[发明专利]一种生物酶修复储层胍胶压裂液伤害的数值模拟方法

权利要求书

1.一种生物酶修复储层胍胶压裂液伤害的数值模拟方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1，确定酶促反应动力学组分，所述酶促反应动力学组分包括生物酶、胍胶、降解后的胍胶和水；

S2，建立酶促反应动力学方程；

S3，确定酶促反应动力学参数，所述酶促反应动力学参数包括半衰期t_1/2、残余阻力系数F_r、反应级数n和反应频率因子k₀；

S4，建立酶促反应动力学模型；

S5，基于CMG油藏数值模拟软件建立地质概念模型，验证酶促反应动力学模型的准确性；

所述生物酶分子量范围为10000-1000000g/mol；

所述胍胶分子量范围为100000-300000g/mol；

所述降解后的胍胶分子量范围为10000-100000g/mol；

所述水适量；

①胍胶降解反应动力学方程为：

aG₁→bW； 公式(1)

式中：G₁为胍胶；W为水；a、b为待求系数；

②生物酶降解胍胶反应动力学方程为：

cG₁+dE→eG₂+fE； 公式(2)

式中：G₂为降解后的胍胶；E为生物酶；c、d、e、f为待求系数；

①胍胶降解反应动力学参数的确定：

aG₁→bW 公式(3)

根据已有的实验数据可以确定，胍胶降解的半衰期t_1/2＝1000天，残余阻力系数F_r＝12；

②生物酶降解胍胶反应动力学参数的确定：

cG₁+dE→eG₂+fE 公式(4)

由米氏方程可知，当底物浓度很小的时候，产物生成速率与底物浓度呈线性关系，表现为一级反应特征，故反应级数n＝1；

③反应频率因子k₀用阿伦尼乌斯方程来确定：

式中：k为反应速率常数；k₀为反应频率因子；E_a为活化能，E_a的单位为kJ·mol^-1；R为摩尔气体常数，R＝8.314J·mol^-1·K^-1；T为绝对温度，绝对温度T的单位K；t_1/2为底物浓度半衰期，底物浓度半衰期t_1/2的单位为d；

其中，在酶促反应过程中，不考虑温度变化对反应速率的影响，故活化能E_a＝0；所述酶促反应动力学模型通过CMG油藏数值模拟软件中的Builder模块，建立地质概念模型，利用STARS热采及化学驱模拟器，具体公式如下：

生物酶运移方程为：

式中，D_E’为生物酶的扩散对流系数(实验确定)；E为生物酶浓度，g/L(个/L)；Γ_∞为单位岩石体积表面吸满单层生物酶引起的生物酶浓度的变化(由实验确定)，g/L；a、b为常数，实验确定；V_w为水相渗流速度，cm/h；S_w为含水饱和度；φ为孔隙度；

代谢产物运移方程：

式中，i为营养基质中的第i种组分；C_i为产物i组分的浓度，g/L；D_ci’为营养底物i的对流扩散系数(实验确定)；Y_i/E为组分代谢产物得率，表示随生物酶变化率的i组分浓度变化量，g/g；n_i为生物酶代谢的速率，h^-1；为生物酶代谢时生成产物i组分的量；Γ'_∞为单位岩石吸附产物i组分的最大浓度(由实验确定)，g/L；为岩石吸附产物i组分的量；a’和b’分别为产物的吸附常数，实验确定；

①利用CMG油藏数值模拟软件的Builder模块，在笛卡尔坐标系中建立一注一采五点法地质概念模型，采用10×9×9的网格系统，对生物酶修复岩心胍胶压裂液伤害方案进行优化；

②通过CMG油藏数值模拟软件的Process Wizard过程向导，导入胍胶-生物酶体系；

③通过CMG油藏数值模拟软件的Reaction模块，导入胍胶自然降解和生物酶降解胍胶反应动力学方程；

④设置注入参数，计算岩心伤害率和修复率；

所述注入参数包括：胍胶注入浓度、生物酶注入浓度和生物酶-胍胶反应频率因子；

⑤分析参数敏感性；

⑥优化参数。