本发明属于致密油藏领域，尤其涉及一种致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法及其应用。
背景技术：
：随着世界石油供需矛盾的日益突出和优质石油资源的逐渐匮乏，以及常规油藏的大量开采，非常规油气资源例如致密油气已经成为重要的油气资源接替区。近年来，非常规油气藏的勘探开发日益增多。由于非常规油气藏具有低孔、低渗，储集层中纳米级孔隙发育的特点，常采用水平井多段压裂等手段进行开发。根据已有实验和数值模拟研究显示，注二氧化碳驱是提高致密油藏最终采收率的有效方法之一。在二氧化碳注入的过程中，二氧化碳与原油接触，从油相中抽提轻质组分及中间组分，从而降低原油粘度及界面张力。当界面张力为零时，二氧化碳与地层流体达到混相，从而实现二氧化碳的混相驱替过程。二氧化碳驱不但有效解决了工业生产、人民生活温室气体排放和储存等重大问题，而且由于其独特有效的驱替机制，使其成为气驱提高油藏采收率的一项关键技术。近年来，已有众多国内外科研工作者对致密油藏的二氧化碳驱油过程进行研究。例如，yuw等研究发现，二氧化碳的扩散效应是影响二氧化碳驱油效果的重要因素之一；alharthyn等基于室内实验和数值模拟，分析了bakken致密油藏的提高采收率过程；zuloaga－molerop等分析了天然裂缝的存在的复杂裂缝网络对二氧化碳驱油过程的影响；kimth等研究了应力敏感效应对二氧化碳吞吐采油过程的影响。但上述研究均未对影响二氧化碳吞吐效果的因素进行系统的敏感性分析。鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法，以解决上述
背景技术：
中提到的缺乏系统性的问题。本发明的第二目的在于提供一种包含上述致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法在提高油藏采收率中的应用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：根据本发明的一个方面，本发明提供一种致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法，包括如下步骤：(a)建立油藏模型；(b)建立致密油藏相态理论模型；(c)利用油藏组分模型模拟器，对影响二氧化碳吞吐过程的因素包括基质渗透率、毛细管力效应和二氧化碳的扩散效应进行敏感性分析；(d)根据敏感性分析的结果，明确提高油藏采收率的措施或方向。作为进一步优选技术方案，步骤(a)中，统计分析致密油藏的典型特征，建立相应的油藏三维和/或平面模型，并确定油藏及裂缝的相关参数。作为进一步优选技术方案，步骤(a)中，所述的油藏为bakken致密油藏。作为进一步优选技术方案，步骤(b)中，为考虑致密油藏流体各组分临界性质的变化，构建数学模型，并利用蒙特卡罗模拟方法对临界温度和临界压力进行计算，所述的数学模型为：其中，rp为孔喉半径，δtc*和δpc*分别表示毛细管力效应影响的临界温度和临界压力的相对变化量，σlj为lennard－jones参数。作为进一步优选技术方案，步骤(b)中，考虑毛细管力效应的相平衡计算模型为：当油相和气相中各组分的逸度相等时，体系达到相平衡，即：根据质量守恒定律，可得：其中，fi为液相、气相中组分i的逸度；pv和pl分别为气相和液相的压力；zi为体系中组分i的总摩尔分数；xi和yi分别为组分i在液相和气相中的摩尔分数；f为总摩尔数；l和v分别为液相和气相的摩尔数；nc为体系中的总组分数；采用young－laplace方程来计算毛细管力pcap：pv-pl＝pcap(7)其中，θ为接触角，σ为界面张力。作为进一步优选技术方案，步骤(c)中，考虑毛细管力效应的影响时，设定一系列孔隙半径值，利用所述的数学模型和相平衡计算模型，考察致密油藏流体各组分临界性质的变化，并根据实验测得的实际孔隙分布数据，预测致密油藏的最终采收率；通过对比考虑毛细管力效应和忽略毛细管力效应时的油藏最终采收率，明确毛细管力效应对二氧化碳吞吐的影响程度。