KR20120070453A - Development of sequential polymer injection system for conformance control - Google Patents

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KR20120070453A
KR20120070453A KR1020100132014A KR20100132014A KR20120070453A KR 20120070453 A KR20120070453 A KR 20120070453A KR 1020100132014 A KR1020100132014 A KR 1020100132014A KR 20100132014 A KR20100132014 A KR 20100132014A KR 20120070453 A KR20120070453 A KR 20120070453A
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세종대학교산학협력단
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    • E21B47/06Measuring temperature or pressure
    • E21B47/07Temperature

Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for simulating sequential polymer injection processes for conformance control are provided to confirm the production change of oil and water through the effective porosity change of the water and oil. CONSTITUTION: An apparatus for simulating sequential polymer injection processes for conformance control comprises a core holder(10), a pressure/temperature control unit, a pressure/temperature sensor, an injection unit, and a controller(60). The core holder receives a core(1) having a flow path therein. The pressure/temperature control unit controls the pressure and temperature of the core holder. The pressure/temperature sensor detects the pressure and temperature of the core received in the core holder. The injection unit injects polymer into the core. The controller detects the permeability of oil and water passing through the flow path of the core.

Description

지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치 및 방법{DEVELOPMENT OF SEQUENTIAL POLYMER INJECTION SYSTEM FOR CONFORMANCE CONTROL} DEVELOPMENT OF SEQUENTIAL POLYMER INJECTION SYSTEM FOR CONFORMANCE CONTROL}
본 발명은 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일과 지층수의 유동통로에 폴리머의 흡착 등의 정체에 의해 오일과 지층수의 유체투과율 변화에 따른 생산율의 변화를 확인할 수 있는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a polymer sequential injection process simulation apparatus and method for blocking the groundwater, and more particularly to the fluid permeability of the oil and groundwater due to the stagnation of the polymer adsorption in the flow passage of oil and groundwater The present invention relates to a polymer sequential injection process simulation apparatus and method for blocking groundwater that can confirm a change in production rate.
수년간 고유가가 지속되면서 석유뿐만 아니라 유,가스전의 생산성 향상과 1차 생산 이후 저류층에 잔존하는 오일 및 가스의 회수율을 증진시키기 위한 기술개발의 관심이 높아지고 있다. 이와 더불어, 기성숙 유,가스전의 지층수의 과도한 생산에 의한 오일의 생산 효율감소에 따른 경제성 감소는 전세계적으로 이미 생산이 성숙기에 접어든 유전의 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위한 방법으로, 지층수의 생산량이 과도한 지층을 대상으로 젤의 주입을 통한 선택적인 플러깅 및 생산정에서의 유정완결의 변화 등을 통해 지층수를 차단하여 유전의 경제성을 유지하기 위한 방법이 그간 많은 시행착오를 겪으며 현재까지 사용되어 왔다. 또한, 단일의 폴리머의 주입을 통한 지층수 차단 방법이 시도 되었다. 하지만, 이러한 기존의 공법은 정확한 지층수 생산 구간의 확인, 이를 통한 정확한 공법의 적용 및 장기간의 지층수 생산 제어의 어려움 등의 비용적, 기술적인 측면에서 어려움이 존재하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 지층수의 과도한 생산에 의해 경제성이 떨어지는 생산정을 대상으로, 다양한 분자량과 농도를 지니는 폴리머의 순차적 주입을 통한 제어 공법이 최근에 연구되고 있다.As high oil prices continue for many years, there is a growing interest in technology development to improve the productivity of oil and gas fields as well as oil and to recover the oil and gas remaining in the reservoir after the first production. In addition, economic decline due to reduced production efficiency of oil due to excessive production of groundwater in ready-made oil and gas fields has become a big problem of oil field, where production is already mature. As a way to overcome this problem, to maintain the economics of oilfields by blocking the groundwater through selective plugging through the injection of gel and the change of oil well completion in the production well for the strata with excessive production of the groundwater. The method has been used to date with many trials and errors. In addition, a method of blocking groundwater through injection of a single polymer has been attempted. However, these existing methods have difficulties in terms of cost and technology, such as the identification of accurate groundwater production intervals, the application of accurate methods and the difficulty in controlling long-term groundwater production. In order to solve this problem, a control method through the sequential injection of polymers having various molecular weights and concentrations has been recently studied for production wells that are inexpensive due to excessive production of groundwater.
지층의 유동통로에 폴리머를 순차적으로 주입하면 상기 유동통로의 내벽면에 폴리머층이 형성되며, 상기 폴리머층에 의해 유동통로의 공극 크기를 감소시키거나 혹은 막아 지층수의 유동을 구속하여 유체투과율의 감소를 유도, 생산정을 통한 물의 생산을 감소시킴과 동시에 상대적으로 오일의 생산율을 증대하는 공법이다.When polymer is sequentially injected into the flow passage of the strata, a polymer layer is formed on the inner wall surface of the flow passage, and the pore size of the flow passage is reduced or blocked by the polymer layer to constrain the flow of the strata, thereby reducing the fluid permeability. It is a technique that induces a decrease, reduces the production of water through the production wells and at the same time increases the oil production rate.
그러나, 기존 이론은 이론적 가치만 있을 뿐 실제 오일 생산율의 변화를 확인하지 못하여 오일 생산에 적용되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 폴리머의 농도와 분자량 및 주입량 등에 따라 물과 오일의 유체투과도가 달라질 것으로 추정되지만, 구체적인 수치를 제시하지 못하여 폴리머를 실제로 주입한다 하여도 최적 농도, 주입부피 및 어느 정도의 분자량의 폴리머를 사용한 것인지를 확인 조차할 수 없으므로 부적절한 폴리머를 사용할 수도 있고 과도한 양의 폴리머를 사용할 수도 있는 문제점이 있다.
However, the existing theory has only theoretical value and cannot be applied to oil production because it cannot confirm the change in the actual oil production rate. In addition, it is estimated that the fluid permeability of water and oil will vary according to the concentration, molecular weight, and injection amount of the polymer, but even if the polymer is not actually injected, the optimum concentration, injection volume, and polymer of a certain molecular weight are used. There is a problem in that it may use an inappropriate polymer or an excessive amount of polymer because it can not even determine whether it is.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리머의 주입에 따른 물과 오일의 유효 유체투과도와 유효 공극률 변화를 통해 오일과 물의 생산성 변화를 확인하고, 폴리머의 효율적 사용이 가능하도록 한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하려는데 목적이 있다.The present invention is to solve the problems as described above, through the change of the effective fluid permeability and effective porosity of the water and oil in accordance with the injection of the polymer to confirm the change in productivity of the oil and water, and to enable the efficient use of the polymer layer An object of the present invention is to provide a polymer sequential injection process simulation apparatus and method for water blocking.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치는, 오일을 포함하는 유체가 흐르는 유동통로가 구비된 입체 구조의 코어가 내부에 밀폐 수용되는 코어 홀더와; 상기 코어 홀더 내부의 압력과 온도를 조절하여 상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어를 실제 유전지대의 환경으로 모사하는 압력조절수단 및 온도조절수단과; 상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어의 압력과 온도를 검출하는 압력센서 및 온도센서와; 상기 코어의 축방향 양측에 각각 연결되며 상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어에 오일, 물, 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 주입하는 주입수단과; 상기 주입수단을 통해 상기 코어의 유동통로를 통과한 오일과 물의 혼합비율을 검출 및 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 이에 의하여, 상기 코어에 오일과 물을 주입하여 실제 유전지대를 모사하고 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 다단주입한 후 상기 코어에 있는 오일과 물의 유체투과도를 측정하여 상기 폴리머의 주입 전후의 유체투과도의 변화 비율을 비교 분석 및 디스플레이를 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.The polymer sequential injection process simulation apparatus for blocking the groundwater according to the present invention for achieving the object as described above, the core holder having a three-dimensional structure of the core having a flow passage through which the fluid containing oil flows hermetically received therein Wow; Pressure control means and temperature control means for controlling the pressure and temperature inside the core holder to simulate the core contained in the core holder into an environment of an actual oil field; A pressure sensor and a temperature sensor for detecting pressure and temperature of the core accommodated in the core holder; Injection means connected to both axial sides of the core and injecting oil, water, and polymers having different concentrations and molecular weights into the core accommodated in the core holder; And a controller for detecting and controlling a mixing ratio of oil and water that has passed through the flow passage of the core through the injection means, thereby injecting oil and water into the core to simulate the actual dielectric zone and to obtain different concentrations and After multi-stage injection of the polymer of molecular weight, the fluid permeability of the oil and water in the core is measured, and the rate of change in fluid permeability before and after the injection of the polymer is characterized in that displayed through comparative analysis and display.
