一种评估化学驱油体系色谱分离程度的方法

技术领域

本发明公开一种评估化学驱油体系色谱分离程度的方法，属于化学驱提高油气采收率领域。

背景技术

随着胜利油田的东部主力单元进入特高含水开发阶段，化学驱油技术成为老油田大幅度提高采收率的主导技术之一。化学驱资源阵地逐渐由优质资源向高温高盐、高渗条带发育、聚驱后等油藏转移，对化学剂的驱油性能要求更高。室内实验研究表明，由碱/表面活性剂/聚合物组成的三元复合驱可在水驱基础上再提高采收率20%以上，具有较好的降水增油效果，而胜利油田原油具有酸值高的特点，易于与碱生成石油皂，适宜开展三元复合驱。1992年实施的孤东（GD油田）七区西Ng5

中国文献《三元复合驱油体系的色谱分离机理及其研究方法》（高振环等，大庆石油学院学报，1999，23（1）：第76-78页）。主要通过填砂管模型室内实验研究，获取三元复合驱油体系中碱、活性剂、聚合物在注入端和出口端的浓度值，采用无因次突破时间和无因次等浓距两个指标来描述三元复合驱油体系的色谱分离程度。该文献仅通过实验数据分析三元复合驱油体系的色谱分离程度，而本发明定义了色谱分离参数并给出了具体数学计算方法，通过与室内岩芯驱替试验（只需一次岩芯驱替试验）结果进行拟合，修正各化学剂（有机碱、聚合物、表活剂）在地下运移过程中的扩散、弥散参数，从而可以更加准确的模拟、预测出各组分（各化学驱油剂）同一时刻不同位置的不同浓度变化曲线，并且利用新方法建立了色谱分离判别标准，指导了配方的优化设计，具有更强的理论性和实用性。文献中的色谱分离判别是通过室内试验直观得到的，需要对每种化学剂进行室内岩芯驱替试验才可得到；而本发明的色谱分离判别方法是通过软件计算得到，只需要进行一次室内试验，目的是为了拟合计算方程中的部分参数。修正好参数后，可以进行多次、多样本的色谱分离判别。

发明内容

本发明的目的是提供一种有助于深入认识化学驱过程中的色谱分离现象、建立驱油剂色谱分离程度判别的方法，指导驱油体系配方设计及优化。

术语说明：

基准浓度：复合驱油体系中各组分在发挥驱油作用时的最低浓度为基准浓度。

无因次基准浓度：复合驱油体系中各组分的基准浓度除以各相应组分的注入初始浓度则为各组分的无因次基准浓度。

色谱分离参数：在复合驱油体系各组分的无因次浓度变化曲线图中，复合驱油体系中各组分的无因次基准浓度为基准线，所述基准线之上的交集面积（图2中a1的面积）与复合驱油体系中各组分的无因次浓度的最大面积（图2中a2的面积）之比，即为色谱分离参数，定义为α，所述复合驱油体系中各组分的无因次基准浓度如果不同，则取值无因次基准浓度最高的作为基准线。

本发明的技术方案

一种评估化学驱油体系色谱分离程度的方法，包括如下步骤：

（1）根据现有技术，以复合驱油体系中各组分的无因次浓度为纵坐标，以复合驱油体系的注入孔隙体积倍数为横坐标绘图，得到各组分无因次浓度变化曲线图。

所述复合驱油体系中各组分为有机碱、表面活性剂和聚合物。

（2）通过步骤（1）获得的复合驱油体系中各组分的无因次浓度变化曲线图，采用重合面积比法获得色谱分离参数；即复合驱油体系中各组分的无因次基准浓度作为基准线，所述基准线之上的交集面积（图2中a1的面积）与复合驱油体系中各组分的无因次浓度的最大面积（图2中a2的面积）之比为色谱分离参数，定义为α；

所述复合驱油体系中各组分的无因次基准浓度如果不同，则取值无因次基准浓度最高的作为基准线。

（3）根据步骤（2）获得的色谱分离参数α值，判断复合驱油体系色谱分离程度，根据大量室内试验及矿场实验的综合对比，当色谱分离参数α值在0.6-1.0，不包含0.6，包含1.0，说明复合驱油体系色谱分离程度弱，可以满足矿场驱油性能需要；当色谱分离参数α值在0.2-0.6，包含0.2和0.6，说明复合驱油体系色谱分离程度较强，需要对配方进行适当调整，才能满足矿场驱油性能需要；当色谱分离参数α值低于0.2时，则说明复合驱油体系色谱分离程度过强，需要对配方进行重新设计。

