原油驅替方法和裝置與流程

2023-10-24 02:01:57

本發明涉及原油開採技術，尤其涉及一種原油驅替方法和裝置。

背景技術：

目前，國內油田普遍採用注水開採的方式進行原油開採。注水開採的主要原理是利用注入油層的注入水來補充地層的能量，並驅替原油從油層向生產井流動，實現原油開採。

當採用注水開採的方式進行原油開採時，在注水開採的後期，仍有大部分原油殘留在地層中，為提高油藏的採收率，對於溫度低於100℃的油藏，在注水開採的後期，可通過向油層注入表面活性劑、聚合物等化學物的方式，以採用注入的化學物進一步驅替原油從油層流入生產井。

但是，由於化學劑的耐溫性致使化學劑不適用於高溫油藏。為此，研究並提出有效的適用於高溫油藏的原油驅替方法是非常有必要的。

技術實現要素：

本發明提供的原油驅替方法和裝置，適用於高溫油藏，可提高高溫油藏的採收率。

本發明第一方面提供一種原油驅替方法，包括：

從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液；其中，所述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同；所述第一驅替液為所述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，所述每組驅替液對應的離散力為所述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力；

控制注水設備向目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

進一步地，所述從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液，具體包括：

根據公式1：PTot＝PVan+PDL、公式2：PVan＝-A/6πh3、公式3：PDL＝nbkBT(2ψr1ψr2cosh(kh)-ψr12-ψr22)/sinh(κh)2，確定所述每組驅替液對應的離散力與所述目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式；其中，所述PTot為每組驅替液對應的離散力；所述PVan為每組驅替液範德華引力；所述PDL為每組驅替液對應的雙電層斥力；所述A為Hamaker常數；所述h為目標油藏的水膜厚度；所述nb為驅替液中的離子數密度；所述kB為玻爾茲曼常數；所述T為絕對溫度；所述ψr1為目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位；所述ψr2為驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位；所述κ為驅替液的Deybe長度；

根據所述每組驅替液對應的函數關係式，確定所述第一驅替液。

進一步地，所述根據所述每組驅替液對應的函數關係式，確定所述第一驅替液，具體包括；

根據所述每組驅替液對應的函數關係式，獲取在同一坐標系下所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線；

根據所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，確定所述第一驅替液。

進一步地，所述從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液之前，所述方法還包括：

控制溶液稀釋設備按照不同的稀釋倍數稀釋所述目標油藏區塊地層水，獲得多組不同濃度的驅替液。

進一步地，所述控制注水設備向目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油，具體包括：

控制所述注水設備按照預設周期向所述目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

本發明第二方面提供一種原油驅替裝置，包括：獲取模塊和處理模塊；其中，所述獲取模塊，用於從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液；其中，所述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同；所述第一驅替液為所述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，所述每組驅替液對應的離散力為所述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力；

所述處理模塊，用於控制注水設備向目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

進一步地，所述獲取模塊，具體用於根據公式1：PTot＝PVan+PDL、公式2：PVan＝-A/6πh3、公式3：PDL＝nbkBT(2ψr1ψr2cosh(kh)-ψr12-ψr22)/sinh(κh)2，確定所述每組驅替液對應的離散力與所述目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式；並根據所述每組驅替液對應的函數關係式，確定所述第一驅替液；其中，所述PTot為每組驅替液對應的離散力；所述PVan為每組驅替液對應的範德華引力；所述PDL為每組驅替液對應的雙電層斥力；所述A為Hamaker常數；所述h為目標油藏的水膜厚度；所述nb為驅替液中的離子數密度；所述kB為玻爾茲曼常數；所述T為絕對溫度；所述ψr1為目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位；所述ψr2為驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位；所述κ為驅替液的Deybe長度。

進一步地，所述獲取模塊，還具體用於根據所述每組驅替液對應的函數關係式，獲取在同一坐標系下所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線；並根據所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，確定所述第一驅替液。

進一步地，所述處理模塊，還用於在所述獲取模塊從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液之前，控制溶液稀釋設備按照不同的稀釋倍數稀釋所述目標油藏區塊地層水，獲得多組不同濃度的驅替液。

進一步地，所述處理模塊，還具體用於控制控制所述注水設備按照預設周期向所述目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