본 발명에 의한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치 및 방법에 의하면, 실제 유전지대와 동일한 조건의 코어에 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 다단 주입한 후 폴리머의 정체에 의해 오일과 물의 유체투과율 및 유효공극률 변화를 통해 궁극적으로 물과 오일의 생산성을 확인할 수 있으며, 나아가서는 최적 농도와 분자량의 폴리머의 종류 및 최적의 폴리머 사용량을 제안하여 물의 생산성 저감과 동시에 오일의 생산성을 높이는 효과를 도출한다.
According to the polymer sequential injection process simulation apparatus and method for blocking the groundwater according to the present invention, after the multi-stage injection of the polymer of different concentration and molecular weight into the core under the same conditions as the actual dielectric zone, the fluid of oil and water by the stagnation of the polymer Ultimately, the productivity of water and oil can be confirmed through the change of permeability and effective porosity, and furthermore, by suggesting the type of polymer with the optimum concentration and molecular weight and the optimum amount of polymer used, it is possible to reduce the water productivity and increase the oil productivity. do.
도 1은 본 발명에 의한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치에 적용된 제1,2엔드 플러그의 사시도.
1 is a block diagram of a polymer sequential injection process simulation apparatus for blocking the groundwater according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the first and second end plugs applied to the polymer sequential injection process simulation apparatus for blocking the groundwater according to the present invention.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치는, 오일과 물(지층수)의 유동통로가 구비된 구조이며 유전의 지층을 모사하는 코어(1), 코어(1)가 내부에 수용되는 코어 홀더(10), 코어 홀더(10)에 수용된 코어(1)를 실제 지층과 동일한 조건으로 구현하기 위한 것으로 압력조절수단 및 온도조절수단, 코어(1)에 오일과 물을 공급함과 아울러 폴리머를 주입하는 주입수단을 포함한다.As shown in FIG. 1, the polymer sequential injection process simulation apparatus for blocking groundwater according to the present invention includes a core (1) having a structure having a flow passage of oil and water (straightwater) and simulating a dielectric layer. The core holder 10 accommodated inside the core 1 and the core 1 housed in the core holder 10 are implemented in the same condition as the actual strata. It also includes an injection means for supplying oil and water and injecting the polymer.
코어(1)는 실제 유전의 오일과 지층수가 공존 및 유동하는 실제 지층과 동일한 조건을 모사하는 다공성의 사암일 수 있으며, 형태는 원기둥 등 다양한 입체형상으로 구성될 수 있다.The core 1 may be a porous sandstone that simulates the same conditions as the actual layers in which the oil and the groundwater coexist and flow in the actual oil field, and the shape may be configured in various three-dimensional shapes such as cylinders.
코어 홀더(10)는 코어(1)가 내부에 수용되는 통 구조이며, 코어(1)의 삽입을 위하여 일측 이상에 개방부가 구비되고, 물론, 상기 개방부는 캡 등을 통해 밀봉된다. The core holder 10 has a tubular structure in which the core 1 is accommodated therein, and an opening is provided on at least one side for insertion of the core 1, and of course, the opening is sealed through a cap or the like.
코어 홀더(10)는 저류층의 높은 압력조건에도 파손되지 않는 강한 재질의 금속(예컨대 sus 316)으로 제작되며, 고결코어와 미고결코어 모두가 사용될 수 있다.The core holder 10 is made of a strong metal (eg, sus 316) that does not break even under high pressure conditions of the storage layer, and both freezing and unfreezing cores may be used.
상기 압력조절수단은 유체를 매개로 하여 코어(1)를 가압하는 것으로, 봉압용 펌프, 상기 봉압용 펌프와 상기 코어 홀더를 유체 연통 가능하게 연결하며 상기 봉압용 펌프에 의해 펌핑되는 유체를 매개로 하여 코어(1)를 가압(제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)를 매개로 하여 코어(1)의 축방향을 가압)하도록 하는 가압관으로 구성된다. 여기서, 유체가 코어(1)의 통로에 유입되지 않도록 함과 아울러 상기 유체의 압력을 코어(1)에 전달할 수 있도록 신축성 내지 탄성력이 있는 가압 슬리브(20)를 포함한다. 가압 슬리브(20)는 관형으로서 코어 홀더(10)의 내부에 결합되면서 자신의 내부에 코어(1)가 수용된다. 가압 슬리브(20)는 예를 들어 물에 의해 신축 변형되면서 코어(1)를 가압한다. 가압 슬리브(20)는 코어(1)의 축방향 양측을 가압하지 못하는 구성이므로 코어(1)의 축방향 양측을 가압할 수 있도록 한 쌍 즉, 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)가 갖추어진다. 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)는 코어 홀더(10)의 축방향 양측에 각각 설치되며 유체를 코어(1)의 축방향으로 공급할 수 있도록 구성되며, 도 2에서 보이는 바와 같이, 코어 홀더(10) 내부를 밀봉하며 내부에 유로가 형성된 피스톤부(41) 및 피스톤부(41)의 유로에 유체(물, 오일, 폴리더 등)를 공급하는 튜브(42)로 구성된다. 피스톤부(41)는 유체를 모든 부분에 걸쳐 균일하게 공급할 수 있도록 전면에 동심원 형태 및 방사형의 홀(43)이 형성된다. 홀(43)은 전방향을 향해 개방되는 홈의 형태일 수 있다.The pressure regulating means pressurizes the core 1 through a fluid, and connects the pump for pressure, the pump for pressure and the core holder in fluid communication with the fluid pumped by the pump for pressure. And pressurizing the core 1 (pressurizing the axial direction of the core 1 via the first and second end plugs 40-1 and 40-2). Here, the pressure sleeve 20 is elastic or elastic to prevent fluid from flowing into the passage of the core 1 and to transfer the pressure of the fluid to the core 1. The pressure sleeve 20 is tubular and is coupled to the inside of the core holder 10 while the core 1 is received therein. The pressing sleeve 20 presses the core 1 while being stretched and deformed by, for example, water. Since the pressing sleeve 20 is not configured to press both sides in the axial direction of the core 1, a pair, that is, the first and second end plugs 40-1 and 40-can press both sides in the axial direction of the core 1. 2) is equipped. The first and second end plugs 40-1 and 40-2 are respectively installed on both sides of the core holder 10 in the axial direction and are configured to supply fluid in the axial direction of the core 1, as shown in FIG. 2. Similarly, the core holder 10 includes a piston 41 sealing the inside and supplying a fluid (water, oil, polyder, etc.) to the flow path of the piston part 41 and the flow path formed therein. . The piston portion 41 is formed with a concentric circular shape and a radial hole 43 on the front surface so that the fluid can be uniformly supplied over all parts. The hole 43 may be in the form of a groove that is open toward all directions.
제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)가 축방향 양측에 각각 배치됨에 따라 오일의 생산시에는 오일과 물이 도 1기준 우측에서 좌측으로 흐르고, 폴리머는 좌측에서 우측으로 흐르도록 할 수 있다.As the first and second end plugs 40-1 and 40-2 are disposed on both sides in the axial direction, the oil and water flow from the right side to the left side and the polymer flows from the left side to the right side in the production of the oil. can do.
