原油驱替方法和装置与流程

本发明涉及原油开采技术，尤其涉及一种原油驱替方法和装置。

背景技术：

目前，国内油田普遍采用注水开采的方式进行原油开采。注水开采的主要原理是利用注入油层的注入水来补充地层的能量，并驱替原油从油层向生产井流动，实现原油开采。

当采用注水开采的方式进行原油开采时，在注水开采的后期，仍有大部分原油残留在地层中，为提高油藏的采收率，对于温度低于100℃的油藏，在注水开采的后期，可通过向油层注入表面活性剂、聚合物等化学物的方式，以采用注入的化学物进一步驱替原油从油层流入生产井。

但是，由于化学剂的耐温性致使化学剂不适用于高温油藏。为此，研究并提出有效的适用于高温油藏的原油驱替方法是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明提供的原油驱替方法和装置，适用于高温油藏，可提高高温油藏的采收率。

本发明第一方面提供一种原油驱替方法，包括：

从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液；其中，所述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同；所述第一驱替液为所述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，所述每组驱替液对应的离散力为所述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力；

控制注水设备向目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

进一步地，所述从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液，具体包括：

根据公式1：P_Tot＝P_Van+P_DL、公式2：P_Van＝-A/6πh³、公式3：P_DL＝n_bk_BT(2ψ_r1ψ_r2cosh(kh)-ψ_r1²-ψ_r2²)/sinh(κh)²，确定所述每组驱替液对应的离散力与所述目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式；其中，所述P_Tot为每组驱替液对应的离散力；所述P_Van为每组驱替液范德华引力；所述P_DL为每组驱替液对应的双电层斥力；所述A为Hamaker常数；所述h为目标油藏的水膜厚度；所述n_b为驱替液中的离子数密度；所述k_B为玻尔兹曼常数；所述T为绝对温度；所述ψ_r1为目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位；所述ψ_r2为驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位；所述κ为驱替液的Deybe长度；

根据所述每组驱替液对应的函数关系式，确定所述第一驱替液。

进一步地，所述根据所述每组驱替液对应的函数关系式，确定所述第一驱替液，具体包括；

根据所述每组驱替液对应的函数关系式，获取在同一坐标系下所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线；

根据所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，确定所述第一驱替液。

进一步地，所述从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液之前，所述方法还包括：

控制溶液稀释设备按照不同的稀释倍数稀释所述目标油藏区块地层水，获得多组不同浓度的驱替液。

进一步地，所述控制注水设备向目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油，具体包括：

控制所述注水设备按照预设周期向所述目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

本发明第二方面提供一种原油驱替装置，包括：获取模块和处理模块；其中，所述获取模块，用于从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液；其中，所述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同；所述第一驱替液为所述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，所述每组驱替液对应的离散力为所述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力；

所述处理模块，用于控制注水设备向目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

进一步地，所述获取模块，具体用于根据公式1：P_Tot＝P_Van+P_DL、公式2：P_Van＝-A/6πh³、公式3：P_DL＝n_bk_BT(2ψ_r1ψ_r2cosh(kh)-ψ_r1²-ψ_r2²)/sinh(κh)²，确定所述每组驱替液对应的离散力与所述目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式；并根据所述每组驱替液对应的函数关系式，确定所述第一驱替液；其中，所述P_Tot为每组驱替液对应的离散力；所述P_Van为每组驱替液对应的范德华引力；所述P_DL为每组驱替液对应的双电层斥力；所述A为Hamaker常数；所述h为目标油藏的水膜厚度；所述n_b为驱替液中的离子数密度；所述k_B为玻尔兹曼常数；所述T为绝对温度；所述ψ_r1为目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位；所述ψ_r2为驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位；所述κ为驱替液的Deybe长度。

进一步地，所述获取模块，还具体用于根据所述每组驱替液对应的函数关系式，获取在同一坐标系下所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线；并根据所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，确定所述第一驱替液。

进一步地，所述处理模块，还用于在所述获取模块从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液之前，控制溶液稀释设备按照不同的稀释倍数稀释所述目标油藏区块地层水，获得多组不同浓度的驱替液。

进一步地，所述处理模块，还具体用于控制控制所述注水设备按照预设周期向所述目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