作为进一步优选技术方案，步骤(c)中，考虑基质渗透率的影响时，保持其他参数不变，设定一系列基质渗透率值，分析油藏基质渗透率的变化对油藏最终采收率的影响，明确基质渗透率对二氧化碳吞吐的影响程度。作为进一步优选技术方案，步骤(c)中，考虑二氧化碳的扩散效应的影响时，通过对比考虑二氧化碳的扩散效应和忽略二氧化碳的扩散效应时的二氧化碳的分布情况以及对油藏最终采收率的影响，明确二氧化碳的扩散效应对二氧化碳吞吐的影响程度。作为进一步优选技术方案，步骤(d)中，根据敏感性分析的结果，确定考虑基质渗透率、毛细管力效应和/或二氧化碳的扩散效应时对二氧化碳吞吐过程的影响程度，以明确提高油藏采收率的措施或方向。根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种包含上述的致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法在提高油藏采收率中的应用。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明提供的致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法，系统性的分析了基质渗透率、毛细管力效应、二氧化碳的扩散效应等因素对致密油藏的二氧化碳吞吐过程的影响，为致密油藏二氧化碳吞吐过程的设计提供更为有力的理论依据和指导。2、通过本发明的分析方法可知，二氧化碳的扩散效应是影响二氧化碳吞吐过程的重要参数之一，考虑二氧化碳的扩散效应时，最终采收率提高4.3％；较低的渗透率及纳米孔隙中的毛细管力效应提高了最终采收率，对致密油藏的二氧化碳吞吐过程是有益的；考虑注二氧化碳过程中的毛细管力效应时，二氧化碳的扩散效应更加显著。3、本发明明确了影响致密油藏二氧化碳驱开发效果的主控因素，提高判断影响因素的准确性，不仅能够为提高致密油藏油井产量提供有力的技术支持，还可以为致密油藏合理开发提供了理论依据及参考，具有重大的理论和实际应用意义。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一种实施方式提供的基准算例的平面示意图；图2为本发明一种实施方式提供的不同孔隙半径下bakken致密油藏注二氧化碳驱油过程中最小混相压力的变化示意图；图3为本发明一种实施方式提供的基质渗透率对二氧化碳吞吐效果的影响示意图；图4为本发明一种实施方式提供的二氧化碳的扩散效应对最终采收率的影响示意图；图5为本发明一种实施方式提供的忽略二氧化碳扩散效应时二氧化碳分布示意图(图中数值表示该网格处二氧化碳的浓度)；图6为本发明一种实施方式提供的考虑二氧化碳扩散效应时二氧化碳分布示意图(图中数值表示该网格处二氧化碳的浓度)；图7为本发明一种实施方式提供的bakken油藏流体各组分临界性质的变化示意图；图7(a)和图7(b)分别为临界温度和临界压力的变化示意图；图8为本发明一种实施方式提供的毛细管力效应对二氧化碳吞吐效果的影响示意图；图9为本发明一种实施方式提供的二氧化碳吞吐过程对最终采收率的影响的实例分析。具体实施方式下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。第一方面，在至少一个实施例中提供一种致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法，包括如下步骤：(a)建立油藏模型；(b)建立致密油藏相态理论模型；(c)利用油藏组分模型模拟器，对影响二氧化碳吞吐过程的因素包括基质渗透率、毛细管力效应和二氧化碳的扩散效应进行敏感性分析；(d)根据敏感性分析的结果，明确提高油藏采收率的措施或方向。