상기 온도조절수단은, 코어 홀더(10)를 감싸는 히팅 재킷(30), 히팅 재킷(30)에 열을 가하는 열원으로 구성된다.The temperature control means is composed of a heating jacket 30 surrounding the core holder 10, a heat source for applying heat to the heating jacket (30).
상기 압력조절수단과 온도조절수단을 통해 조절된 코어(1)의 압력과 온도를 검출하기 위하여 압력센서와 온도센서가 각각 갖추어진다. 상기 압력센서는 코어(1)의 1개소의 압력만을 검출할 수도 있으나, 코어(1)의 압력 다변화를 감안하여 다수개(도면에서는 5개를 예로 들어 도시함)의 압력센서(P1 내지 P5)가 사용될 수 있다.A pressure sensor and a temperature sensor are respectively provided for detecting the pressure and temperature of the core 1 adjusted through the pressure regulating means and the temperature regulating means. The pressure sensor may detect only one pressure of the core 1, but in consideration of pressure diversification of the core 1, a plurality of pressure sensors P1 to P5 (shown by way of example in the figure) are shown. Can be used.
온도센서(T1)는 1개만 사용된 것으로 도시되었으나 상기 압력센서와 마찬가지로 다수개가 사용될 수 있다.Although only one temperature sensor T1 is shown, a plurality of temperature sensors T1 may be used.
본 발명은 저류층의 압력을 모사하기 위하여 배출압력의 제어를 통해 전단의 압력(유입압력)을 조절하기 위한 제1,2역압력조절기(50-1,50-2)가 갖추어진다. 제1,2역압력조절기(50-1,50-2)는 각각 밸브 타입으로서 유로의 개도를 조절하는 방식을 통해 압력을 조절한다.The present invention is equipped with first and second back pressure regulators 50-1, 50-2 for controlling the pressure (inlet pressure) of the front end by controlling the discharge pressure to simulate the pressure of the reservoir. The first and second reverse pressure regulators 50-1 and 50-2, respectively, are valve types to adjust the pressure through a method of adjusting the opening degree of the flow path.
본 발명은 코어(1)를 유전 지층으로 구현하기 위하여 오일과 물을 주입하고, 코어(1)에 분자량과 농도가 다른 다종의 폴리머(설명의 편의를 위해 3개의 폴리머로 예를 들어 설명한다)를 주입한다. 또한, 폴리머의 흡착 등 정체에 따른 오일과 물의 유체투과율 변화를 확인하기 위하여 오일과 물을 코어(1) 외부로 토출(생산)시키며, 이는 주입수단에 의해 이루어진다.The present invention injects oil and water to implement the core 1 as a dielectric layer, and a variety of polymers having different molecular weights and concentrations in the core 1 (for example, three polymers will be described for convenience of description). Inject In addition, in order to check the fluid permeability change of oil and water due to the stagnation of the polymer, the oil and water are discharged (produced) to the outside of the core 1, which is made by the injection means.
상기 주입수단은 예를 들어, 오일, 물, 제1 내지 제3폴리머가 각각 저장되는 탱크(2,3,4,5,6) 및 탱크(2,3,4,5,6)에 저장된 유체를 각각 공급하는 펌프로 구성된다. 물론, 탱크(2,3,4,5,6)에 저장된 유체를 각각의 펌프로 펌핑할 수도 있지만, 탱크(2,3,4,5,6)와 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)를 밸브로 제어함으로서 하나의 펌프를 통해 유체(오일, 물, 폴리머)를 펌핑할 수도 있다. 도면은 하나의 펌프(7)를 통해 유체를 공급하는 것으로 도시되었다. The injection means is, for example, oil, water, the tank (2, 3, 4, 5, 6) and the tank (2, 3, 4, 5, 6) in which the first to third polymers are stored, respectively It consists of a pump for supplying each. Of course, it is also possible to pump the fluid stored in the tanks 2, 3, 4, 5, 6 with the respective pumps, but the tanks 2, 3, 4, 5, 6 and the first and second end plugs 40-1. 40-2) may be used to pump fluid (oil, water, polymer) through a single pump. The figure shows the supply of fluid through one pump 7.
또한, 오일과 물 및 폴리머를 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)를 통해 코어 홀더(10)에 주입하거나 오일과 물의 생산을 위하여 저장할 수 있도록 제1,2밸브(3-way valve)(V-1,V-2)가 각각 갖추어진다.In addition, the first and second valves (3- and 3) may be injected into the core holder 10 through the first and second end plugs 40-1 and 40-2, or may be stored for the production of oil and water. way valves (V-1, V-2) are provided respectively.
본 발명은 폴리머 주입 전후의 공극감소의 변화율을 정량적으로 측정하기 위한 목적으로 분광광도계(UV-Vis Spectrophotometer)(80)가 포함될 수 있다. 분광광도계(80)는 추적자 실험(tracer test) 수행 시 오일에 용해되는 물질로 예컨대 stilbene을 오일과 교반, 코어 실험 수행 전 표준샘플의 농도증가 (최대 15ppm)에 따른 흡광도의 변화율을 측정하여 직선상의 검량선을 작성 한다. 15ppm이상의 농도에서는 분광광도계의 특성상 검량곡선이 직선의 형태를 띄지 않아 보다 복잡한 형태의 회귀곡선이 그려지는 바, 단순한 모형의 제작을 통한 분석의 효율성을 증대하기 위해 15ppm의 농도를 실험에 이용하게 된다.The present invention may include a spectrophotometer (UV-Vis Spectrophotometer) (80) for the purpose of quantitatively measuring the rate of change of pore reduction before and after polymer injection. The spectrophotometer 80 is a substance that is dissolved in oil when a tracer test is performed. For example, stilbene is stirred with oil and a change in absorbance according to an increase in concentration of a standard sample (up to 15 ppm) before performing a core test is performed. Fill out the calibration curve. At concentrations above 15 ppm, the calibration curve does not show a straight line due to the characteristics of the spectrophotometer, so a more complex regression curve is drawn. Therefore, the concentration of 15 ppm is used in the experiment to increase the efficiency of analysis through the fabrication of a simple model. .
이후 코어 주입 수행 실험 시 폴리머 주입 전,후 총 2회에 걸쳐 15ppm의 stilbene을 코어에 주입하여 시간에 따라 공극을 통해 배출되는 stilbene의 흡광도를 측정하여 검량선에 대입, 농도를 추론하게 된다. 폴리머의 정체에 의해 공극의 유동통로가 감소, 주입 시 설정한 stilbene의 농도가 배출부에서 검출되는 시간은 폴리머 주입전의 시간보다 줄어드는 바, 이러한 폴리머 주입 전,후의 시간 차이를 이용하여 코어(1) 내 유동통로의 공극감소 변화율을 정량적으로 분석한다.
After the core injection experiment, 15ppm of stilbene was injected into the core twice before and after the polymer injection, and the absorbance of the stilbene discharged through the pores was measured according to the time, and the concentration and concentration were inferred from the calibration curve. Due to the stagnation of the polymer, the flow path of the voids decreases, and the time at which the concentration of stilbene set at the time of injection is detected at the outlet is shorter than the time before injection of the polymer. Quantitatively analyze the rate of change of void reduction in the flow path.
본 발명은 구성요소들을 제어하기 위한 컨트롤러(60), 구성요소들을 조작하기 위한 조작패드, 코어(1)의 압력과 온도 조건, 오일과 물의 주입량, 제1 내지 제3폴리머의 주입량, 오일과 물의 생산량 등의 데이터를 보이기 위한 디스플레이(70)가 갖추어진다.The present invention provides a controller 60 for controlling the components, an operation pad for operating the components, pressure and temperature conditions of the core 1, the injection amount of oil and water, the injection amount of the first to third polymer, the oil and water A display 70 is provided for showing data such as yield.
컨트롤러(60)는 전술한 구성요소들을 제어하여 코어(1)를 설정한 환경으로 유지하고, 오일과 물의 생산량 등을 분석 및 비교하여 데이터를 디스플레이(70)에 표시한다.The controller 60 controls the above-described components to maintain the core 1 in the set environment, analyzes and compares oil and water production amounts, and displays the data on the display 70.
