一種確定CO₂混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法

專利名稱：一種確定CO₂混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法，屬于油藏物理模擬檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
將CO2注入油藏不僅可以提高原油采收率，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以實(shí)現(xiàn) CO2地質(zhì)埋存，解決CO2減排的環(huán)境問題，因此，該方法應(yīng)該是解決人類發(fā)展和環(huán)境改善這一相矛盾問題的一個(gè)有效途徑。通過CO2驅(qū)技術(shù)可以在常規(guī)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高石油采收率的10% -15%，因此進(jìn)一步深入研究利用CO2提高原油采收率技術(shù)的相關(guān)問題十分必要。然而采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法，只能將實(shí)際地層模型看成一個(gè)“黑匣子”，僅通過監(jiān)測注入、采出的流量和壓力來分析驅(qū)油的狀況，這種實(shí)驗(yàn)方法不能準(zhǔn)確掌握流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的賦存狀態(tài)和運(yùn)移過程，顯然存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法。該方法利用磁共振成像(MRI)或CT成像等技術(shù)對CO2在含油多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，并通過對成像技術(shù)所獲飽和度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 可以確定CO2混相驅(qū)油過程中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法包括如下具體步驟(I)獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線將驅(qū)替過程中的某一時(shí)刻的所有片層信號強(qiáng)度值相疊加，得到成像視野內(nèi)填充模型的整體三維含油分布在垂直于驅(qū)替方向的二維投影圖像，該投影圖像與CO2未注入初始時(shí)刻的投影圖像的比值，為投影圖像的飽和度分布，將其在成像視野投影平面內(nèi)取平均值， 獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線；(2)確定驅(qū)替前緣經(jīng)過成像視野的九個(gè)特征時(shí)刻點(diǎn)通過對成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與驅(qū)替前緣通過成像視野過程相對應(yīng)的九個(gè)明顯的特征時(shí)刻點(diǎn)特征時(shí)刻點(diǎn)O對應(yīng)的時(shí)刻為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)A為CO2前緣開始進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)B為驅(qū)替前緣尾部完全進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)C為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野上端，特征時(shí)刻點(diǎn)D為CO2前緣開始到達(dá)成像視野上端,特征時(shí)刻點(diǎn)E為驅(qū)替前緣尾部完全突破成像視野上端，特征時(shí)刻點(diǎn)F為驅(qū)替前緣尾部完全突破整個(gè)玻璃砂填充模型，特征時(shí)刻點(diǎn)G為二次退飽和結(jié)束，特征時(shí)刻點(diǎn)H為驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)束；(3)分析求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度在保證注入CO2流量恒定的條件下，對飽和度曲線上特征時(shí)刻點(diǎn)B與特征時(shí)刻點(diǎn)C之間的曲線線性擬合分析求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度。本發(fā)明的有益效果是這種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法，首先利用成像技術(shù)確定多孔介質(zhì)內(nèi)不同位置的含油飽和度分布，獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線，然后確定驅(qū)替前緣經(jīng)過MRI成像視野的特征時(shí)刻點(diǎn)，最后利用分析方法求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度。該方法可確定填砂模型內(nèi)CO2混相驅(qū)油過程中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度，對CO2在含油多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，為CO2混相驅(qū)油物理模擬過程無損檢測提供分析依據(jù)。



