低滲透油藏
關(guān)注創(chuàng)建者：環(huán)保達(dá)人 創(chuàng)建時(shí)間：2023-06-02
低滲透油藏的實(shí)例教程
CO2能顯著降低原油的黏度和界面張力，并可通過(guò)溶脹作用進(jìn)一步提高原油采收率，因此，被認(rèn)為是提高低滲透油藏原油采收率最有效的方法之一。然而，注氣提高采收率的采用有可能引起瀝青質(zhì)沉積，從而嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。國(guó)外生產(chǎn)實(shí)踐表明,在注氣驅(qū)油過(guò)程中,氣體的注入極易引發(fā)原油中瀝青質(zhì)膠質(zhì)和石蠟等重有機(jī)物的沉積。因此,本文通過(guò)MS軟件進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，分析瀝青質(zhì)沉積對(duì)CO2驅(qū)油的效果。
1. 建立基礎(chǔ)模型
通過(guò)MS的建模功能，構(gòu)建出，樹(shù)脂，瀝青質(zhì)和烷烴等模型，瀝青質(zhì)-Fe模型，以及在體系內(nèi)填充CO2后的模型。
2. 下一步對(duì)體系進(jìn)行優(yōu)化，使體系能量達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)。
在Geometry Optimization optimization會(huì)話(huà)框里設(shè)置Algorithm算法為Smart，實(shí)際模擬時(shí)可參考文獻(xiàn)中的信息來(lái)選擇；對(duì)Convergence tolerance收斂公差進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊Quality設(shè)置為Ultra-fine，后面的Energy、Force、Displacement幾個(gè)參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；設(shè)置Max.iterations最大迭代次數(shù)為50000。
3. 對(duì)體系進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬。
使用力場(chǎng)為文獻(xiàn)中常用的COMPASS力場(chǎng)，對(duì)體系分別進(jìn)行200ps的NVT和200PS的NPT（可進(jìn)行不同溫度以及壓力下的模擬）分子動(dòng)力學(xué)模擬。對(duì)最終輸出的體系進(jìn)行500PS的NVE分子動(dòng)力學(xué)體系。收集其MSD和RDF，以及擴(kuò)散系數(shù)。
如圖為分子動(dòng)力學(xué)模擬后的模型圖(部分圖)：
4. 如圖為通過(guò)MS腳本計(jì)算各物質(zhì)之間的相互作用：
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展開(kāi) 1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
2.計(jì)算模型建立
建立套管-水泥環(huán)-地層模型，如圖：內(nèi)側(cè)為套管模型，中間為水泥環(huán)，外部為地層。
3.材料屬性設(shè)置
針對(duì)三種部件分別設(shè)置四種材料屬性，因水泥石為水泥漿添加各種助劑形成的固結(jié)物，與混凝土的力學(xué)性能有比較大的差別，為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，水泥石選用摩爾-庫(kù)侖模型，如圖：彈性參數(shù)：楊氏模量取5.26Gpa，泊松比取0.34，套管選用合金鋼材質(zhì)，地層也選用摩爾-庫(kù)侖模型。
4.網(wǎng)格劃分
全部部件均采用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格，提高計(jì)算精度，并節(jié)約網(wǎng)格數(shù)量，以減小計(jì)算量。最內(nèi)側(cè)套管劃分網(wǎng)格較細(xì)，保證壁厚方向至少3層網(wǎng)格，水泥環(huán)、地層網(wǎng)格依次增大。
所有網(wǎng)格單元均采用三維應(yīng)力線(xiàn)性單元C3D8R。
5.接觸設(shè)置
針對(duì)套管-水泥環(huán)，水泥環(huán)-地層分別建立2組接觸對(duì)，采用同一接觸屬性，以簡(jiǎn)化計(jì)算。接觸屬性分別設(shè)置切向、法向?qū)傩裕邢蛟O(shè)置摩擦系數(shù)為0.45，法向?yàn)榫€(xiàn)性壓力過(guò)盈。
6.分析步設(shè)置
首先在初始分析步設(shè)置進(jìn)行初始地應(yīng)力設(shè)置，因計(jì)算過(guò)程設(shè)置表面壓強(qiáng)載荷過(guò)大，因此設(shè)置2個(gè)分析步分別加載，提高計(jì)算收斂性。
7.邊界條件
首先在初始分析步設(shè)置地層應(yīng)力，本例為簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)地層各處的地應(yīng)力分布相同。
第一分析步以幅值曲線(xiàn)加載28MPa表面壓強(qiáng)載荷，第二分析步以幅值曲線(xiàn)加載50MPa表面壓強(qiáng)載荷，以模擬井下壓裂施工時(shí)套管受力情況。
展開(kāi) 1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
2.計(jì)算模型建立
建立套管-水泥環(huán)-地層模型，如圖：內(nèi)側(cè)為套管模型，中間為水泥環(huán)，外部為地層。
3.材料屬性設(shè)置
