低滲透油藏的案例
基于MS進(jìn)行CO2驅(qū)瀝青質(zhì)沉積分子動(dòng)力學(xué)模擬
CO2能顯著降低原油的黏度和界面張力，并可通過溶脹作用進(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MS的建模功能，構(gòu)建出，樹脂，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MS腳本計(jì)算各物質(zhì)之間的相互作用：
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展開 水力壓裂對(duì)套管和水泥環(huán)的影響分析
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發(fā)過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€性壓力過盈。
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)算過程設(shè)置表面壓強(qiáng)載荷過大，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加載28MPa表面壓強(qiáng)載荷，第二分析步以幅值曲線加載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 水力壓裂對(duì)套管和水泥環(huán)的影響分析
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發(fā)過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€性壓力過盈。
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)算過程設(shè)置表面壓強(qiáng)載荷過大，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加載28MPa表面壓強(qiáng)載荷，第二分析步以幅值曲線加載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 基于砂箱和循環(huán)井修復(fù)劑在低滲透區(qū)域遷移仿真模擬 ￥800
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。為了解決異質(zhì)性及密度效應(yīng)引起的優(yōu)先流問題，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：
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潘繼平：『CCUS-EOR』管輸二氧化碳驅(qū)油與提高采收率問題研究| 國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)
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)巖氣開發(fā)面臨技術(shù)和成本挑戰(zhàn)。
3.2.3 經(jīng)濟(jì)成本過高，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_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。
展開 浙江大學(xué)黃品同教授和申有青教授團(tuán)隊(duì)AFM：首個(gè)超聲空化級(jí)聯(lián)胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)的相變脂質(zhì)體，普適高效治療低滲透性腫瘤
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，如何同時(shí)克服低滲透性腫瘤的兩道生物屏障增強(qiáng)納米藥物的腫瘤富集和深部滲透以提高臨床療效是抗腫瘤納米藥物研究中需要解決的難題。
近日，浙江大學(xué)申有青教授和黃品同教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)了一種超聲空化級(jí)聯(lián)胞吞轉(zhuǎn)運(yùn)的相變脂質(zhì)體（SCGLN），其具有在超聲波刺激下由納米脂質(zhì)液滴轉(zhuǎn)變?yōu)橹|(zhì)微泡、又從脂質(zhì)微泡轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米脂質(zhì)體的粒徑轉(zhuǎn)變特性，同時(shí)具有在腫瘤微酸環(huán)境催化下由荷帶負(fù)電勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)檎妱?shì)的電荷反轉(zhuǎn)特性，其能夠增強(qiáng)實(shí)體瘤的藥物富集和深部滲透，普適高效治療低滲透性腫瘤。SCGLN由脂質(zhì)材料二棕櫚酰磷脂酰膽堿、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、二甲基馬來酸酐修飾的1, 2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-賴氨酸和反油酸吉西他濱（既是脂質(zhì)膜組分又是抗腫瘤藥物）組成，并包裹全氟戊烷液滴（圖1A）。
展開 中國(guó)石油CCUS產(chǎn)業(yè)格局
經(jīng)過兩個(gè)試驗(yàn)階段的開發(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】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，新疆油田優(yōu)選不同類型油藏開展二氧化碳驅(qū)、吞吐、前置壓裂等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)前期實(shí)施的良好效果，結(jié)合二氧化碳混相驅(qū)篩選條件，新疆油田選取八區(qū)530井區(qū)克下組油藏開展CCUS先導(dǎo)試驗(yàn)。該油藏溫度適中、原油地飽壓差大，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳混相驅(qū)；且油藏距離氣源近，在同類油藏具有代表性，試驗(yàn)成功后具備推廣條件。
2019年，新疆油田礫巖油藏第一個(gè)CCUS示范項(xiàng)目——八區(qū)530井區(qū)克下組油藏東部“15注43采”區(qū)域二氧化碳混相驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)開始橇裝注入，形成10萬(wàn)噸二氧化碳年注入規(guī)模。整個(gè)氣驅(qū)過程采用籠統(tǒng)注氣方式，分為恢復(fù)壓力、連續(xù)混相驅(qū)和綜合調(diào)控3個(gè)階段。目前已累計(jì)注碳16.4萬(wàn)噸，單井日產(chǎn)油由0.8噸增至2.1噸，見效井占比51%，成效明顯，證實(shí)了二氧化碳混相驅(qū)技術(shù)在新疆低滲透礫巖油藏具有較好的適應(yīng)性。
通過先導(dǎo)試驗(yàn)的開展，新疆油田探索礫巖已開發(fā)油藏提高采收率的經(jīng)濟(jì)有效的方法及新增探明低滲儲(chǔ)量有效動(dòng)用的開發(fā)方式，掌握CCUS全過程關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)噶爾盆地碳減排埋存，助推油田低碳發(fā)展。
【項(xiàng)目名稱】塔里木油田輪南CCUS先導(dǎo)試驗(yàn)工程
塔里木油田研究論證發(fā)現(xiàn)，輪南油田基礎(chǔ)地質(zhì)研究扎實(shí)、地下認(rèn)識(shí)清楚、提高采收率潛力極大，具備開展二氧化碳驅(qū)油的優(yōu)勢(shì)條件，是塔里木油田最現(xiàn)實(shí)的CCUS-EOR開發(fā)潛力區(qū)。2021年，塔里木油田優(yōu)選輪南油田2井區(qū)開展二氧化碳驅(qū)油與埋存單井試注。
然而，輪南油田是典型的“三高”碎屑巖油藏，地下溫度高、壓力高、埋藏深、地層水礦化度高。
展開 中國(guó)石油十大CCUS重大示范工程
經(jīng)過兩個(gè)試驗(yàn)階段的開發(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)。（張?jiān)破?李東亮）
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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)
【項(xiàng)目簡(jiǎn)介】“十三五”以來，新疆油田優(yōu)選不同類型油藏開展二氧化碳驅(qū)、吞吐、前置壓裂等現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)前期實(shí)施的良好效果，結(jié)合二氧化碳混相驅(qū)篩選條件，新疆油田選取八區(qū)530井區(qū)克下組油藏開展CCUS先導(dǎo)試驗(yàn)。該油藏溫度適中、原油地飽壓差大，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳混相驅(qū)；且油藏距離氣源近，在同類油藏具有代表性，試驗(yàn)成功后具備推廣條件。
2019年，新疆油田礫巖油藏第一個(gè)CCUS示范項(xiàng)目——八區(qū)530井區(qū)克下組油藏東部“15注43采”區(qū)域二氧化碳混相驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)開始橇裝注入，形成10萬(wàn)噸二氧化碳年注入規(guī)模。整個(gè)氣驅(qū)過程采用籠統(tǒng)注氣方式，分為恢復(fù)壓力、連續(xù)混相驅(qū)和綜合調(diào)控3個(gè)階段。目前已累計(jì)注碳16.4萬(wàn)噸，單井日產(chǎn)油由0.8噸增至2.1噸，見效井占比51%，成效明顯，證實(shí)了二氧化碳混相驅(qū)技術(shù)在新疆低滲透礫巖油藏具有較好的適應(yīng)性。
通過先導(dǎo)試驗(yàn)的開展，新疆油田探索礫巖已開發(fā)油藏提高采收率的經(jīng)濟(jì)有效的方法及新增探明低滲儲(chǔ)量有效動(dòng)用的開發(fā)方式，掌握CCUS全過程關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)噶爾盆地碳減排埋存，助推油田低碳發(fā)展。
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