低矿化度水驱（Low Salinity Waterflood, LSW）作为一种提高采收率（EOR）技术，经过近三十年的研究，已被证实具有良好的增油效果、较低的运行成本和环境影响。然而，LSW涉及多种复杂机理，包括离子交换、润湿性改变、地球化学反应以及微粒运移与堵塞等。本文提出了一个综合考虑微粒运移、地球化学反应和润湿性变化的LSW机理模型，并将其嵌入到一个状态方程组分的油藏数值模拟器中。
该模型能够模拟微粒（如黏土颗粒）的沉积、启动、运移和堵塞过程，并与水-岩-油系统的物理化学过程（如离子交换、矿物反应、相对渗透率变化）耦合。通过与岩心驱替实验数据对比，验证了模型的有效性。最后，开展了油田尺度的低盐度水驱优化研究，考虑了井位布置、注入水组分及操作条件对采收率的影响。
CMG软件应用情况：
本研究使用的是CMG公司的组分油藏模拟器（GEM），并在其中自主开发了微粒运移模型。主要应用包括：
- 微粒运移建模：模拟微粒的沉积、启动、运移和堵塞过程；
- 地球化学耦合：模拟水相中的离子平衡、矿物反应、离子交换等；
- 相对渗透率插值：根据微粒堵塞程度和水相盐度动态调整相对渗透率曲线；
- 历史拟合与优化：通过与实验数据匹配，调整微粒相关参数；
- 油田级优化：结合DECE算法，优化井位、注入水组分及操作制度，提高采收率。
研究展示了CMG GEM在复杂EOR机理建模与优化中的强大能力，特别是在耦合地球化学与微粒运移方面。
中文结论：
- 首次在CMG GEM中实现了综合考虑微粒运移、地球化学反应和润湿性变化的低矿化度水驱模型；
- 模型成功复现了实验中的采收率和压降变化，验证了微粒堵塞是低盐度水驱增油的重要机制之一；
- 微粒运移会引起渗透率下降和压降升高，但也能改善波及效率；
- 通过优化井位和注入水组分，可进一步提高低盐度水驱的采收率，在最优方案下采收率从32%提升至44%；
- 提出的建模与优化流程可扩展应用于低矿化度聚合物驱、低盐度碱-表面活性剂-聚合物驱等复合驱技术。
微粒运移模拟方法
本文微粒运移模拟方法可概括为 “三态-四步-两耦合-一验证”：
- 三态变量
每网格同时求解：- 悬浮浓度（flowing）
- 可逆沉积浓度（deposited）
- 不可逆堵塞浓度（plugged）
- 四步机理
① 启动（盐度/速度触发）→ ② 对流（仅随水相）→ ③ 沉积（表面沉降）→ ④ 堵塞（喉道封堵） - 两耦合
- 地球化学：盐度决定启动临界速度表
- 流动：堵塞浓度 → 阻力系数 → 实时修正渗透率与相对渗透率曲线
- 一验证
用岩心驱替历史拟合采收率与压降，反演启动-沉积-堵塞系数，确认模型可靠性。
实现方式：在 CMG-GEM 中扩展沥青质沉积模板，增加微粒组分平衡方程、阻力系数表及盐度-临界速度插值表即可。