본 발명에 의한 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 방법은 다음과 같다.Polymer sequential injection process simulation method for the groundwater block according to the present invention is as follows.
1. 코어(1)의 공극률 확인.1. Check the porosity of the core (1).
본 발명에 의한 폴리머의 흡착 등의 정체에 따른 물과 오일의 유체투과율의 변화를 확인하기 위해서는 먼저 코어(1)의 유효 공극률을 확인할 필요가 있으며, 이는 공지된 장비와 기술을 통해 확인 가능하므로 구체적인 확인 방법에 대해서는 생략하기로 한다. 예를 들어, 3wt% NaCl 염수를 이용하여 코어(1)를 100% 포화 후 건조기에 넣어 공극률 측정하였고, 3wt% NaCl 염수로 재차 코어(1)를 포화시킨 후 절대유체투과율을 측정하였다.In order to confirm the change in the fluid permeability of water and oil due to the stagnation of the polymer adsorption according to the present invention, it is necessary to first confirm the effective porosity of the core 1, which can be confirmed through known equipment and techniques. The verification method will be omitted. For example, the core 1 was saturated using 100 wt% NaCl brine and then placed in a dryer to measure porosity. The absolute fluid permeability was measured after saturating the core 1 again with 3 wt% NaCl brine.
코어(1)의 유효 공극률을 컨트롤러(60)에 입력하며, 컨트롤러(60)는 입력값을 저장한다.The effective porosity of the core 1 is input to the controller 60, which stores the input value.
코어(1)는 공극에 물을 충진시켜 준비한다. 왜냐하면, 하기에서 오일을 주입하기 전에 지층을 모사하기 위함이다.
The core 1 is prepared by filling water into the voids. This is to simulate the stratum before injecting the oil.
2. 코어(1) 거치.2. Mount the core (1).
코어 홀더(10)의 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2) 중 어느 하나 또는 모두를 코어 홀더(10)에서 분리한 후, 코어(1)를 코어 홀더(10) 내부에 삽입한다. 코어(1)는 제1 내지 제5압력센서(P1,P2,P3,P4,P5)에 의해 감지된 압력값의 신뢰도를 위하여 설정 위치에 삽입되어야 하며, 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)의 위치 조절 등을 통해 코어(1)를 설정 위치에 셋팅한다. 코어(1)의 삽입 시 가압 슬리브(20)는 탄성 변형되어 코어(1)의 둘레부에 기밀 및 수밀하게 밀착되며, 따라서, 오일과 물 및 폴리머는 코어 홀더(10) 외부로 누출되지 않고 유동통로를 따라 축방향으로만 유동하게 된다.
After removing one or both of the first and second end plugs 40-1 and 40-2 of the core holder 10 from the core holder 10, the core 1 is inserted into the core holder 10. do. The core 1 should be inserted into the set position for the reliability of the pressure value detected by the first to fifth pressure sensors P1, P2, P3, P4 and P5, and the first and second end plugs 40-1. 40-2) to set the core 1 to the set position by adjusting the position. Upon insertion of the core 1, the press sleeve 20 is elastically deformed to tightly and tightly adhere to the periphery of the core 1, so that oil, water, and polymer do not leak out of the core holder 10 without flowing. It will only flow in the axial direction along the passage.
3. 코어 셋팅.3. Core settings.
코어(1)의 셋팅이 완료되면 코어 홀더(10) 내부 즉 코어(1)의 압력과 온도를 실제 지층과 동일한 조건으로 셋팅하며, 도면에 도시되지는 않았지만 코어 홀더(10) 내부와 연통하는 물공급관을 통해 코어 홀더(10) 내부에 물을 공급한다. 물이 공급되면 가압 슬리브(20)가 탄성 변형되면서 코어(1)를 가압하게 되어 코어(1)를 지층과 동일한 압력으로 셋팅할 수 있고, 또한 축방향 양측의 제1,2엔드 플러그(40-1,40-2)측도 봉압펌프에 의해 가압되어 코어(1)를 지층과 동일한 압력으로 셋팅한다. 제1 내지 제5압력센서(P1,P2,P3,P4,P5)는 실시간으로 압력을 검출하며, 조작패드를 통해 압력을 미리 설정하여 설정 압력이 유지되도록 할 수 있다. When the setting of the core 1 is completed, the pressure and temperature of the core holder 10, that is, the core 1, are set under the same conditions as the actual strata, and the water communicating with the inside of the core holder 10 although not shown in the drawing. Water is supplied into the core holder 10 through the supply pipe. When water is supplied, the pressure sleeve 20 elastically deforms and presses the core 1 so that the core 1 can be set to the same pressure as the ground layer, and the first and second end plugs 40-2 on both sides in the axial direction are supplied. 1,40-2) side is also pressurized by the pressure pump to set the core 1 to the same pressure as the ground layer. The first to fifth pressure sensors P1, P2, P3, P4, and P5 may detect pressure in real time, and may set the pressure in advance through an operation pad to maintain a set pressure.
또한, 히팅재킷(30)을 가열하여 코어 홀더(10)를 통해 코어(1)의 온도를 지층과 동일한 온도로 모사한다. 온도센서(T1)는 실시간으로 온도를 검출하며, 온도를 설정함으로써 코어(1)의 온도가 설정 온도를 유지하도록 한다.In addition, the heating jacket 30 is heated to simulate the temperature of the core 1 through the core holder 10 at the same temperature as the ground layer. The temperature sensor T1 detects the temperature in real time and sets the temperature so that the temperature of the core 1 maintains the set temperature.
지금까지는 코어(1)의 압력과 온도 조건만을 지층과 동일한 환경으로 셋팅한 것이며, 코어(1)의 유통통로에 오일과 물을 주입하여 오일과 물이 공존하는 지층을 구현한다.Until now, only the pressure and temperature conditions of the core 1 are set to the same environment as the layer, and oil and water are injected into the distribution passage of the core 1 to realize a layer in which oil and water coexist.
펌프(7)를 이용하여 오일 탱크(2)와 물 탱크(3)에 저장된 오일과 물을 주입한다. 오일과 물의 주입 방법은 다양하며, 예를 들어 오일과 물을 혼합한 혼합체를 주입하는 방법, 오일과 물을 각각 정해진 비율로 주입하는 방법이 가능하고, 또한, 오일 탱크(2)와 물 탱크(3)에 정해진 양의 오일과 물을 저장하고 오일 탱크(2)의 오일을 펌핑하여 오일이 물 탱크(3)를 경유함으로써 물 탱크(3)에 저장된 물을 밀고 코어(1)에 주입되도록 하는 방법 등도 가능하다.Inject the oil and water stored in the oil tank (2) and the water tank (3) using the pump (7). There are various methods of injecting oil and water, for example, a method of injecting a mixture of oil and water, a method of injecting oil and water at a predetermined ratio, and the oil tank 2 and the water tank ( 3) to store the oil and water in a predetermined amount and to pump the oil in the oil tank (2) so that the oil passes through the water tank (3) to push the water stored in the water tank (3) and to be injected into the core (1) The method is also possible.
하나의 펌프를 이용하여 오일, 물, 폴리머를 주입하도록 구성된 경우, 오일과 물의 주입 시에는 펌프(7)와 제1 내지 제3폴리머 탱크(4,5,6)를 연결하는 배관을 폐쇄하고, 폴리머의 주입 시에는 오일 탱크(2)와 물 탱크(3)를 폐쇄하고, 오일과 물의 생산시에는 코어 홀더(10)와 제1 내지 제3폴리머 탱크(4,5,6)를 폐쇄한다.If the pump is configured to inject oil, water and polymer using one pump, the pipe connecting the pump 7 and the first to third polymer tanks 4, 5 and 6 is closed when the oil and water are injected. The oil tank 2 and the water tank 3 are closed when the polymer is injected, and the core holder 10 and the first to third polymer tanks 4, 5 and 6 are closed when the oil and water are produced.
