[发明专利]用于配置原油驱替系统的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于为原油驱替系统确定一个或多个操作模式的计算机实现的方法和系统。该方法使用预测模型中的原油驱替液的各种化学特性和油藏环境的各种化学特性来确定所述一个或多个操作模式。

背景技术

长期以来，人们知道存在于储层中的全部原油的仅一部分可以在一次采油过程期间被开采，这个一次过程导致正被开采的石油处于储层的自然能量下。储层通常采取具有充足的孔隙率和渗透率的含油的地下岩层的形式以储存和输送流体，并且石油与其相关，例如被贮藏在岩层的孔隙中或粗糙面（grain）之间。所谓的二次采油技术被用来将额外的石油压出储层之外，其中的最简单的方法是通过采用具有驱替液形式的另一种介质直接置换，该另一种介质常常是水或气。还可以使用提高采油率（EOR）技术。此类EOR技术的目的不仅是为了恢复或维持储层压力,而且是为了改善储层中的石油驱替，从而最小化储层的残油饱和度,也就是存在于储层中的石油量。在初始储层压力接近于原油的泡点的情况下，可以在实地使用期间中的早期使用二次或提高采油率技术，例如，一次采油可能并不发生。

“注水”是最成功并且被最广泛使用的二次采油方法之一。在压力下，水经由注入井被注入到储层岩层中。注入的水起到帮助维持储层压力的作用，并且在其朝着生产井（石油被从该生产井开采）通过岩石之前波及被驱替的石油。在注水中所使用的水通常是来自自然源的咸水，诸如海水或可能是采出水（即，在生产设施处与原油分离的水）。

还知晓的是，相比使用较高盐度水而言，在注水期间使用较低盐度注入水可以增加被开采的石油量。还知晓的是，降低较低盐度注入水的多价阳离子含量可以对石油开采具有影响。然而，较低盐度水（诸如淡水）在井场（例如在海上油田）处常常是得不到的，并且必须通过使用诸如反渗透或正向渗透的脱盐技术降低总溶解盐（TDS）浓度和/或水源水的多价阳离子浓度来制得。已知将以这种方式被处理的水源水包括海水、微咸水、采出水和含水层水。

在下文中，“较低”或“低”盐度水旨在定义具有总溶解固体含量（TDS）的水，其在200到15,000 ppmv的范围内，优选地在500-12,000 ppmv的范围内。在岩层含有膨胀性粘土，特别是绿土粘土的情况下，需要针对低盐度水的相对高的TDS，以便使粘土稳固，从而避免地层损害的风险。因此，在岩层含有一定量的足以导致地层损害的膨胀性粘土的情况下，低盐度水优选具有在8,000到15,000 ppmv（特别是，8,000到12,000 ppmv）的范围内的总溶解固体含量（TDS）。在岩层包含一定量的不导致地层损害的膨胀性粘土的情况下，水源水的TDS通常在200到8,000 ppmv（优选500到8,000 ppmv，例如，1,000到5,000 ppmv）的范围内。如在上文中所讨论的那样，低盐度水还具有通常为40ppmv或更小的低浓度的多价阳离子，优选小于35ppmv，更优选的是，小于30ppmv，例如，小于25ppmv。然而，优选的是低盐度水包含至少某些多价阳离子。因此，在5到40ppmv（优选10到40ppmv）的范围内的低盐度水的多价阳离子含量是可接受的。

存在于岩石的孔隙空间中的水（在下文中被称为“地层水”）可以在成分方面变化。在不执行一次采油或在一次采油后立即注入驱替液的情况下，地层水将通常包含原生水，并且在先前注水后注入驱替液的情况下，地层水将通常包含原生水和先前被注入的水（诸如海水或采出水）的混合物。

控制原油、岩层、注入或驱替液和地层水之间的交互作用的因素、和它们对可润湿性和石油开采的影响涉及复杂的并且有时是竞争的机制。还已经发现，在低盐度注水期间改善石油开采方面的因素是使用比地层水的多价阳离子含量或浓度更低的多价阳离子含量或浓度的注入水。因此，当含水的低盐度驱替液的总的多价阳离子含量与地层水的总的多价阳离子含量的比小于1时，例如，小于0.9时，实现更大的石油开采。通常，含水的低盐度驱替液的总的多价阳离子含量与地层水的总的多价阳离子含量的比（在下文中为“低盐度的含水的驱替液的多价阳离子比”）越低，从特定地层开采的石油量就越大。因此，低盐度的含水的驱替液的多价阳离子比是优选小于0.8，更优选地小于0.6，还要更优选地小于0.5，并且特别是小于0.4或小于0.25。低盐度的含水的驱替液的多价阳离子比可以是至少0.001，优选的是至少0.01，最优选的是至少0.05，特别的是至少0.1。低盐度的含水的驱替液的多价阳离子比的优选范围是0.01到0.9，0.05到0.8，但是特别的是0.05到0.6 或0.1到0.5。