本发明提供的原油驱替方法和装置，通过从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液，进而控制注水设备向目标油藏注入上述第一驱替液，以驱替目标原油；其中，上述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同，并且上述第一驱替液为上述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，上述每组驱替液对应的离散力为上述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力。这样，由于第一驱替液是对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，因此，可采用第一驱替液对高温油藏进行原油驱替，进一步地，由于第一驱替液对应的离散力最大，这样，当采用第一驱替液进行原油驱替时，可提高采收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的原油驱替方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的原油驱替方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的原油驱替方法的流程图；

图4为获取到的同一坐标系下每组驱替液对应的离散力随目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线；

图5为本发明实施例四提供的原油驱替装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的原油驱替方法和装置，适用于高温油藏，可提高高温油藏的采收率。

本发明提供的原油驱替方法和装置，可应用于原油开采领域，具体地，可将本发明提供的原油驱替方法和装置应用于高温油藏，以提高高温油藏的采收率。

图1为本发明实施例一提供的原油驱替方法的流程图。本实施例的执行主体可以是单独的原油驱替装置，也可以是集成了原油驱替装置的其他设备，本实施例以执行主体为单独的原油驱替装置为例进行说明。如图1所示，本实施例提供的原油驱替方法，可以包括：

S101、从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液；其中，上述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同；上述第一驱替液为上述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，上述每组驱替液对应的离散力为上述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力。

需要说明的是，上述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行不同程度的稀释后得到的驱替液。例如，分别将目标油藏区块地层水稀释10倍、20倍、30倍、40倍、50倍，得到5组不同浓度的驱替液。

进一步地，可利用上述多组不同浓度的驱替液在实验室条件下进行岩心驱替实验，以根据岩心驱替实验的实验结果，从上述多组不同浓度的驱替液中选出第一驱替液(具体地，通过岩心驱替实验，将采收率最高的那一组驱替液确定为第一驱替液)。需要说明的是，第一驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力相比于其他几组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力，第一驱替液对应的离散力最大。

S102、控制注水设备向目标油藏注入上述第一驱替液，以驱替目标原油。

具体地，当从多组不同浓度的驱替液中，获取到第一驱替液后，则在本步骤中，控制注水设备向目标油藏注入上述第一驱替液，以采用上述第一驱替液驱替目标原油，使目标原油流向生产井。

需要说明的是，由于第一驱替液是对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的稀释液，这样，在对目标油藏进行注水开采的后期，可通过向目标油藏注入第一驱替液，以采用第一驱替液进一步驱替目标油藏内的目标原油。因此，本实施例提供的原油驱替方法，可适用于高温油藏。进一步地，又由于第一驱替液为上述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，因此，当采用第一驱替液驱替目标原油时，驱替液与目标原油间的排斥力较大，可以最大程度地将目标油藏内的目标原油驱替出来，提高采收率。

本实施例提供的原油驱替方法，通过从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液，进而控制注水设备向目标油藏注入上述第一驱替液，以驱替目标原油；其中，上述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同，并且上述第一驱替液为上述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，上述每组驱替液对应的离散力为上述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力。这样，由于第一驱替液是对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，因此，可采用第一驱替液对高温油藏进行原油驱替，进一步地，由于第一驱替液对应的离散力最大，这样，当采用第一驱替液进行原油驱替时，可提高采收率。

图2为本发明实施例二提供的原油驱替方法。本实施例涉及的是如何从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液的具体过程。请参照图2，在上述实施例的基础上，步骤S101具体可以包括：

S201、根据公式1：P_Tot＝P_Van+P_DL、公式2：P_Van＝-A/6πh³：、公式3：P_DL＝n_bk_BT(2ψ_r1ψ_r2cosh(kh)-ψ_r1²-ψ_r2²)/sinh(κh)²，确定上述每组驱替液对应的离散力与上述目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式；其中，所述P_Tot为每组驱替液对应的离散力；所述P_Van为每组驱替液对应的范德华引力；所述P_DL为每组驱替液对应的双电层斥力；所述A为Hamaker常数；所述h为目标油藏的水膜厚度；所述n_b为驱替液中的离子数密度；所述k_B为玻尔兹曼常数；所述T为绝对温度；所述ψ_r1为目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位；所述ψ_r2为驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位；所述κ为驱替液的Deybe长度。

具体地，根据胶体稳定理论，油/水/岩石构成的三相界面之间的离散力等于范德华引力和双电层斥力之和。即：

P_Tot＝P_Van+P_DL (1)