圖。圖。圖。
刻點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖I是一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法的流程圖。
圖2是驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野下端特征時(shí)刻點(diǎn)O對應(yīng)的時(shí)刻示意
圖3是CO2前緣開始進(jìn)入成像視野下端特征時(shí)刻點(diǎn)A對應(yīng)的時(shí)刻示意圖。
圖4是驅(qū)替前緣尾部完全進(jìn)入成像視野下端特征時(shí)刻點(diǎn)B對應(yīng)的時(shí)刻示意圖。
圖5是驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野上端特征時(shí)刻點(diǎn)C對應(yīng)的時(shí)刻示意
圖6是CO2前緣開始到達(dá)成像視野上端特征時(shí)刻點(diǎn)D對應(yīng)的時(shí)刻示意圖。
圖7是點(diǎn)為驅(qū)替前緣尾部完全突破成像視野上端特征時(shí)刻點(diǎn)E對應(yīng)的時(shí)刻示意
圖8是成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線。
圖中1、填砂，2、混相區(qū)，3、CO2前緣，4、成像視野;0、A、B、C、D、E、F、G、H、特征時(shí)
具體實(shí)施例方式圖I為一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法的流程圖。下面介紹該方法建立的
具體實(shí)施例方式(I)確定多孔介質(zhì)內(nèi)不同位置的含油飽和度分布以MRI技術(shù)為例，首先獲取一幅圖像Itjci，然后在驅(qū)替過程中獲得另一幅圖像。，那么任意一個(gè)小體元中含油飽和度為
式中υχ，7，ζ)為空間中任一體元的含油飽和度，Itji(Lyd)為驅(qū)替過程中任一體元的信號強(qiáng)度大小，I0O(X, 1，Ζ)為初始飽和油時(shí)任一小體元的信號強(qiáng)度大小。(2)獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線將驅(qū)替過程中的某一時(shí)刻的所有片層信號強(qiáng)度值相疊加，即可得到成像視野內(nèi)填充模型的整體三維含油分布在垂直于驅(qū)替方向的二維投影圖像，該投影圖像與初始時(shí)刻 (CO2未注入)時(shí)的投影圖像的比值，即為投影圖像的飽和度分布，將其在成像視野投影平面內(nèi)取平均值，即可獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線。
(3)確定驅(qū)替前緣經(jīng)過成像視野的九個(gè)特征時(shí)刻點(diǎn)通過對圖3成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)與驅(qū)替前緣通過成像視野(如圖2-7所示，成像視野是位于填砂模型管上某一部分管段)過程相對應(yīng)的九個(gè)明顯的特征時(shí)刻點(diǎn)特征時(shí)刻點(diǎn)O對應(yīng)的時(shí)刻為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)A為CO2前緣開始進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)B為驅(qū)替前緣尾部完全進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)C為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野上端， 特征時(shí)刻點(diǎn)D為CO2前緣開始到達(dá)成像視野上端,特征時(shí)刻點(diǎn)E為驅(qū)替前緣尾部完全突破成像視野上端，特征時(shí)刻點(diǎn)F為驅(qū)替前緣尾部完全突破整個(gè)玻璃砂填充模型，特征時(shí)刻點(diǎn)G 為二次退飽和結(jié)束，特征時(shí)刻點(diǎn)H為驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)束。因而可以將驅(qū)替過程分為八個(gè)過程來分析①OA段隨著CO2注入含油飽和度下降，因?yàn)槿麪罨煜囹?qū)前緣頭部的不均勻性，下降曲線呈指數(shù)趨勢，且下降梯度逐漸增大；②AB段隨著CO2注入含油飽和度繼續(xù)下降，同樣因?yàn)槿麪頒O2前緣頭部的不均勻性，下降曲線呈指數(shù)趨勢，且下降梯度逐漸增大；③BC段含油飽和度繼續(xù)下降，因?yàn)椴Ａ疤畛淠Ｐ投嗫捉橘|(zhì)從整體上來說孔隙分布較均勻，驅(qū)替過程中CO2與油混相，沒有嚴(yán)重的指進(jìn)和竄流現(xiàn)象發(fā)生，因而驅(qū)替過程基本保持勻速，含油飽曲線呈指數(shù)趨勢下降；④CD段為混相驅(qū)前緣突破成像視野頂部過程，因?yàn)榛煜囹?qū)前緣頭部的不均勻性，下降曲線呈指數(shù)趨勢；⑤DE段為CO2前緣突破成像視野頂部過程，因?yàn)镃O2前緣頭部的不均勻性，下降曲線呈指數(shù)趨勢；⑥EF段含油飽和度降至某一值后，在恒定驅(qū)替速度條件下，混相驅(qū)前緣的一次采收率基本上已經(jīng)接近剩余油飽和度，后續(xù)CO2對提高采收率效果不大；⑦FG段為多孔介質(zhì)內(nèi)油的“二次退飽和”過程，含油飽和度進(jìn)一步下降；⑧GH段最終含油飽和度降至某一值后，后續(xù)CO2對提高采收率效果不大，說明 “二次退飽和過程”結(jié)束后。