本发明基于热力学理论，建立了考察致密油藏储层毛细管力效应的相态平衡模型，并与油藏组分模型模拟器相结合，考察了基质渗透率、毛细管力效应和二氧化碳的扩散效应等因素对致密油藏二氧化碳吞吐过程的影响，为提高油藏采收率提供了方向和理论依据。可以理解的是，所述的油藏组分模型模拟器为本领域技术人员公知的模拟软件。这里需要说明的是，根据本发明所建立的模型以及本发明的分析方法，还可以对致密油藏二氧化碳吞吐过程的其他影响因素进行分析，不仅限于基质渗透率、毛细管力效应和二氧化碳的扩散效应的敏感性分析，本发明只是以上述三种影响因素为例进行了进一步的详细说明。需要说明的是，尽管上述步骤是以(a)、(b)、(c)和(d)顺序描述了本发明的分析方法，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作。步骤(a)、(b)、(c)和(d)的分析可以同时或者任意先后执行。例如，可以同时建立油藏模型和致密油藏相态理论模型，也可以先建立油藏模型后建立致密油藏相态理论模型，还可以先建立致密油藏相态理论模型后建立油藏模型。[关于油藏模型]建立油藏模型时，可以先统计分析致密油藏的典型特征，建立相应的油藏三维和/或平面模型，并确定油藏及裂缝的相关参数。优选地，以典型的bakken致密油藏为例进行进一步的分析。在一种优选的实施方式中，建立油藏模型的基准算例的平面示意图，如图1所示，其长、宽和高分别为104m、384m和12m，包含4条人工裂缝；裂缝半长为64m，裂缝间距为24m。油藏及裂缝的主要性质及相关参数如表1所示；其中，油藏的初始压力为51.7mpa，井底流压为10.4mpa。表1bakken致密油藏及裂缝的相关参数参数值油藏初始压力51.7mpa油藏温度116℃生产时间10年基质孔隙度0.056基质渗透率0.01md初始水饱和度0.49岩石压缩系数1.5×10－15mpa－1裂缝半长64m裂缝间距24m数值模拟中考虑二氧化碳的扩散效应，并将扩散系数定为0.0005cm2/s。生产过程中，水平井首先作为生产井生产，后转为注入井，以一定的注入速率(如2.8×104m3/day的注入速率)注入二氧化碳，停止注入后，焖井一段时间(如一个月)开井生产，至此，一次二氧化碳吞吐结束。油井生产一年后，进行新一轮的吞吐作业；该井可经历几次(如两次、三次、四次或五次)吞吐过程。通过所建立的理论计算模型与油藏组分模型模拟器相结合，对基质渗透率、毛细管力效应等敏感性因素进行系统性分析。[关于致密油藏相态理论模型]1)纳米孔隙中的高毛细管力效应会显著影响流体的临界性质和相态平衡。当孔隙半径小于10nm时，由于壁表面及分子间的相互作用，组分的临界性质变化较大。为考虑致密油藏流体各组分临界性质的变化，构建数学模型，并利用蒙特卡罗模拟方法对临界温度和临界压力进行计算，所述的数学模型为：其中，rp为孔喉半径，和分别表示毛细管力效应影响的临界温度和临界压力的相对变化量，σlj为lennard－jones参数。这里需要说明的是，在目前的研究中，常将rp近似为孔隙半径。2)考虑毛细管力效应的相平衡计算模型为：当油相和气相中各组分的逸度相等时，体系达到相平衡，即：根据质量守恒定律，可得：其中，fi为液相、气相中组分i的逸度；pv和pl分别为气相和液相的压力；zi为体系中组分i的总摩尔分数；xi和yi分别为组分i在液相和气相中的摩尔分数；f为总摩尔数；l和v分别为液相和气相的摩尔数；nc为体系中的总组分数。采用young－laplace方程来计算毛细管力pcap：pv-pl＝pcap(7)其中，θ为接触角，σ为界面张力。界面张力σ的计算可利用式(9)：其中，和分别为液相、气相的密度。[p]i为组分i的等张比容。纯组分的性质可通过查阅化工手册得到。逸度系数可通过peng－robinson状态方程求得：其中，vm为组分i的摩尔体积，r为普适气体常数。参数a和b利用vanderwaals混合定律来计算。