針對(duì)三種部件分別設(shè)置四種材料屬性，因水泥石為水泥漿添加各種助劑形成的固結(jié)物，與混凝土的力學(xué)性能有比較大的差別，為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，水泥石選用摩爾-庫(kù)侖模型，如圖：彈性參數(shù)：楊氏模量取5.26Gpa，泊松比取0.34，套管選用合金鋼材質(zhì)，地層也選用摩爾-庫(kù)侖模型。
4.網(wǎng)格劃分
全部部件均采用結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格，提高計(jì)算精度，并節(jié)約網(wǎng)格數(shù)量，以減小計(jì)算量。最內(nèi)側(cè)套管劃分網(wǎng)格較細(xì)，保證壁厚方向至少3層網(wǎng)格，水泥環(huán)、地層網(wǎng)格依次增大。
所有網(wǎng)格單元均采用三維應(yīng)力線(xiàn)性單元C3D8R。
5.接觸設(shè)置
針對(duì)套管-水泥環(huán)，水泥環(huán)-地層分別建立2組接觸對(duì)，采用同一接觸屬性，以簡(jiǎn)化計(jì)算。接觸屬性分別設(shè)置切向、法向?qū)傩裕邢蛟O(shè)置摩擦系數(shù)為0.45，法向?yàn)榫€(xiàn)性壓力過(guò)盈。
6.分析步設(shè)置
首先在初始分析步設(shè)置進(jìn)行初始地應(yīng)力設(shè)置，因計(jì)算過(guò)程設(shè)置表面壓強(qiáng)載荷過(guò)大，因此設(shè)置2個(gè)分析步分別加載，提高計(jì)算收斂性。
7.邊界條件
首先在初始分析步設(shè)置地層應(yīng)力，本例為簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)地層各處的地應(yīng)力分布相同。
第一分析步以幅值曲線(xiàn)加載28MPa表面壓強(qiáng)載荷，第二分析步以幅值曲線(xiàn)加載50MPa表面壓強(qiáng)載荷，以模擬井下壓裂施工時(shí)套管受力情況。
展開(kāi) 地下環(huán)境通常為非均質(zhì)地層，在高滲透區(qū)形成優(yōu)先流動(dòng)路徑此外，由于注入溶液與地下水之間的密度差異，試劑在含水層中遷移過(guò)程中可能會(huì)漂浮或下沉，這種密度效應(yīng)導(dǎo)致氧化劑遷移過(guò)程形成繞流現(xiàn)象，在修復(fù)劑輸送和含水層修復(fù)中較為常見(jiàn)。為了解決異質(zhì)性及密度效應(yīng)引起的優(yōu)先流問(wèn)題，常用解決方式是以注入水溶性和剪切稀釋聚合物的方式增強(qiáng)具有不同滲透性的多孔介質(zhì)之間的交叉流動(dòng)。但是，額外添加的聚合物不僅改變氧化劑的遷移路徑，還改變了污染物的遷移路徑，使得氧化劑的作用效率受到了限制。對(duì)于地層中投加額外的試劑不僅提高了建造費(fèi)用還會(huì)影響地層生物地球化學(xué)性質(zhì)。
本模型建立了砂箱和循環(huán)井的二維簡(jiǎn)化模型，如圖1所示。
圖 1 砂箱和循環(huán)井幾何模型
仿真模擬了低滲透性的砂箱內(nèi)的滲流場(chǎng)以及修復(fù)劑濃度場(chǎng)的遷移分布，仿真結(jié)果如圖2所示：
展開(kāi) 3.2.2 面臨全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)短板和瓶頸，缺乏相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系
在二氧化碳供應(yīng)環(huán)節(jié)，盡管中國(guó)已掌握了高濃度二氧化碳捕集技術(shù)，但在中低濃度二氧化碳捕集方面尚面臨諸多挑戰(zhàn)，涉及關(guān)鍵的吸附/解析設(shè)備、溶劑性能、配套技術(shù)等。在二氧化碳管道運(yùn)輸環(huán)節(jié)，盡管已掌握氣態(tài)管輸技術(shù)，但對(duì)于大規(guī)模、長(zhǎng)距離、高壓力超臨界密相輸送技術(shù)，包括技術(shù)工藝、管材與設(shè)備、安全與監(jiān)測(cè)等幾乎為空白。在驅(qū)油埋存方面，盡管掌握了部分低滲透油藏二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，但尚缺乏適合復(fù)雜地質(zhì)條件、多類(lèi)型油氣藏的二氧化碳驅(qū)油埋存關(guān)鍵技術(shù)體系，針對(duì)剩余儲(chǔ)量和未開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量，缺乏二氧化碳驅(qū)油增產(chǎn)的適應(yīng)性評(píng)價(jià)與分布特征研究。鑒于油藏類(lèi)型多、油層薄、非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層規(guī)模小、埋深大等因素，中國(guó)企業(yè)面臨高效驅(qū)油、埋存與監(jiān)測(cè)等諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，導(dǎo)致?lián)Q油率低、采收率提高幅度低、封存率低，大規(guī)模用于煤層氣、頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨技術(shù)和成本挑戰(zhàn)。
3.2.3 經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，碳約束機(jī)制和綠色金融體制機(jī)制不健全，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展融資難度大