오일과 물은 예를 들어 제1엔드 플러그(40-1)를 통해 코어(1)에 주입되며, 제2역압력 조절기(50-2)의 개도를 조절하여 오일과 물의 주입 압력을 조절한다.Oil and water are injected into the core 1 through, for example, the first end plug 40-1, and the injection pressure of the oil and water is adjusted by adjusting the opening degree of the second back pressure regulator 50-2.
오일과 물이 코어(1)에 주입됨으로써 코어(1)가 실제 지층과 동일한 조건으로 셋팅된다.Oil and water are injected into the core 1 so that the core 1 is set to the same conditions as the actual strata.
본 공정은 코어(1)에 오일과 물을 주입하는 방법을 설명한 것이며, 하기의 4. 물과 오일의 유체투과도 측정 공정을 통해 오일과 물의 주입은 명확해진다.
This step describes a method of injecting oil and water into the core 1, and the injection of oil and water becomes clear through the following 4. Water and oil permeability measurement process.
4. 물과 오일의 유체투과도 측정.4. Measure the fluid permeability of water and oil.
물과 오일의 유체투과율의 측정을 위해 오일과 물을 순서대로 제1엔드 플러그(40-1)를 통해 코어(1)에 주입하면, 코어(1) 내부에 100% 채워져 있는 물이 오일의 주입에 의해 밀려 나가 도면 기준 좌측에서 우측으로 유동하여 제2엔드 플러그(40-2)를 통해 배출된다. 이에 따라 물이 더 이상 흐르지 않는 공극의 최소한도의 물만 포화된 정상상태에서 오일의 유효 유체투과율을 측정 하게 된다. 이후 반대로 오일로 대부분이 포화되어 있는 코어에 물만 주입하여 오일이 최소한으로 포화되어 있는 상태를 만든 후 물의 유효 유체 투과율을 측정하게 된다. 여기서 측정된 물과 오일의 유체투과도는 폴리머 주입 이후 다시 측정하게 될 물과 오일의 측정값과 비교하게 되며, 결과적으로 물과 오일의 생산성을 추론하게 된다.In order to measure the fluid permeability of water and oil, when oil and water are sequentially injected into the core 1 through the first end plug 40-1, water filled with 100% inside the core 1 is injected into the oil. It is pushed by and flows from the left side to the right side of the drawing reference and is discharged through the second end plug 40-2. As a result, the effective fluid permeability of the oil is measured in a steady state where only the minimum water of the pores where the water no longer flows is saturated. After that, only water is injected into the core, which is mostly saturated with oil, to make the oil saturated to the minimum, and then the effective fluid permeability of the water is measured. The water and oil permeability measured here is compared with the water and oil measurements that will be measured again after the polymer injection, resulting in inferring the water and oil productivity.
오일과 물의 생산 시에는 제1역압력 조절기(50-1)를 통해 생산 압력을 조절할 수 있다. In the production of oil and water, the production pressure may be adjusted through the first back pressure regulator 50-1.
오일과 물의 유체투과도는 각각 하기의 식을 통해 구할 수 있다.The fluid permeability of oil and water can be obtained through the following equation.
물의 유체투과도Water permeability
[수학식 1][Equation 1]
Figure pat00001
Figure pat00001
(Qw : 물의 유량, Kw : 물의 유체투과도, Mw : 물의 점성도, ΔP : 코어의 입구측 압력(P1)과 출구측 압력(P2)의 차이, A : 코어의 단면적, L : 코어의 길이)(Qw: flow rate of water, Kw: fluid permeability of water, Mw: viscosity of water, ΔP: difference between inlet pressure (P1) and outlet pressure (P2) of the core, A: cross-sectional area of the core, L: length of the core)
오일의 유체투과도Fluid Permeability of Oil
[수학식 2][Equation 2]
Figure pat00002
Figure pat00002
(Qo : 오일 유량, Ko : 오일의 유체투과도, Mo : 오일의 점성도, ΔP : 코어의 입구측 압력(P1)과 출구측 압력(P2)의 차이, A : 코어의 단면적, L : 코어의 길이)
(Qo: oil flow rate, Ko: fluid permeability of oil, Mo: viscosity of oil, ΔP: difference between inlet pressure (P1) and outlet pressure (P2) of the core, A: cross-sectional area of the core, L: length of the core) )
5. 폴리머 주입.5. Polymer injection.
폴리머의 주입에 따른 흡착 등의 정체에 의한 물생산성 감소 및 이에 따른 오일생산성 증가 등의 효과를 검증하기 위하여 코어(1)에 폴리머를 주입한다. 펌프(7)를 통해 제1 내지 제3폴리머 탱크(4,5,6)에 저장된 제1 내지 제3폴리머를 주입하되, 농도가 낮고 분자량이 작은 제1폴리머를 먼저 주입하고 제2폴리머와 제3폴리머를 순차적으로 주입한다. 제1 내지 제3폴리머의 농도와 분자량 및 주입량을 다양하게 변화하여 다양한 조건 하에서 물과 오일의 유체투과도 변화 및 폴리머의 정체를 확인할 수 있으므로 분자량과 농도 및 주입량에 대해서는 구체적인 수치로 한정하지 않는다.The polymer is injected into the core 1 in order to verify the effects of the decrease in water productivity due to stagnation of the polymer and the increase in oil productivity. Inject the first to third polymers stored in the first to third polymer tanks (4, 5, 6) through the pump (7), the first polymer having a low concentration and a low molecular weight is injected first, the second polymer and the first Inject 3 polymers sequentially. Molecular weight, concentration and injection amount can be confirmed by varying the concentration, molecular weight, and injection amount of the first to third polymers, and thus, fluid permeability change of water and oil and the identity of the polymer under various conditions.
제1 내지 제3폴리머가 순차적으로 주입됨에 따라 코어(1)의 유동통로(공극)의 내면에는 제1폴리머층 - 제2폴리머층 -제3폴리머층이 차례로 형성된다. 제1 내지 제3폴리머층이 층상구조인 것으로 설명하였으나 유동통로의 특성상 제1폴리머에 의해 막히는 단면적, 제2폴리머에 의해 막히는 단면적, 제3폴리머에 의해 막히는 단면적이 있으며, 따라서, 유동통로의 단면적에 따라 제1폴리머층만 형성되거나 제1,2폴리머층이 형성되거나 제1 내지 제3폴리머층 모두가 형성될 수 있다. 이 과정에서 제1 내지 제3폴리머의 분자의 크기보다 작은 단면적의 유동통로는 막히게 된다.
As the first to third polymers are sequentially injected, the first polymer layer, the second polymer layer, and the third polymer layer are sequentially formed on the inner surface of the flow passage (void) of the core 1. Although the first to third polymer layers have been described as having a layered structure, there are cross-sectional areas blocked by the first polymer, cross-sectional areas blocked by the second polymer, and cross-sectional areas blocked by the third polymer. Accordingly, only the first polymer layer may be formed, the first and second polymer layers may be formed, or both the first to third polymer layers may be formed. In this process, the flow passage of the cross-sectional area smaller than the size of the molecules of the first to third polymers is blocked.
6. 물과 오일의 유체투과도 측정.6. Measure the fluid permeability of water and oil.
전술한 4. 물과 오일의 유체투과도 측정 시와 동일한 방법으로 물과 오일을 코어(1)에 주입하여 코어(1)에 있는 오일과 물의 생산을 통해 유체투과도를 측정한다. 여기서 유체의 흐름의 방향은 전술한 4. 의 물과 오일을 주입방향과 반대방향에서 제2엔드 플러그(40-2)를 통해 코어(1)에 주입하면, 코어(1) 내부에 있는 오일과 물이 도면 기준 우측에서 좌측으로 유동하여 제1엔드 플러그(40-1)를 통해 배출된다.