由于毛细管力的存在，气、液两相的压力不相等，因此，利用式(10)对气、液相的压缩因子分别求解。对于液相，式(10)可转化为：(zl)3-(1-bl)(zl)2+(al-2bl-3(bl)2)zl-(albl-(bl)2-(bl)3)＝0(11)对于气相，式(10)可转化为：(zv)3-(1-bv)(zv)2+(av-2bv-3(bv)2)zv-(avbv-(bv)2-(bv)3)＝0(12)其中，zl和zv分别为液相和气相的压缩因子。为确定液相和气相的压缩因子，采用gibbs自由能最小化原理确定式(11)和式(12)的解。即：在p＝pl条件下求解式(11)，方程三个解中的最小值为液相的压缩因子；在p＝pv条件下求解式(12)，三个解的最大值为气相的压缩因子。采用newton－raphson迭代法求解非线性方程组，进而求得组分i在气、液相中的逸度系数。应当理解的是，上述公式中未特别说明的参数或计算方式按照本领域中常规的理解、应用、计算或查阅即可。3)致密油藏相态理论模型的验证当界面张力为零时，此时对应的压力即为最小混相压力(minimummiscibilitypressure，简称mmp)。利用该原理，结合上述理论模型计算公式计算了bakken致密油藏注二氧化碳驱油过程中最小混相压力的变化。其中，孔隙半径为20nm，油藏温度为116℃。同时为进一步探究毛细管力对最小混相压力的影响，分别计算了孔隙半径为10nm和5nm时，最小混相压力的变化。计算结果如图2所示。图2的计算结果表明，二氧化碳与bakken致密油藏流体的最小混相压力为23.1mpa，与kurtoglu等利用升泡仪法测得的22.8mpa相对误差仅为2％，计算结果符合较好，进而验证了采用上述致密油藏相态理论模型算法的准确性。此外，当孔隙半径为10nm时，最小混相压力为21.9mpa；当孔隙半径降至5nm时，最小混相压力为20mpa。因此，孔隙半径的减小会使体系的最小混相压力降低，即二氧化碳与油藏流体可以在较低的压力下达到混相，有利于提高二氧化碳的驱油效果。[基质渗透率的影响]考虑基质渗透率的影响时，保持其他参数不变，设定一系列基质渗透率值，分析油藏基质渗透率的变化对油藏最终采收率的影响，明确基质渗透率对二氧化碳吞吐的影响程度。在一种优选的实施方式中，一系列基质渗透率值可以为0.001md、0.01md和0.1md，保持其他参数不变，在上述油藏模型、理论计算模型以及油藏组分模型模拟器的结合下，进行模拟计算，分析油藏基质渗透率的变化对油藏最终采收率的影响。图3显示了基质渗透率对二氧化碳吞吐效果的影响，由图3可以看出，当基质渗透率分别为0.001md、0.01md和0.1md时，采用二氧化碳吞吐方式，会使油藏的最终采收率分别提高7.5％、6.4％和5.9％。即基质渗透率越低，二氧化碳的吞吐效果越明显。这是因为一次采油结束时，渗透率较低的储层具有较大的残油饱和度，与渗透率较高的储层相比，二氧化碳的扩散效应比对流效应更加显著。因此，较低的渗透率对于二氧化碳驱油过程是非常有益的。[二氧化碳扩散效应的影响]考虑二氧化碳的扩散效应的影响时，通过对比考虑二氧化碳的扩散效应和忽略二氧化碳的扩散效应时的二氧化碳的分布情况以及对油藏最终采收率的影响，明确二氧化碳的扩散效应对二氧化碳吞吐的影响程度。在一种优选的实施方式中，在上述油藏模型、理论计算模型以及油藏组分模型模拟器的结合下，进行模拟计算，分析考虑二氧化碳扩散效应和忽略二氧化碳的扩散效应时对油藏最终采收率的影响。图4显示了二氧化碳的扩散效应对最终采收率的影响。由图4可以看出，二氧化碳的扩散效应是影响二氧化碳吞吐效果的一个重要因素，考虑二氧化碳的扩散效应时，油藏生产10年时的最终采收率比未考虑扩散效应的最终采收率高出4.3％。进一步地，图5和图6分别显示了忽略二氧化碳扩散效应时二氧化碳的分布示意图和考虑二氧化碳扩散效应时二氧化碳的分布示意图。