目前，CCUS-EOR項(xiàng)目投資大，成本較高，前期投資主要靠企業(yè)自有資金，風(fēng)險(xiǎn)較大。在二氧化碳獲取方面，天然二氧化碳?xì)馓铩⒂蜌馓锇樯鷼忾_(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低（一般低于120元/噸），但仍高于美國(guó)同類(lèi)型氣源成本；煤化工、煉化等領(lǐng)域高濃度二氧化碳捕集成本一般在200～300元/噸，普遍高于歐美同等類(lèi)型氣源成本；煤電廠、鋼鐵廠、水泥廠等中低濃度二氧化碳捕集成本更高，普遍在300～700元/噸。二氧化碳?xì)庠垂?yīng)成本約占整個(gè)CCUS項(xiàng)目總成本的30%～40%。在二氧化碳運(yùn)輸環(huán)節(jié)，陸上車(chē)運(yùn)、水上船舶運(yùn)輸成本均較高，氣態(tài)管道運(yùn)輸距離短、輸量小，成本也偏高。在二氧化碳驅(qū)油埋存環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)各示范項(xiàng)目的桶油成本總體較高，普遍在50～60美元/桶，個(gè)別高達(dá)90美元/桶。
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原位化學(xué)氧化法(isco)被認(rèn)為是修復(fù)土壤和地下水中有機(jī)污染物的一種有效技術(shù)，因其處理效率高、成本效益高、操作方便而得到了廣泛的應(yīng)用。向地下注入氧化劑使污染物可以礦化為二氧化碳、水和其他無(wú)機(jī)物，或者轉(zhuǎn)化為流動(dòng)性或毒性比原始形式更小的化合物。最常用的氧化劑包括臭氧、芬頓、高錳酸鹽和過(guò)硫酸鹽(ps)。含水層中的污染物去除效率主要取決于修復(fù)劑在污染區(qū)的均勻分布及其與污染物的接觸。而氧化劑被注入地層后
經(jīng)過(guò)兩個(gè)試驗(yàn)階段的開(kāi)發(fā)調(diào)整，大慶油田取得了特低滲透油藏二氧化碳驅(qū)4項(xiàng)技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)了氣驅(qū)區(qū)塊持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。
【項(xiàng)目名稱(chēng)】新疆油田八區(qū)530井區(qū)克下組油藏二氧化碳混相驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)
“十三五”以來(lái)，新疆油田優(yōu)選不同類(lèi)型油藏開(kāi)展二氧化碳驅(qū)、吞吐、前置壓裂等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
在驅(qū)油埋存環(huán)節(jié)，主要針對(duì)低滲透油藏，初步形成了二氧化碳驅(qū)油藏工程、注采工藝、地面工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等技術(shù)體系。
經(jīng)過(guò)兩個(gè)試驗(yàn)階段的開(kāi)發(fā)調(diào)整，大慶油田取得了特低滲透油藏二氧化碳驅(qū)4項(xiàng)技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)了氣驅(qū)區(qū)塊持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。
CO2能顯著降低原油的黏度和界面張力，并可通過(guò)溶脹作用進(jìn)一步提高原油采收率，因此，被認(rèn)為是提高低滲透油藏原油采收率最有效的方法之一。然而，注氣提高采收率的采用有可能引起瀝青質(zhì)沉積，從而嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。國(guó)外生產(chǎn)實(shí)踐表明,在注氣驅(qū)油過(guò)程中,氣體的注入極易引發(fā)原油中瀝青質(zhì)膠質(zhì)和石蠟等重有機(jī)物的沉積。因此,本文通過(guò)MS軟件進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，分析瀝青質(zhì)沉積對(duì)CO2驅(qū)油的效果。
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1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
1.算例分析背景
井下壓裂工藝是低滲透油藏增產(chǎn)改造的主要手段，1500～2000m深度的地層破裂壓力在40～50MPa，這個(gè)壓力一般是在油井鉆井及后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最高工況壓力，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)，另外需要考慮極限工況壓力對(duì)套管外水泥環(huán)的影響，因此，基于Abaqus軟件，利用有限元方法對(duì)套管強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，并觀察水泥環(huán)的受力情況。
低滲透性腫瘤（胰腺癌、腦膠質(zhì)瘤等）的EPR效應(yīng)不明顯，使得納米藥物難以有效完成腫瘤富集和滲透，極大降低了納米藥物的臨床治療效果。低滲透性腫瘤主要有兩方面的生物屏障：一是其血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)相對(duì)完整、排布致密、間隙較窄，限制了納米藥物的腫瘤富集；二是腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞外基質(zhì)稠密、腫瘤間質(zhì)液壓較高，限制了納米藥物的深部滲透。因此