4. The fluid permeability is measured through the production of oil and water in the core (1) by injecting water and oil into the core (1) in the same manner as in the above-described measurement of fluid permeability of the water and oil. Here, the direction of the flow of the fluid is injected into the core 1 through the second end plug 40-2 in the direction opposite to the injection direction 4. water and oil of the above-described 4. Water flows from right to left on the basis of the drawing and is discharged through the first end plug 40-1.
컨트롤러(60)는 측정된 오일과 물의 유체투과도를 검출하여 폴리머를 주입하지 않을 때의 유체투과도와 비교함으로써 폴리머의 정체에 의한 물생산성 및 오일생산성의 변화를 확인할 수 있다.
The controller 60 may check the measured fluid permeability of the oil and water and compare the fluid permeability when no polymer is injected to confirm the change in water productivity and oil productivity due to the stagnation of the polymer.
<실시예><Examples>
1. 코어 1. Core
하나의 코어에 단일 폴리머를 주입하고, 폴리머를 순차 주입하여 오일과 물의 유체투과도를 구할 수도 있으나, 단일 폴리머를 주입한 후 폴리머를 순차 주입하기 위하여 코어를 초기화하는 것이 어려울 수 있고, 시험 결과치의 신뢰도가 떨어질 수 있으므로 분자량과 농도가 서로 다른 단일 폴리머 2개와 3개의 폴리머를 순차주입하기 위한 코어를 각각 다른 것으로 선택하였다.It is possible to obtain the fluid permeability of oil and water by injecting a single polymer into one core and sequentially injecting the polymer.However, after injecting a single polymer, it may be difficult to initialize the core to sequentially inject the polymer. The cores for sequential injection of two polymers and three polymers having different molecular weights and concentrations were selected as different ones.
코어(1)의 유체투과도는 682.15md, 822.56md, 893.11md인 것을 선택하였다.
Fluid permeability of the core 1 was selected to be 682.15md, 822.56md, 893.11md.
2. 폴리머.2. Polymer.
분자량 500,000인 Alcoflood 254S, 분자량이 4,500,000인 Alcoflood 955를 사용하되, 3개의 폴리머를 순차 주입하기 위하여 2개의 폴리머의 농도를 다음과 같이 달리하여 3개의 폴리머를 만들었다.Alcoflood 254S having a molecular weight of 500,000 and Alcoflood 955 having a molecular weight of 4,500,000 were used, but three polymers were prepared by varying the concentrations of the two polymers in order to sequentially inject three polymers.
- 2,000 ppm Alcoflood 254S2,000 ppm Alcoflood 254S
- 2,000 ppm Alcoflood 9552,000 ppm Alcoflood 955
- 4,000 ppm Alcoflood 9554,000 ppm Alcoflood 955
하기의 표 1에서 보이는 바와 같이, 3개의 폴리머를 순차 주입하는 코어는 유체투과도가 682.15인 것을, 단일 폴리머(4,000 ppm Alcoflood 955, 2,000 ppm Alcoflood 955)를 주입하는 코어는 유체투과도가 각각 822.56, 893.11인 것을 사용하였다.As shown in Table 1 below, the cores sequentially injecting three polymers had a fluid permeability of 682.15. The cores injecting a single polymer (4,000 ppm Alcoflood 955, 2,000 ppm Alcoflood 955) had fluid permeability of 822.56 and 893.11, respectively. Was used.
본 실시예에 의한 공정을 먼저 간략히 설명하면 다음과 같다.The process according to the present embodiment is briefly described as follows.
1. 공극률 측정1. Porosity measurement
3wt% NaCl 염수를 이용하여 100% 포화 후 건조기에 넣어 공극률 측정.100% saturation using 3wt% NaCl brine and put into the dryer to measure the porosity.
2. 절대유체투과율 측정2. Absolute Fluid Permeability Measurement
3wt% NaCl 염수로 재차 포화 시킨 후 정상상태에서 절대유체투과율 측정.Absorption of absolute fluid permeability at steady state after saturation with 3wt% NaCl brine.
3. 오일주입. 3. Oil injection.
정상 상태시까지 오일을 주입하며 10공극부피(pore volume) 이상 주입 후 원시수포화도에서의 오일의 유효유체투과율 측정.Measure the effective fluid permeability of the oil at the degree of saturation of the raw oil after injecting oil until steady state and injecting more than 10 pore volume.
4. Stilbene을 이용한 추적자 실험 수행.4. Perform tracer experiments using Stilbene.
지용성 화학제인 Stilbene을 포함하지 않은 오일이 공극에 채워져 있으므로, 이후 stilbene (15 ppm)을 포함한 오일을 2공극부피 주입 후 배출구를 통해 나오는 오일을 분광광도계를 이용하여 흡광도 측정 후 검량곡선을 이용하여 농도 계산.Since oil that does not contain fat-soluble chemicals, Stilbene, is filled in the pores, then oil containing stilbene (15 ppm) is injected into the two-pore volume, and the oil coming out of the outlet is measured by using a spectrophotometer and then measured using a calibration curve. Calculation.
실험 수행 전 Stilbene의 표준샘플을 활용하여 Calibration curve를 그린 후 실험 수행 시 적용.Before the experiment, draw the calibration curve using the standard sample of Stilbene and apply it to the experiment.
5. 염수주입.5. Brine injection.
정상상태시 까지 3wt% NaCl 염수주입하며 10공극부피 이상 주입 후 잔류오일포화도에서의 물의 유효유체투과율 측정.Measurement of effective fluid permeability of water at residual oil saturation after injection of 3wt% NaCl brine and injection over 10 pore volume until steady state.
6. 폴리머 주입.6. Polymer injection.
가. 순차적주입법의 경우end. In case of sequential injection method
2,000 ppm Alcoflood 254s(분자량: 50만)를 1.2공극부피 주입 - 2,000 ppm Alcoflood 955(분자량: 450만)를 0.8공극부피 주입 - 4,000 ppm Alcoflood 955(분자량: 450만)를 0.5공극부피를 순차적으로 단일의 코아에 대하여 주입.1.2 pore volume injection of 2,000 ppm Alcoflood 254s (molecular weight: 500,000)-0.8 pore volume injection of 2,000 ppm Alcoflood 955 (molecular weight: 4.5 million)-0.5 pore volume of 4,000 ppm Alcoflood 955 (molecular weight: 4.5 million) sequentially Against the core.
나. 단일주입법의 경우I. In the case of single injection method
하기의 폴리머를 이용하여 각각의 단독 실험에 대하여 적용Applied to each single experiment using the following polymers
- 2,000 ppm Alcoflood 955(Mw: 450만)을 2.5PV 주입2.5PV injection of 2,000 ppm Alcoflood 955 (Mw: 4.5 million)
- 4,000 ppm Alcoflood 955(Mw: 450만)을 2.5PV 주입2.5PV injection of 4,000 ppm Alcoflood 955 (Mw: 4.5 million)
7. 염수 주입. 7. Brine infusion.
폴리머주입 이후 염수의 유효 유체투과율 측정Determination of Effective Fluid Permeability of Saline after Polymer Injection
주입(inlet)과 토출(outlet)을 바꾸어 지층유체의 생산정으로의 유동을 모사 정상 상태시까지 주입하며 10공극부피 이상 주입이후 물의 유효유체투과율 측정.Measure the effective fluid permeability of water after injection of more than 10 pore volumes by injecting the flow into the production well of the strata fluid by changing the inlet and outlet.
8. 오일 주입.8. Oil injection.
폴리머주입 이후 오일의 유효 유체투과율 관찰Observation of effective fluid permeability of oil after polymer injection
10공극부피 이상 오일을 주입하여 정상상태에서의 오일의 유효유체투과도 측정Measurement of effective fluid permeability of oil under steady state by injecting oil with more than 10 void volume
9. Stilbene을 이용한 추적자 실험 수행.9. Perform tracer experiments using Stilbene.
stilbene (15 ppm)을 포함한 오일을 2공극부피 주입 후 배출구를 통해 나오는 오일을 분광광도계를 이용하여 흡광도 측정 후 검량곡선을 이용하여 농도 계산Inject the oil containing stilbene (15 ppm) into the two-pore volume and calculate the concentration using the calibration curve after measuring the absorbance using the spectrophotometer.