由图5和图6的对比分析可以看出，未考虑二氧化碳的扩散效应时，由于基质渗透率较低，大量的二氧化碳分子主要集中在人工裂缝周围；而考虑二氧化碳的扩散效应时，更多的二氧化碳分子从裂缝运移到基质中，与地层流体接触并逐渐达到混相，从而有效提高了油藏的最终采收率。因此，研究二氧化碳的吞吐过程时，不应忽略二氧化碳扩散效应的影响。[纳米孔隙中毛细管力效应的影响]考虑毛细管力效应的影响时，设定一系列孔隙半径值，利用所述的数学模型和相平衡计算模型，考察致密油藏流体各组分临界性质的变化，并根据实验测得的实际孔隙分布数据，预测致密油藏的最终采收率；通过对比考虑毛细管力效应和忽略毛细管力效应时的油藏最终采收率，明确毛细管力效应对二氧化碳吞吐的影响程度。在一种优选的实施方式中，一系列孔隙半径值可以为20nm、10nm和5nm，在上述油藏模型、理论计算模型以及油藏组分模型模拟器的结合下，进行模拟计算，分析毛细管力效应对油藏最终采收率的影响。由于低渗透储层中纳米级孔隙发育，毛细管力效应显著，因此流体的相态平衡和流动过程较常规储层差别较大。图7显示了孔隙半径值为20nm、10nm和5nm时油藏流体各组分临界性质的变化；图7(a)和图7(b)分别为临界温度和临界压力的变化。从图7可以看出，随着孔隙半径的减小，组分的临界温度和临界压力均降低，重组分性质的变化更显著。根据实验测得的实际孔隙分布数据，将孔隙半径划分为五个区域：小于10nm(27％)、10－20nm(26％)、20－30nm(30％)、30－50nm(13％)及大于50nm(4％)的区域。不同区域的流体具有不同的pvt性质，并将其随机分布于油藏模型中，从而能够更加合理的预测致密油藏的最终采收率。进一步地，为探究毛细管力效应对二氧化碳吞吐效果的影响，对比了油藏生产10年后的最终采收率，如图8所示。从图8可以看出，忽略毛细管力效应对相平衡的影响时，采用二氧化碳吞吐会使最终采收率提高7.1％，而考虑毛细管力效应时，最终采收率继续提高2.5％。考虑毛细管力效应时，二氧化碳的扩散更加显著。二氧化碳从裂缝逐渐运移到基质中，从而使基质中二氧化碳的浓度升高，有利于二氧化碳的驱油过程。因此，毛细管力效应可提高二氧化碳吞吐的效果。研究致密油藏的二氧化碳吞吐过程时，不应忽略毛细管力效应的影响。第二方面，本实施方式还提供一种包含上述的致密油藏二氧化碳吞吐影响因素敏感性分析方法在提高油藏采收率中的应用。通过本发明提供的理论模型以及系统性的分析，明确了影响致密油藏二氧化碳驱开发效果的主控因素，提高判断影响因素的准确性，不仅能够为提高致密油藏油井产量提供有力的技术支持，还可以为致密油藏合理开发提供了理论依据及参考，具有重大的理论和实际应用意义。应用例对bakken致密油藏二氧化碳的吞吐过程进行研究，同时考虑二氧化碳的扩散效应及毛细管力对相平衡的影响，分析吞吐过程提高采收率的效果。油藏模型的尺寸为3219m×805m×15m，平面上网格数为264×66。油藏中两口水平井进行生产，每口水平井伴有30条人工裂缝。油藏及裂缝的参数如表1所示，在上述油藏模型、本发明提供的理论模型以及油藏组分模型模拟器的结合下，对比有无二氧化碳注入的油藏最终采收率的变化，结果如图9所示。从图9可以看出，考虑二氧化碳的扩散效应及毛细管力对相平衡的影响时，采用二氧化碳吞吐过程可使最终采收率提高4.8％，说明二氧化碳吞吐能够提高致密储层的动用程度，是提高致密油藏油井产量的有效手段之一。综上，通过本发明的分析可以得知，(1)二氧化碳的扩散效应是影响二氧化碳吞吐过程的重要参数之一，考虑二氧化碳的扩散效应时，最终采收率提高4.3％；(2)较低的渗透率及纳米孔隙中的毛细管力效应提高了最终采收率，对致密油藏的二氧化碳吞吐过程是有益的；(3)考虑注二氧化碳过程中的毛细管力效应时，二氧化碳的扩散效应更加显著。实例分析表明，bakken致密油藏二氧化碳吞吐，最终采收率提高4.8％。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。当前第1页12