生物表面活性剂，主要有脂肽类、鼠李糖脂类等，生物聚合物代表微生物代谢产生的聚合物，如黄胞胶等，生物气主要是微生物代谢产生的CO2、CH4等气体。根据质量守恒定律，内源微生物1、内源微生物2对应的质量参数分别为18，采用标准粒子群优化算法对化学反应方程进行配平，物质平衡的精度控制在0.01％，得到的反应系数为a＝1，b＝3，c＝1，d＝1.2，e＝0.23，f＝0.57。
在步骤103中，确定新陈代谢化学反应方程式后，在油藏数值模拟软件中对微生物驱提高采收率的主导机理的进行适应性开发。利用微生物新陈代谢后的代谢产物(生物表面活性剂、生物聚合物、生物气等)对原油的作用，表征代谢产物生物表面活性剂降低油水界面张力，降低原油粘度，改变油水相对渗透率曲线以及降低残余油饱和度端点。根据不同浓度下微生物浓度与原油粘度、界面张力的实验数据确定微生物与油水界面张力、原油粘度的关系，通过不同浓度的微生物岩心驱油实验，残余油饱和度端点的变化，然后通过端点标定技术，进而确定油水相对渗透率曲线的变化。微生物浓度分别为5％、10％、15％、20％下的累积产油量、残余油饱和度、界面张力如表1所示。
表1不同微生物浓度下岩心驱替结果统计表
在步骤104中，在步骤103的基础上，微生物数值模拟拟合的指标是累积采油量和含水率，需要调整的参数是反应频率FREQFAC、活化能EACT、残余油饱和度Sor。三个参数对累积产油量、含水率下降值的影响如表2、表3、表4所示。通过调整参数拟合岩心驱替实现结果(图2)，确定了Sor＝0.25,FREQFAC＝12,EACT＝2500J/gmole。
并形成了表征微生物新陈代谢的化学反应方程为：
1内源微生物1+3营养液→1内源微生物2+1.2生物表面活性剂+0.23生物气+0.57生物聚合物；其中FREQFAC＝12,EACT＝2500J/gmole，Sor＝0.25。
表2反应频率对驱油效果的影响
表3活化能对驱油效果的影响
表4残余油饱和度对驱油效果的影响
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种微生物驱提高采收率的模拟方法，其特征在于，其包括：
步骤1，根据微生物群落结构分析实验，结合油藏数值模拟软件CMG的热采及化学驱模块STARTS，建立微生物驱数值模拟的流体组分种类；所述流体组分由地层水、原油、内源微生物1、内源微生物2、营养液、生物表面活性剂、生物聚合物、乳状液、生物气9个组分组成；
步骤2，根据步骤1，建立微生物生长、繁殖、衰亡的新陈代谢化学反应方程式:
a内源微生物1+b营养→c内源微生物2+d生物表面活性剂+e生物气+f生物聚合物
式中，a，b，c，d，e，f为化学反应方程的系数；
步骤3，根据步骤2确定的新陈代谢化学反应方程式，通过油藏数值模拟软件，确定微生物驱提高采收率的驱油参数与微生物参数之间的关系：生物表面活性剂与降低油水界面张力之间的关系，乳状液与降低原油粘度之间的关系，油水相对渗透率曲线、残余油饱和度端点与微生物浓度的关系；
步骤4，通过参数的调整优化，确立最佳模型，并通过微生物驱岩心驱替实验验证该模型预测的准确性。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述的化学反应方程的系数为a＝1，b＝3，c＝1，d＝1.2，e＝0.23，f＝0.57。
3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，步骤3根据不同浓度下微生物浓度与原油粘度、界面张力的实验数据确定微生物与油水界面张力、粘度的关系，通过不同浓度的微生物岩心驱油实验，确定油水相对渗透率曲线及参与油饱和度端点的变化。
4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，步骤4微生物驱油岩心驱替实验拟合的指标是累积采油量和含水率。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，步骤4微生物驱油岩心驱替实验的拟合调整参数是残余油饱和度Sor、反应频率FREQFAC、活化能EACT。
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述反应频率FREQFAC＝12，活化能EACT＝2500J/gmole，残余油饱和度Sor＝0.25。
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| 王昌伟: "微生物驱油数学模型及数值模拟研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
| 谢昆: "微生物采油数值模拟参数研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112908425A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于反应动力学模型的微生物采油数值模拟方法 |
| CN113505472A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-10-15 | 中国石油大学(华东) | 一种生物酶修复储层胍胶压裂液伤害的数值模拟方法 |
| CN113505472B (zh) * | 2021-02-06 | 2022-09-02 | 中国石油大学(华东) | 一种生物酶修复储层胍胶压裂液伤害的数值模拟方法 |
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