폴리머 주입 전에 수행하였던 추적자실험의 결과와 비교하여 유효공극률의 변화율 측정.Determination of the rate of change of effective porosity compared to the results of tracer experiments performed before polymer injection.
이하는 2차에 걸친 테스트를 하기 위한 것이다.The following is for two rounds of testing.
10. 염수 주입. 10. Brine infusion.
폴리머주입 이후 염수의 유효유체투과율 측정Determination of Effective Fluid Permeability of Saline after Polymer Injection
정상 상태시까지 주입하며 10공극부피 이상 주입이후 물의 유효유체투과율 측정Inject until steady state and measure effective fluid permeability of water after injection over 10 pore volume
11. 오일 주입.11. Oil injection.
10공극부피 이상 오일을 주입하여 정상상태에서의 오일의 유효유체투과율 측정
Measurement of effective fluid permeability of oil under steady state by injecting oil with more than 10 pore volume
하기의 [표1]은 순차적 주입법과 비교실험을 한 결과 표이다.Table 1 below is a result of a comparative experiment with the sequential injection method.
[표1]Table 1
Figure pat00003
Figure pat00003
Abs.Perm.(md)는 코어의 절대 유체투과도이며, Oil Perm.(md)는 오일의 유체투과도이고, Water Perm.(md)는 물의 유체 투과도이다.Abs. Perm. (Md) is the absolute fluid permeability of the core, Oil Perm. (Md) is the fluid permeability of the oil, and Water Perm. (Md) is the fluid permeability of the water.
폴리머 주입 이후 총 2차례에 걸쳐 오일과 물의 주입 시험을 통해 유체투과도를 측정 하였으며, 이는 공극 내부에 흡착 등의 정체에 의한 폴리머의 지속성을 통한 공법의 적합성을 확인하기 위함이다. 표 1에서 보이는 것처럼, 폴리머의 주입 전후에서 오일과 물의 유체투과도가 달라진 것을 확인할 수 있고, 또한, 1차 주입과 2차 주입에 따른 오일과 물의 유체투과도도 달라진 것을 확인하였다.
After the polymer injection, the fluid permeability was measured through two injection tests of oil and water. This is to confirm the suitability of the method through the persistence of the polymer due to the stagnation of adsorption in the pores. As shown in Table 1, it was confirmed that the fluid permeability of the oil and water was changed before and after the injection of the polymer, and also the fluid permeability of the oil and water was changed according to the first injection and the second injection.
하기의 [표2]는 순차적 주입법 및 단일 주입법 이용 시 Residual Resistance Factor 변화 표이다.Table 2 below is a table of the change in residual resistance factor when using a sequential injection method and a single injection method.
[표1]은 유체투과도가 서로 다른 코어를 사용함에 따라 단일 폴리머를 주입하는 것과 다수의 폴리머를 순차 주입하는 것을 비교하는 것이 어려울 것이며, 하기의 [표2]를 통해 폴리머의 순차 주입이 단일 폴리머 주입보다 효과적임을 확인하였다.Table 1 shows that it will be difficult to compare the injection of a single polymer and the sequential injection of multiple polymers as the fluid permeability cores are used. It was found to be more effective than infusion.
[표2][Table 2]
Figure pat00004
Figure pat00004
Frrw=Kbefore,water/Kafter,water 이며, Frro=Kbefore,oil/Kafter,oil 이다.Frrw = K before, water / K after, water and Frro = K before, oil / K after, oil
Residual Resistance Factor의 숫자 1,2 는 각각 폴리머 주입 이후 물과 오일 주입 사이클을 의미한다.The numbers 1 and 2 of the residual resistance factor represent water and oil injection cycles after polymer injection, respectively.
하기의 [표3]은 순차적 주입법 및 단일 주입법 이용 시 각 공법의 효과를 비교한 것이다.Table 3 below compares the effects of each method when using a sequential injection method and a single injection method.
Figure pat00005
Figure pat00005
표 2와 표 3을 통해서 알 수 있듯이, 3개의 폴리머를 순차 주입하는 것이 단일 폴리머를 주입하는 것보다 오일과 물의 유체투과율 면에서 효율적인 것을 알 수 있다. As can be seen from Table 2 and Table 3, it can be seen that sequential injection of three polymers is more efficient in terms of fluid permeability of oil and water than injection of a single polymer.
이상의 실시예를 통해 폴리머의 주입 전후, 단일 폴리머 주입과 분자량과 농도가 다른 폴리머의 순차적 주입에 오일과 물의 유체 투과도를 확인함으로써 순차적 주입 방법이 효과적인 것을 확인하였으며, 이를 뒷받침하는 다른 근거로서 추적자 시험을 하였다.
Through the above examples, it was confirmed that the sequential injection method was effective by confirming the fluid permeability of oil and water before and after the injection of the polymer and the sequential injection of polymers having different molecular weights and concentrations. It was.
하기의 [표4]는 순차적 주입법 및 단일 주입법 이용 시 추적자 실험을 통한 유효 공극률 변화율을 정량화 한 것이다. 추적자 시험은 단일 폴리머와 순차적 폴리머를 각각 주입하기 전에 추적자를 통과시켜 얻은 시간 데이터를 근거로 하여 유효공극률을 산출하고, 단일 폴리머와 순차적 폴리머를 각각 주입한 후 추적자를 통과시켜 얻은 시간 데이터를 근거로 하여 유효공극률을 산출하여, 폴리머 주입 전후 유효공극률의 변화율을 보인 것이다.Table 4 below quantifies the rate of change of the effective porosity through tracer experiments when using a sequential injection method and a single injection method. The tracer test calculates the effective porosity based on the time data obtained by passing the tracer before injecting the single polymer and the sequential polymer separately, and based on the time data obtained by passing the tracer after injecting the single polymer and the sequential polymer respectively. The effective porosity was calculated to show the rate of change of the effective porosity before and after the polymer injection.
[표4]Table 4
Figure pat00006
Figure pat00006
표 4에서 알 수 있듯이 단일 폴리머를 주입할 때보다 서로 다른 분자량과 농도의 폴리머를 순차 주입할 때 코어의 유효공극률이 더 크게 감소하였음을 확인하였다.
As can be seen in Table 4, it was confirmed that the effective porosity of the core was significantly reduced when the polymers of different molecular weights and concentrations were sequentially injected than when a single polymer was injected.
1 : 코어, 10 : 코어 홀더
20 : 가압슬리브, 30 : 히팅재킷
40-1,40-2 : 제1,2엔드플러그, 50-1,50-2 : 제1,2역압력조절기
60 : 컨트롤러, 70 : 디스플레이
80 : 분광광도계,
1: core, 10: core holder
20: pressure sleeve, 30: heating jacket
40-1,40-2: 1st, 2nd end plug, 50-1,50-2: 1st, 2nd reverse pressure regulator
60: controller, 70: display
80: spectrophotometer,

Claims (11)

  1. 오일을 포함하는 유체가 흐르는 유동통로가 구비된 입체 구조의 코어(1)가 내부에 밀폐 수용되는 코어 홀더(10)와;
    상기 코어 홀더 내부의 압력과 온도를 조절하여 상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어를 실제 유전지대의 환경으로 모사하는 압력조절수단 및 온도조절수단과;
    상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어의 압력과 온도를 검출하는 압력센서 및 온도센서와;
    상기 코어의 축방향 양측에 각각 연결되며 상기 코어 홀더의 내부에 수용된 코어에 오일, 물, 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 주입하는 주입수단과;
    상기 주입수단을 통해 상기 코어의 유동통로를 통과한 오일과 물의 유체투과도를 검출 하는 컨트롤러(60)를 포함하며, 이에 의하여, 상기 코어에 오일과 물을 주입하여 실제 유전지대와 모사하고 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 다단주입한 후 상기 코어에 있는 오일과 물을 생산하여 상기 폴리머의 주입 전후의 유체투과도를 비교 분석 및 디스플레이(70)를 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.