(4)分析求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度通過對飽和度曲線上BC段的分析可見，在保證注入CO2流量恒定的條件下，雖然一部分CO2會溶解于油中，且由于孔隙分布不均勻?qū)е买?qū)替前緣分布不規(guī)律，但在驅(qū)替過程中驅(qū)替前緣在整個(gè)填充模型內(nèi)基本保持勻速推進(jìn)，并且通過對BC段線性關(guān)系進(jìn)一步線性擬合分析可以求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度，詳細(xì)方法如下假設(shè)驅(qū)替過程中某段時(shí)間內(nèi)成像視野內(nèi)含油量變化量為AV。，并可用下式表示Δ V0 = A Φ Δ h(2)其中A為玻璃砂填充模型多孔介質(zhì)的橫截面積，cm2 ； Φ為孔隙率，分?jǐn)?shù)；Ah為驅(qū)替前緣的位移，cm。另外，含油飽和度S。的定義式為= TT(3)
P其中V。為FOV內(nèi)玻璃砂填充模型多孔介質(zhì)中的含油量，cm3 ；Vp為成像視野內(nèi)玻璃
5砂填充模型多孔介質(zhì)的孔隙體積，cm3。Vp可以進(jìn)一步用下式表達(dá)其中L為成像視野高度，cm。根據(jù)公式(2)-(4)，即可求出驅(qū)替前緣的平均推進(jìn)速度 7表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線將驅(qū)替過程中的某一時(shí)刻的所有片層信號強(qiáng)度值相疊加，得到成像視野內(nèi)填充模型的整體三維含油分布在垂直于驅(qū)替方向的二維投影圖像，該投影圖像與CO2未注入初始時(shí)刻的投影圖像的比值，為投影圖像的飽和度分布，將其在成像視野投影平面內(nèi)取平均值，獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線；(2)確定驅(qū)替前緣經(jīng)過成像視野的九個(gè)特征時(shí)刻點(diǎn)通過對成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與驅(qū)替前緣通過成像視野過程相對應(yīng)的九個(gè)明顯的特征時(shí)刻點(diǎn)特征時(shí)刻點(diǎn)O對應(yīng)的時(shí)刻為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)A為CO2前緣開始進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)B 為驅(qū)替前緣尾部完全進(jìn)入成像視野下端，特征時(shí)刻點(diǎn)C為驅(qū)替前緣的混相驅(qū)頭部到達(dá)成像視野上端，特征時(shí)刻點(diǎn)D為CO2前緣開始到達(dá)成像視野上端,特征時(shí)刻點(diǎn)E為驅(qū)替前緣尾部完全突破成像視野上端，特征時(shí)刻點(diǎn)F為驅(qū)替前緣尾部完全突破整個(gè)玻璃砂填充模型，特征時(shí)刻點(diǎn)G為二次退飽和結(jié)束，特征時(shí)刻點(diǎn)H為驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)束；(3)分析求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度在保證注入CO2流量恒定的條件下，對飽和度曲線上特征時(shí)刻點(diǎn)B與特征時(shí)刻點(diǎn)C之間的曲線線性擬合分析求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度。
全文摘要
一種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法，屬于油藏物理模擬檢測領(lǐng)域。這種確定CO2混相驅(qū)油物理模擬中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度的方法，首先利用成像技術(shù)確定多孔介質(zhì)內(nèi)不同位置的含油飽和度分布，獲得成像視野內(nèi)填砂模型中含油飽和度變化曲線，然后確定驅(qū)替前緣經(jīng)過成像視野的特征時(shí)刻點(diǎn)，最后利用分析方法求出驅(qū)替前緣運(yùn)移速度。該方法可確定CO2混相驅(qū)油過程中驅(qū)替前緣運(yùn)移速度，對CO2在含油多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，為CO2混相驅(qū)油物理模擬過程無損檢測提供分析依據(jù)。
文檔編號E21B43/22GK102587888SQ201210046259
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者劉瑜, 宋永臣, 宿博, 朱寧軍, 王合明, 王同雷, 趙越超 申請人:大連理工大學(xué)