本發明提供的原油驅替方法和裝置，通過從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液，進而控制注水設備向目標油藏注入上述第一驅替液，以驅替目標原油；其中，上述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同，並且上述第一驅替液為上述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，上述每組驅替液對應的離散力為上述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力。這樣，由於第一驅替液是對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，因此，可採用第一驅替液對高溫油藏進行原油驅替，進一步地，由於第一驅替液對應的離散力最大，這樣，當採用第一驅替液進行原油驅替時，可提高採收率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的原油驅替方法的流程圖；

圖2為本發明實施例二提供的原油驅替方法的流程圖；

圖3為本發明實施例三提供的原油驅替方法的流程圖；

圖4為獲取到的同一坐標系下每組驅替液對應的離散力隨目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線；

圖5為本發明實施例四提供的原油驅替裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明提供的原油驅替方法和裝置，適用於高溫油藏，可提高高溫油藏的採收率。

本發明提供的原油驅替方法和裝置，可應用於原油開採領域，具體地，可將本發明提供的原油驅替方法和裝置應用於高溫油藏，以提高高溫油藏的採收率。

圖1為本發明實施例一提供的原油驅替方法的流程圖。本實施例的執行主體可以是單獨的原油驅替裝置，也可以是集成了原油驅替裝置的其他設備，本實施例以執行主體為單獨的原油驅替裝置為例進行說明。如圖1所示，本實施例提供的原油驅替方法，可以包括：

S101、從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液；其中，上述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同；上述第一驅替液為上述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，上述每組驅替液對應的離散力為上述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力。

需要說明的是，上述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行不同程度的稀釋後得到的驅替液。例如，分別將目標油藏區塊地層水稀釋10倍、20倍、30倍、40倍、50倍，得到5組不同濃度的驅替液。

進一步地，可利用上述多組不同濃度的驅替液在實驗室條件下進行巖心驅替實驗，以根據巖心驅替實驗的實驗結果，從上述多組不同濃度的驅替液中選出第一驅替液(具體地，通過巖心驅替實驗，將採收率最高的那一組驅替液確定為第一驅替液)。需要說明的是，第一驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力相比於其他幾組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力，第一驅替液對應的離散力最大。

S102、控制注水設備向目標油藏注入上述第一驅替液，以驅替目標原油。

具體地，當從多組不同濃度的驅替液中，獲取到第一驅替液後，則在本步驟中，控制注水設備向目標油藏注入上述第一驅替液，以採用上述第一驅替液驅替目標原油，使目標原油流向生產井。

需要說明的是，由於第一驅替液是對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的稀釋液，這樣，在對目標油藏進行注水開採的後期，可通過向目標油藏注入第一驅替液，以採用第一驅替液進一步驅替目標油藏內的目標原油。因此，本實施例提供的原油驅替方法，可適用於高溫油藏。進一步地，又由於第一驅替液為上述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，因此，當採用第一驅替液驅替目標原油時，驅替液與目標原油間的排斥力較大，可以最大程度地將目標油藏內的目標原油驅替出來，提高採收率。

本實施例提供的原油驅替方法，通過從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液，進而控制注水設備向目標油藏注入上述第一驅替液，以驅替目標原油；其中，上述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同，並且上述第一驅替液為上述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，上述每組驅替液對應的離散力為上述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力。這樣，由於第一驅替液是對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，因此，可採用第一驅替液對高溫油藏進行原油驅替，進一步地，由於第一驅替液對應的離散力最大，這樣，當採用第一驅替液進行原油驅替時，可提高採收率。

圖2為本發明實施例二提供的原油驅替方法。本實施例涉及的是如何從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液的具體過程。請參照圖2，在上述實施例的基礎上，步驟S101具體可以包括：

S201、根據公式1：PTot＝PVan+PDL、公式2：PVan＝-A/6πh3：、公式3：PDL＝nbkBT(2ψr1ψr2cosh(kh)-ψr12-ψr22)/sinh(κh)2，確定上述每組驅替液對應的離散力與上述目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式；其中，所述PTot為每組驅替液對應的離散力；所述PVan為每組驅替液對應的範德華引力；所述PDL為每組驅替液對應的雙電層斥力；所述A為Hamaker常數；所述h為目標油藏的水膜厚度；所述nb為驅替液中的離子數密度；所述kB為玻爾茲曼常數；所述T為絕對溫度；所述ψr1為目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位；所述ψr2為驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位；所述κ為驅替液的Deybe長度。

具體地，根據膠體穩定理論，油/水/巖石構成的三相界面之間的離散力等於範德華引力和雙電層斥力之和。即：

PTot＝PVan+PDL (1)