    A core holder 10 in which a core 1 having a three-dimensional structure including a flow passage through which a fluid containing oil flows is sealed therein;
    Pressure control means and temperature control means for controlling the pressure and temperature inside the core holder to simulate the core contained in the core holder into an environment of an actual oil field;
    A pressure sensor and a temperature sensor for detecting pressure and temperature of the core accommodated in the core holder;
    Injection means connected to both axial sides of the core and injecting oil, water, and polymers having different concentrations and molecular weights into the core accommodated in the core holder;
    And a controller 60 for detecting fluid permeability of oil and water that has passed through the flow passage of the core through the injection means, thereby injecting oil and water into the core to simulate the actual dielectric zone and different concentrations. And multi-stage injection of a polymer having a molecular weight of and to produce oil and water in the core to display the fluid permeability before and after the injection of the polymer through a comparative analysis and display 70, the polymer sequence for blocking the groundwater Injection process simulation device.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코어 홀더는 축방향의 양측이 제1,2엔드플러그(40-1,40-2)를 통해 밀폐되며, 상기 제1,2엔드플러그는 상기 주입수단과 유체 연통 가능하게 연결되어 상기 오일과 물 및 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머가 축방향을 따라 유동하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.2. The core holder of claim 1, wherein both sides of the core holder are sealed through first and second end plugs 40-1 and 40-2, and the first and second end plugs are in fluid communication with the injection means. Connected to guide the oil and water and polymers of different concentrations and molecular weights to flow along the axial direction.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 코어 홀더의 내부에 삽입되며 외력에 의해 탄성 변형하면서 상기 코어의 둘레부에 밀착되어 상기 코어를 고정 및 밀폐하는 가압 슬리브(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.The layer according to claim 1 or 2, further comprising a pressing sleeve (20) inserted into the core holder and being in close contact with the circumference of the core while elastically deformed by an external force to fix and seal the core. Polymer sequential injection process simulation device for water blocking.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 압력조절수단은 봉압용 펌프, 상기 봉압용 펌프와 상기 코어 홀더를 유체 연통 가능하게 연결하며 상기 봉압용 펌프에 의해 펌핑되는 유체를 매개로 하여 상기 가압 슬리브를 가압하도록 하는 가압관을 포함하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.The pressure adjusting means of claim 3, wherein the pressure adjusting means connects the pressure pump, the pressure pump and the core holder in fluid communication with each other, and pressurizes the pressure sleeve through the fluid pumped by the pressure pump. Polymer sequential injection process simulation apparatus for blocking the groundwater comprising a tube.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 온도조절수단은, 열원, 상기 코어 홀더의 둘레부에 결합되며 상기 열원의 열을 통해 상기 코어 홀더의 온도를 조절하는 히팅재킷(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.The ground water according to claim 4, wherein the temperature control means includes a heating jacket 30 coupled to a heat source and a circumference of the core holder to adjust the temperature of the core holder through the heat of the heat source. Polymer sequential injection process simulation device for blocking.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1,2엔드플러그에 각각 설치되며 상기 코어를 따라 흐르는 오일과 물 및 폴리머의 압력을 조절하는 역압력조절기(50-1,50-2)가 포함되는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.6. The method of claim 5, wherein the first and second end plugs are respectively installed and include reverse pressure regulators 50-1 and 50-2 to control the pressures of oil, water and polymer flowing along the core. Polymer sequential injection process simulation device for groundwater protection.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 오일에 용해되는 추적자를 상기 오일에 혼합하여 상기 코어에 주입하고, 배출되는 추적자의 농도 변화를 검출하여 상기 폴리머 주입 전후의 공극감소의 변화율을 측정하는 분광광도계(UV-Vis Spectrophotometer)(80)가 포함되는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.The spectrophotometer (UV-Vis) of claim 6, wherein a tracer dissolved in the oil is mixed with the oil and injected into the core, and a change in concentration of the discharged tracer is detected to measure a rate of change of pore reduction before and after the polymer injection. Spectrophotometer) (80) is a polymer sequential injection process simulation device for the groundwater block, characterized in that it comprises.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 주입수단은, 각각 오일과 물 및 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머가 저장되며 상기 제1,2엔드플러그와 각각 유체 연통 가능하게 연결되는 탱크(2,3,4,5,6), 상기 탱크에 저장된 오일과 물 및 서로 다른 농도와 분자량의 폴리머를 상기 코어 홀더에 주입하는 펌프를 포함하는 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 장치.The method of claim 6, wherein the injection means, the tank (2, 3, 4, 5, respectively) in which oil and water and polymers of different concentrations and molecular weights are stored and connected in fluid communication with the first and second end plugs, respectively. And 6), a pump for injecting oil and water stored in the tank and polymers having different concentrations and molecular weights into the core holder.
  9. 내부에 공극이 형성된 코어의 유효공극률을 검출하고, 상기 코어를 외부와 밀폐 및 온도와 압력을 지층 조건으로 조성하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 준비한 코어에 주입할 오일, 물, 폴리머를 각각 준비하는 제2단계와;
    상기 제1단계에서 준비한 코어에 오일과 물을 순차적으로 주입하여 오일의 유체투과도와 물의 유체투과도를 각각 산출하는 제3단계와;
    상기 제3단계 이후 상기 코어에 폴리머를 주입하는 제4단계와;
    상기 제4단계에 의해 공극에 폴리머가 흡착된 코어에 물과 오일을 순차적으로 주입하여 물의 유체투과도와 오일의 유체투과도를 각각 산출하는 제5단계와;
    상기 제3단계와 제5단계를 통해 각각 산출한 오일의 유체투과도와 물의 유체투과도를 비교하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 방법.
    Detecting an effective porosity of a core having voids formed therein, and sealing the core with the outside and forming a temperature and pressure in a stratum condition;
    A second step of preparing oil, water, and polymer to be injected into the core prepared through the first step;
    A third step of sequentially injecting oil and water into the core prepared in the first step to calculate fluid permeability of oil and fluid permeability of water;
    A fourth step of injecting a polymer into the core after the third step;
    A fifth step of sequentially injecting water and oil into the core to which the polymer is adsorbed in the pores by the fourth step to calculate the fluid permeability of the water and the fluid permeability of the oil, respectively;
    And a sixth step of comparing the fluid permeability of the oil and the fluid permeability of the water, which are calculated through the third and fifth steps, respectively.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제3단계와 제5단계에서는 오일의 유체투과도를 각각 산출한 후 상기 코어에 지용성 추적자를 통과시켜 폴리머 주입 전후에서 추적자의 통과시간을 근거로 하여 유효공극률을 각각 산출하여 유효공극률의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 방법.10. The method of claim 9, wherein in the third and fifth steps, respectively, the fluid permeability of the oil is calculated, and then the fat soluble tracer is passed through the core to calculate the effective porosity based on the tracer passage time before and after the polymer injection. A method for simulating polymer sequential injection processes for blocking groundwater, characterized by measuring the change in porosity.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 제4단계에서는 단일 폴리머를 주입하고, 분자량과 농도가 서로 다르며 분자량이 작고 농도가 낮은 폴리머를 분자량이 크고 농도가 높은 순으로 순차적으로 주입하고, 상기 제5단계에서는 폴리머의 단일 주입과 순차적 주입에 따른 물과 오일의 유체투과도를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 지층수 차단을 위한 폴리머 순차적 주입 공정 시뮬레이션 방법.The method of claim 9 or 10, wherein in the fourth step, a single polymer is injected, and polymers having different molecular weights and concentrations, and having low molecular weights and low concentrations are sequentially injected in the order of high molecular weight and then high concentrations. The method for simulating the polymer sequential injection process for the groundwater blockage, characterized in that to calculate the fluid permeability of water and oil in accordance with a single injection and sequential injection of the polymer.
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