📝 摘要

当今最成功的提高采收率技术之一是化学驱，而对其实验结果进行建模是最具挑战性的任务之一。为此，本研究利用STARS模拟器对实验室尺度的实验结果进行历史拟合。已经完成了一些化学驱实验以获得额外的采收率。研究发现，在建立模型过程中最具挑战性的因素是纯聚合物粘度和油水相对渗透率曲线。同时，为了成功拟合累计产油量、含水率、含油率和压降曲线，在缺乏任何信息的情况下做出了一系列合理的假设并调整了特定参数。最终，理解如何在实验室尺度上模拟化学驱性能将为在工业尺度上模拟化学驱提供可能性。

关键词：CMG-STARS；碱-离子液体-聚合物驱；历史拟合；敏感性研究；油粘度；段塞注入时间

🖥️ CMG软件应用情况总结

 
 
项目 内容
所用软件 CMG公司开发的STARS模拟器
模型类型 一维笛卡尔网格（90个网格块在流动方向）
模拟对象 填砂模型实验
驱替方式 ① 聚合物驱 ② 碱+聚合物驱 ③ 离子液体+聚合物驱 ④ 碱+离子液体+聚合物驱
历史拟合目标 累计产油量、含水率、含油率、压降曲线
调参对象 纯聚合物粘度、油水相对渗透率曲线
敏感性分析 化学剂浓度、温度、油粘度、段塞注入时间

文中明确指出：CMG-STARS被用于模拟化学驱实验，并通过调整关键参数实现历史拟合。

🧪 实验与模拟流程

 
 
步骤 内容 注入体积
Step 1 注入合成盐水（SPB）至含水率99.5% ~6.6 PV
Step 2 注入化学段塞（1 PV） 1 PV
Step 3 后续注入盐水驱替 2 PV

四种化学段塞配方：

  • 0.1% wt. PHPA（聚合物）

  • 0.7% wt. Na₂CO₃ + 0.1% wt. PHPA（碱+聚合物）

  • 1,000 ppm [EMIM][Ac] + 0.1% wt. PHPA（离子液体+聚合物）

  • 0.7% wt. Na₂CO₃ + 1,000 ppm [EMIM][Ac] + 0.1% wt. PHPA（碱+离子液体+聚合物）

📊 历史拟合结果

 
 
段塞组成 水驱采收率 (%) 总采收率 (%) 额外采收率 (%)
  实验 模拟 实验 模拟 实验 模拟
碱+聚合物 45.22 45.42 68.15 68.07 22.93 22.65
离子液体+聚合物 45.14 45.67 68.86 68.93 23.72 23.26
碱+离子液体+聚合物 45.73 46.16 73.00 72.87 27.27 26.71

模拟结果与实验结果的最终采收率非常接近，但在化学段塞注入期间的历史拟合曲线（含水率、含油率、压降）不够理想。

🔧 敏感性分析主要结论

1. 聚合物浓度的影响

  • 聚合物浓度从0.0001%增加到0.35%时，采收率显著提高

  • 超过0.35%后，采收率无明显改善

2. 温度的影响

  • 温度升高降低油粘度，改善波及效率

  • 温度从15°C升至30°C时，额外采收率显著增加

  • 温度从30°C升至70°C时，额外采收率增幅很小（约0.1% OOIP）

3. 油粘度的影响

 
 
油粘度 (cP) 额外采收率 (% OOIP)
50 0.48
250 0.26
500 17.5
1,200 26.66
5,000 27.49
15,000 18.89
100,000 8.8

化学段塞效率在油粘度5,000 cP时达到峰值，之后下降

4. 段塞注入时机的影响

 
 
注入时机 (PV) 总采收率 (% OOIP) 额外采收率 (% OOIP)
3.3 66.75 29.18
4.8 66.66 25.24
6.6 66.11 21.10

越早注入化学段塞，额外采收率越高，所需驱替液体积越少

✅ 主要结论

  1. CMG-STARS成功实现历史拟合：通过调整油水相对渗透率曲线和纯聚合物粘度，成功拟合了四种化学驱实验的累计产油量曲线。

  2. 最具挑战性的参数：纯聚合物粘度和油水相对渗透率曲线是建模过程中最难确定的因素。

  3. 聚合物在驱替相中的作用：通过限制流度比提高波及效率。

  4. 模拟结果的局限：对于含水率、含油率和压降曲线，在化学段塞注入期间的匹配效果不够理想，主要原因是模拟器中假设的聚合物粘度过高。

  5. 敏感性分析价值：通过敏感性分析预测了化学剂浓度、温度、油粘度和段塞注入时间对采收率的影响，为油田尺度应用提供了参考。

🏛️ 作者及单位信息

 
 
作者 单位
Tennisha A. Tunnish 里贾纳大学石油系统工程系
Ezeddin Shirif 里贾纳大学石油系统工程系
Amr Henni 里贾纳大学过程系统工程系
 
 
case7

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