所述色谱分离参数α越大，三条曲线的重合面积越大，则表明复合驱油体系中有机碱、聚合物与表面活性剂的地下运移一致性越好，色谱分离程度越小，越有利于协助同作用的发挥。

根据本发明优选的，步骤（1）中所述有机碱的注入浓度单位为mg/L、聚合物的注入浓度单位为mg/L、表面活性剂的注入浓度单位为mg/L。

根据本发明优选的，步骤（2）中采用重合面积比法来描述色谱分离参数α，

具体如下：

复合驱油体系中有机碱用字母a代表，聚合物用字母p代表，表面活性剂用字母s代表；设复合驱油体系中各组分的注入初始浓度为

设化学剂的无因次基准浓度用符号

由最外围曲线与基准线所构成的最大面积为：

那么色谱分离参数即为：

将这一过程用数学方程的形式进行描述：

令

当

定义

当

定义

则

上述评估化学驱油体系色谱分离程度的方法应用于驱油。

本发明的技术方案的有益效果

本发明中评估化学驱油体系色谱分离程度的方法，根据化学驱油体系的基本渗流规律，引入色谱分离参数，采用重合面积比法来描述，在标准化浓度条件下，不同化学剂复配最低浓度的交集面积与复合驱油体系的最大面积之比(α)，即定义为色谱分离参数。该方法通过建立描述色谱分离参数的模型，有助于深入认识复合驱的驱油机理，指导复合驱油体系提高采收率的配方设计及优化。本发明的原理描述科学、准确，具有较好的推广价值。

附图说明

图1是根据室内试验配方和吸附参数计算的各化学剂注入量PV与无因次浓度曲线图。

图2是利用色谱分离参数描述方法计算得到的各化学剂注入量PV与无因次浓度关系曲线图；

图3是驱油体系配方优化后，利用色谱分离参数描述方法计算得到的各化学剂注入量PV与无因次浓度关系曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。

以下未详加说明的内容，均按本领域现有技术。

实施例

一种评估化学驱油体系色谱分离程度的方法，包括如下步骤：

（1）为描述化学驱油体系在多孔介质中运移时各化学剂出现的差速运移现象，需要得到色谱分离曲线图。利用对流扩散方程和质量守恒定律，建立组分浓度求解方程，通过与室内岩芯驱替试验结果进行拟合，修正各化学剂（有机碱、聚合物、表活剂）在地下运移过程中的扩散、弥散参数，从而可以更加准确的模拟、预测出各组分（各化学驱油剂）浓度变化曲线。定义各化学剂在室内岩芯注入端的初始浓度为C

（2）定义色谱分离参数。采用重合面积比法来描述。首先定义复合驱油体系中各种化学剂发挥驱油效率的最小浓度为基准浓度，各化学剂计算出的基准浓度除以注入初始浓度则为无因次基准浓度，不同化学剂无因次基准浓度为基准线，所述基准线之上的交集面积（图2中a1的面积）与复合驱油体系无因次浓度的最大面积（图2中a2的面积）之比(α)，即定义为色谱分离参数，所述复合驱油体系中各组分的无因次基准浓度如果不同，则取值无因次基准浓度最高的作为基准线。用该参数描述复合驱油体系的色谱分离程度，α（最大为1）越大，三条曲线的重合面积也越大，则表明有机碱、聚合物与表面活性剂的地下运移一致性越好，色谱分离程度越小，越有利于协同作用的发挥。

（3）复合驱油体系中有机碱用字母a代表，聚合物用字母p代表，表面活性剂用字母s代表；设复合驱油体系中各组分的注入初始浓度为

设化学剂的无因次基准浓度用符号

由最外围曲线与基准线所构成的最大面积为：

那么色谱分离参数即为：

将这一过程用数学方程的形式进行描述：

令

当

定义

当

定义

则

（4）根据色谱分参数的取值范围，判断复合驱体系色谱分离的程度，从而优化调整配方设计，根据大量室内试验及矿场实验的综合对比，当色谱分离参数α值为0.6-1.0，不包含0.6，包含1.0，说明复合驱油体系色谱分离程度弱，可以满足矿场驱油性能需要；当色谱分离参数α值为0.2-0.6，包含0.2和0.6，说明复合驱油体系色谱分离程度较强，需要对配方进行适当调整，才能满足矿场驱油性能需要；当色谱分离参数α值低于0.2，则说明复合驱油体系色谱分离程度过强，需要对配方进行重新设计。

应用例

利用实施例涉及的方法，在GD油田某单元进行的复合驱油体系驱油试验，室内试验设计的配方为注入浓度2000mg/L聚合物+注入浓度3000mg/L有机碱+注入浓度3000mg/L表面活性剂；所述聚合物为聚丙烯酰胺，所述表面活性剂为石油磺酸盐阴离子表面活性剂，所述有机碱为二异丙醇胺。

（1）表1是室内试验筛选的复合驱配方及各化学剂的吸附参数，表2是色谱分离分级判别标准；图1是根据室内试验配方和吸附参数计算的各化学剂注入量PV与无因次浓度曲线图；

表1复合驱配方及吸附参数

表2色谱分离判别标准

（2）图2是利用色谱分离参数描述方法计算得到的各化学剂注入量PV与无因次浓度关系曲线图；，通过求取三种化学剂的交集与并集面积（以无因次基准浓度0.3作为基准线），得到a

（3）色谱分离参数=a

（4）对比色谱分离判别标准，该驱油体系配方协同效应较差，室内研究人员重新调整优化了配方，调整配方为2000mg/L聚合物+3000mg/L 有机碱+4000mg/L表面活性剂，重新优化后的配方按照以上步骤重新计算得到色谱分离参数为=a