其中，P_Tot为油/水/岩石构成的三相界面之间的离散力；

P_Van为范德华引力；

P_DL为双电层斥力。

这样，若能够计算得到每组驱替液对应的范德华引力和每组驱替液对应的双电层斥力，便可以根据公式(1)计算得到每组驱替液对应的离散力。

进一步，每组驱替液对应的范德华引力采用公式(2)计算：

P_Van＝-A/6πh³ (2)

其中，A为Hamaker常数；

h为目标油藏的水膜厚度。

需要说明的是，每组驱替液对应的Hamaker常数公式(4)计算获得：

A＝3/4k_BT((ε₁-ε₃)/(ε₁+ε₃))((ε₂-ε₃)/(ε₂+ε₃)) (4)

其中，ε₁目标油藏原油的介电常数；

ε₂为驱替液的介电常数；

ε₃为目标油藏岩石的介电常数；

需要说明的是，对于多组不同浓度的驱替液，每组浓度的驱替液的介电常数是不同的，这样，根据实验测定的每组浓度的驱替液的介电常数、目标油藏岩石的介电常数以及目标原油的介电常数，采用公式(4)，可以计算出每组驱替液对应的Hamaker常数。当计算得到每组驱替液对应的Hamaker常数后，进而可根据公式(2)确定出每组驱替液对应的范德华引力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式。

进一步地，每组驱替液对应的双电层斥力P_DL采用公式(3)计算：

P_DL＝n_bk_BT(2ψ_r1ψ_r2cosh(kh)-ψ_r1²-ψ_r2²)/sinh(κh)² (3)

其中，n_b为驱替液中的离子数密度；

k_B为玻尔兹曼常数；

T为绝对温度，K；

ψ_r1为目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位；

ψ_r2为驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位

κ为驱替液的Deybe长度。

进一步地，每组驱替液的Deybe长度采用公式(5)计算

其中，ρ_i为单位体积驱替液中离子i的个数；

e为元电荷所带电量；

z_i为驱替液中离子i的化合价；

ε₀为真空中的电介质常数。

具体地，本步骤中，通过分析每组驱替液的离子组成，结合测定的每组驱替液的介电常数，根据公式(5)，可以计算出每组驱替液的Deybe长度(经过计算后，每组驱替液的Deybe长度为一常数)，当计算得到每组驱替液的Deybe长度后，结合目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位以及驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位(需要说明的是，目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位以及驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位可以通过实验测定)，通过公式3，可确定出每组驱替液对应的的双电层斥力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式(即在公式(3)中，只存在一个自变量h和一个因变量P_DL，其他量均可以通过实验测得或者是通过计算获得)。这样，通过计算，便得到每组驱替液对应的双电层斥力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式。

进一步地，将每组驱替液对应的范德华引力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式和每组驱替液对应的双电层斥力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式相加，便得到每组驱替液对应的离散力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式。

S202、根据上述每组驱替液对应的函数关系式，确定上述第一驱替液。

具体地，当确定出每组驱替液对应的函数关系式后，本步骤中，可通过求导的方法计算出每组驱替液对应的函数关系式的最大值，然后比较每组驱替液对应的函数关系式的最大值，将对应的函数关系式的最大值最大的那组驱替液确定为第一驱替液。

本实施例中，结合胶体稳定理论，通过公式1、公式2、公式3来确定每组驱替液对应的离散力与目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式，进而根据每组驱替液对应的函数关系式来确定第一驱替液。这样，通过计算分析，可准确地从多组不同浓度的驱替液中选取出第一驱替液。

图3为本发明实施例三提供的原油驱替方法的流程图。本实施例涉及的是根据每组驱替液对应的函数关系式确定第一驱替液的具体过程。请参照图3，在上述实施例的基础上，步骤S202具体包括：

S301、根据上述每组驱替液对应的函数关系式，获取在同一坐标系下上述每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线。

具体地，本步骤中，令目标油藏的水膜厚度从0nm到9nm变化，根据每组驱替液对应的函数关系式，在同一坐标系下，绘制每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线。

S302、根据上述每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，确定上述第一驱替液。

具体地，当绘制出每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，可以从图像上直观地选出第一驱替液，其中第一驱替液对应的关系曲线的最大值最大，即第一驱替液对应的关系曲线的峰值最高。