其中，PTot為油/水/巖石構成的三相界面之間的離散力；

PVan為範德華引力；

PDL為雙電層斥力。

這樣，若能夠計算得到每組驅替液對應的範德華引力和每組驅替液對應的雙電層斥力，便可以根據公式(1)計算得到每組驅替液對應的離散力。

進一步，每組驅替液對應的範德華引力採用公式(2)計算：

PVan＝-A/6πh3 (2)

其中，A為Hamaker常數；

h為目標油藏的水膜厚度。

需要說明的是，每組驅替液對應的Hamaker常數公式(4)計算獲得：

A＝3/4kBT((ε1-ε3)/(ε1+ε3))((ε2-ε3)/(ε2+ε3)) (4)

其中，ε1目標油藏原油的介電常數；

ε2為驅替液的介電常數；

ε3為目標油藏巖石的介電常數；

需要說明的是，對於多組不同濃度的驅替液，每組濃度的驅替液的介電常數是不同的，這樣，根據實驗測定的每組濃度的驅替液的介電常數、目標油藏巖石的介電常數以及目標原油的介電常數，採用公式(4)，可以計算出每組驅替液對應的Hamaker常數。當計算得到每組驅替液對應的Hamaker常數後，進而可根據公式(2)確定出每組驅替液對應的範德華引力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式。

進一步地，每組驅替液對應的雙電層斥力PDL採用公式(3)計算：

PDL＝nbkBT(2ψr1ψr2cosh(kh)-ψr12-ψr22)/sinh(κh)2 (3)

其中，nb為驅替液中的離子數密度；

kB為玻爾茲曼常數；

T為絕對溫度，K；

ψr1為目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位；

ψr2為驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位

κ為驅替液的Deybe長度。

進一步地，每組驅替液的Deybe長度採用公式(5)計算

其中，ρi為單位體積驅替液中離子i的個數；

e為元電荷所帶電量；

zi為驅替液中離子i的化合價；

ε0為真空中的電介質常數。

具體地，本步驟中，通過分析每組驅替液的離子組成，結合測定的每組驅替液的介電常數，根據公式(5)，可以計算出每組驅替液的Deybe長度(經過計算後，每組驅替液的Deybe長度為一常數)，當計算得到每組驅替液的Deybe長度後，結合目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位以及驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位(需要說明的是，目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位以及驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位可以通過實驗測定)，通過公式3，可確定出每組驅替液對應的的雙電層斥力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式(即在公式(3)中，只存在一個自變量h和一個因變量PDL，其他量均可以通過實驗測得或者是通過計算獲得)。這樣，通過計算，便得到每組驅替液對應的雙電層斥力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式。

進一步地，將每組驅替液對應的範德華引力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式和每組驅替液對應的雙電層斥力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式相加，便得到每組驅替液對應的離散力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式。

S202、根據上述每組驅替液對應的函數關係式，確定上述第一驅替液。

具體地，當確定出每組驅替液對應的函數關係式後，本步驟中，可通過求導的方法計算出每組驅替液對應的函數關係式的最大值，然後比較每組驅替液對應的函數關係式的最大值，將對應的函數關係式的最大值最大的那組驅替液確定為第一驅替液。

本實施例中，結合膠體穩定理論，通過公式1、公式2、公式3來確定每組驅替液對應的離散力與目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式，進而根據每組驅替液對應的函數關係式來確定第一驅替液。這樣，通過計算分析，可準確地從多組不同濃度的驅替液中選取出第一驅替液。

圖3為本發明實施例三提供的原油驅替方法的流程圖。本實施例涉及的是根據每組驅替液對應的函數關係式確定第一驅替液的具體過程。請參照圖3，在上述實施例的基礎上，步驟S202具體包括：

S301、根據上述每組驅替液對應的函數關係式，獲取在同一坐標系下上述每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線。

具體地，本步驟中，令目標油藏的水膜厚度從0nm到9nm變化，根據每組驅替液對應的函數關係式，在同一坐標系下，繪製每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線。

S302、根據上述每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，確定上述第一驅替液。

具體地，當繪製出每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，可以從圖像上直觀地選出第一驅替液，其中第一驅替液對應的關係曲線的最大值最大，即第一驅替液對應的關係曲線的峰值最高。