下面以两组驱替液为例对本实施例的技术方案进行详细说明。具体地，图4示出了两组驱替液对应的离散力随目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线。请参照图4，其中，曲线A为稀释倍数为0倍的驱替液对应的关系曲线，曲线B为稀释倍数为10倍的驱替液对应的关系曲线。请参照图4，随着水膜厚度的增大，稀释倍数为0倍的驱替液对应的离散力恒为负值，该离散力表现引力；稀释倍数为10倍的驱替液对应的离散力恒定为正值，该离散力表现为斥力。这样，将曲线B对应的驱替液确定为第一驱替液。

本实施例提供的原油驱替方法，在根据每组驱替液对应的函数关系式确定第一驱替液时，通过根据上述每组驱替液对应的函数关系式，获取在同一坐标系下上述每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，进而根据上述每组驱替液对应的离散力随上述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，确定上述第一驱替液。这样，通过同一坐标系下每组驱替液对应的关系曲线，可直观地、方便地、快速地从多组驱替液中选择出第一驱替液。

进一步地，在发明一种可能的实现方式中，步骤S101之前，所述方法还包括：

控制溶液稀释设备按照不同的稀释倍数稀释所述目标油藏区块地层水，获得多组不同浓度的驱替液。

具体地，关于如何控制溶液稀释设备按照不同的稀释倍数稀释所述目标油藏区块地层水的具体过程可以参见现有技术中的描述，此处不再赘述。

进一步地，在本发明一种可能的实现方式中，步骤S102，具体包括：

控制上述注水设备按照预设周期向所述目标油藏注入上述第一驱替液，以驱替目标原油。

本实施例中，通过周期性地向目标油藏注入第一驱替液，可周期性地驱替目标原油流向生产井，以进一步提供采收率。

图5为本发明实施例四提供的原油驱替装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者软硬结合的方式实现，且该装置可以是单独的原油驱替装置，也可以是集成了原油驱替装置的其他设备。如图5所示，本实施例提供的原油驱替装置，包括：获取模块100和处理模块200；其中，

获取模块100，用于从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液；其中，所述多组不同浓度的驱替液为对目标油藏区块地层水进行稀释后得到的驱替液，且每组驱替液对应的稀释倍数不同；所述第一驱替液为所述多组驱替液中，对应的离散力最大的驱替液，所述每组驱替液对应的离散力为所述每组驱替液与目标油藏岩石、目标油藏原油构成的三相界面之间的离散力；

处理模块200，用于控制注水设备向目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，获取模块100具体用于根据公式1：P_Tot＝P_Van+P_DL、公式2：P_Van＝-A/6πh³、公式3：P_DL＝n_bk_BT(2ψ_r1ψ_r2cosh(kh)-ψ_r1²-ψ_r2²)/sinh(κh)²，确定所述每组驱替液对应的离散力与所述目标油藏的水膜厚度之间的函数关系式；并根据所述每组驱替液对应的函数关系式，确定所述第一驱替液；其中，所述P_Tot为每组驱替液对应的离散力；所述P_Van为每组驱替液对应的范德华引力；所述P_DL为每组驱替液对应的双电层斥力；所述A为Hamaker常数；所述h为目标油藏的水膜厚度；所述n_b为驱替液中的离子数密度；所述k_B为玻尔兹曼常数；所述T为绝对温度；所述ψ_r1为目标油藏原油与驱替液构成的两相界面的Zeta电位；所述ψ_r2为驱替液与目标油藏岩石构成的两相界面的Zeta电位；所述κ为驱替液的Deybe长度。

本实施例的装置，可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，获取模块100，还具体用于根据所述每组驱替液对应的函数关系式，获取在同一坐标系下所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线；并根据所述每组驱替液对应的离散力随所述目标油藏的水膜厚度变化的关系曲线，确定所述第一驱替液。

本实施例的装置，可以用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

进一步地，处理模块200，还用于在获取模块100从多组不同浓度的驱替液中，获取第一驱替液之前，控制溶液稀释设备按照不同的稀释倍数稀释所述目标油藏区块地层水，获得多组不同浓度的驱替液。

进一步地，处理模块200，还具体用于控制控制所述注水设备按照预设周期向所述目标油藏注入所述第一驱替液，以驱替目标原油。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。