下面以兩組驅替液為例對本實施例的技術方案進行詳細說明。具體地，圖4示出了兩組驅替液對應的離散力隨目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線。請參照圖4，其中，曲線A為稀釋倍數為0倍的驅替液對應的關係曲線，曲線B為稀釋倍數為10倍的驅替液對應的關係曲線。請參照圖4，隨著水膜厚度的增大，稀釋倍數為0倍的驅替液對應的離散力恆為負值，該離散力表現引力；稀釋倍數為10倍的驅替液對應的離散力恆定為正值，該離散力表現為斥力。這樣，將曲線B對應的驅替液確定為第一驅替液。

本實施例提供的原油驅替方法，在根據每組驅替液對應的函數關係式確定第一驅替液時，通過根據上述每組驅替液對應的函數關係式，獲取在同一坐標系下上述每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，進而根據上述每組驅替液對應的離散力隨上述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，確定上述第一驅替液。這樣，通過同一坐標系下每組驅替液對應的關係曲線，可直觀地、方便地、快速地從多組驅替液中選擇出第一驅替液。

進一步地，在發明一種可能的實現方式中，步驟S101之前，所述方法還包括：

控制溶液稀釋設備按照不同的稀釋倍數稀釋所述目標油藏區塊地層水，獲得多組不同濃度的驅替液。

具體地，關於如何控制溶液稀釋設備按照不同的稀釋倍數稀釋所述目標油藏區塊地層水的具體過程可以參見現有技術中的描述，此處不再贅述。

進一步地，在本發明一種可能的實現方式中，步驟S102，具體包括：

控制上述注水設備按照預設周期向所述目標油藏注入上述第一驅替液，以驅替目標原油。

本實施例中，通過周期性地向目標油藏注入第一驅替液，可周期性地驅替目標原油流向生產井，以進一步提供採收率。

圖5為本發明實施例四提供的原油驅替裝置的結構示意圖。該裝置可以通過軟體、硬體或者軟硬結合的方式實現，且該裝置可以是單獨的原油驅替裝置，也可以是集成了原油驅替裝置的其他設備。如圖5所示，本實施例提供的原油驅替裝置，包括：獲取模塊100和處理模塊200；其中，

獲取模塊100，用於從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液；其中，所述多組不同濃度的驅替液為對目標油藏區塊地層水進行稀釋後得到的驅替液，且每組驅替液對應的稀釋倍數不同；所述第一驅替液為所述多組驅替液中，對應的離散力最大的驅替液，所述每組驅替液對應的離散力為所述每組驅替液與目標油藏巖石、目標油藏原油構成的三相界面之間的離散力；

處理模塊200，用於控制注水設備向目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

本實施例的裝置，可以用於執行圖1所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

進一步地，獲取模塊100具體用於根據公式1：PTot＝PVan+PDL、公式2：PVan＝-A/6πh3、公式3：PDL＝nbkBT(2ψr1ψr2cosh(kh)-ψr12-ψr22)/sinh(κh)2，確定所述每組驅替液對應的離散力與所述目標油藏的水膜厚度之間的函數關係式；並根據所述每組驅替液對應的函數關係式，確定所述第一驅替液；其中，所述PTot為每組驅替液對應的離散力；所述PVan為每組驅替液對應的範德華引力；所述PDL為每組驅替液對應的雙電層斥力；所述A為Hamaker常數；所述h為目標油藏的水膜厚度；所述nb為驅替液中的離子數密度；所述kB為玻爾茲曼常數；所述T為絕對溫度；所述ψr1為目標油藏原油與驅替液構成的兩相界面的Zeta電位；所述ψr2為驅替液與目標油藏巖石構成的兩相界面的Zeta電位；所述κ為驅替液的Deybe長度。

本實施例的裝置，可以用於執行圖2所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

進一步地，獲取模塊100，還具體用於根據所述每組驅替液對應的函數關係式，獲取在同一坐標系下所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線；並根據所述每組驅替液對應的離散力隨所述目標油藏的水膜厚度變化的關係曲線，確定所述第一驅替液。

本實施例的裝置，可以用於執行圖3所示方法實施例的技術方案，其實現原理和技術效果類似，此處不再贅述。

進一步地，處理模塊200，還用於在獲取模塊100從多組不同濃度的驅替液中，獲取第一驅替液之前，控制溶液稀釋設備按照不同的稀釋倍數稀釋所述目標油藏區塊地層水，獲得多組不同濃度的驅替液。

進一步地，處理模塊200，還具體用於控制控制所述注水設備按照預設周期向所述目標油藏注入所述第一驅替液，以驅替目標原油。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成。前述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執行時，執行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。