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大慶石油學院 碩士學位論文 微生物驅油數(shù)值模擬研究與應用 姓名：覃生高 申請學位級別：碩士 專業(yè)：油氣田開發(fā)工程 指導教師：賈振岐 20060314

微生物驅油數(shù)值模擬研究與應用 摘要
微生物提高采收率是一項具有很大應用前景的提高采收率技術。其中，微生物驅油技 術由于能處理更大范圍的地層，因而具有很好的增油效果，能較大幅度地提高原油采收率。 本文

通過廣泛的資料采集和現(xiàn)場調研，了解了國內外微生物提高采收率技術的理論研究和 礦場應用的進展、以及微生物采油數(shù)值模擬軟件開發(fā)和應用的現(xiàn)狀。 根據(jù)大慶油田薩南過渡帶注水開發(fā)中、低滲透率油層的特點，選擇了由組分運移方程、 黑油模型、微生物動力學方程、滲透率降低模型和激活滯留油模型組成的能比較全面地描 述微生物在多孔介質中發(fā)生物理、化學和生物反應的三維三相多組分流動數(shù)學模型，進行 數(shù)值模擬計算。在室內微生物菌種和礦場油層環(huán)境配伍性實驗研究的基礎上，制定了礦場 試驗方案，用該數(shù)值模擬軟件對方案進行了系統(tǒng)評價，從中優(yōu)選出最具可行性的方案，進 行了微生物改善水驅效果試驗。結果表明：試驗區(qū)注入微生物后，注入壓力下降，視吸水 指數(shù)上升，油層動用程度提高，產液能力上升，日產油增加，含水下降，微生物驅油效果 明顯，這說明注微生物改善水驅開發(fā)效果在薩南過渡帶油層條件下是可行的，可進一步擴

大試驗規(guī)模，論證了微生物驅油的效果；試驗中所用微生物菌種與過渡帶油層配伍性良好，
具有較好的適應性：驗證了該數(shù)值模擬軟件具有較強的計算能力，所得到的數(shù)值模擬結果 能有效指導礦場試驗。

關鍵詞：微生物提高原油采收率：數(shù)值模擬；生物驅油；配伍性

ＳＴＵＤＹＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ０Ｆ ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ ＯＦ ＭＩＣＲＯＢＩＡＬ ＦＬＯＯＤＩＮＧ

ＳＩＭＵＩ．棚０Ｎ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａｓ
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ｃａｎ

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ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｔｈａｔ ｉｔ

ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｂｅ ａｂｌｅ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒｅａｌｌｙ．Ｉｎ

ｔｈｉｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ＭＥＯＲ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ
ｓｏ ａｒｅ
ａｒｅ

ｅｎｇａｇｅｄ ｂｙ ｏｕｒ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｅｆｆｏｒｔｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，

ｔｈｅ ａｃｔｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＥＯＲ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ．

Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｅｄ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
ｚｏｎｅ

ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ｓａ ａｔ ｔｈｅ Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ａ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｐｏｌｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

ｆｌｏｗｉｎｇ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ

ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．�。椋�

ｍｏｄｅｌ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｂｌａｃｋ－０ｉｌ－ｔｙｐｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｃｄｕｄｅｄ ｏｉｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ａｌｌ ｏｆ ｗｈｉｃｈ
ａｒｅ

ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ

ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ ｔｈｅ

ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｏｕｓ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

ｍｅｄｉａ．Ｔｈｒｏｕｇｈ

ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｕｌｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ
ａｒｅ ａ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｅｖｅｒａｌ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅｓ
ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ａｎｄ ｗａｔｅｒｆｌｏｏｄｉｎｇ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｐｐａｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ

ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈ

ｉｓ ｔｈｅｎ ｅｖａｌｕａｔｅｄ

ｆｅａｓｉｂｌｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｏ ｐｒｏｃｅｅｄ ｔｈｅ
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ｔｅｓｔ．ｎｅ

ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ

ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆａｌｌｓ．ｔｈｅ

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ｒｉｓｅｓ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｔｈｅ

ｌｉｑｕｉｄ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｏｉｌ ｏｕｔｐｕｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ－ｃｕｔ ｄｅｃｒｅａｓｅ．Ｓｕｃｈ ｇｏｏｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｗａｔｅｒ－ｄｒｉｖｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ

ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｚｏｎｅ，ａｎｄ

ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｔ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｓｃａｌｅ．Ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ

ａｌｓｏ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．Ｉｔ ｉｓ ｋｎｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｉｓ ｗｅｌｌ ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
ｚｏｎｅ

ｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｐｏｓｓｅｓｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ
ａｓ

ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ

ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｉｓ ｖａＵｄａｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．

ｗｅｌｌ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｕｌｄ ｄｉｒｅｃｔ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＥＯＲ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ

ｌＩ

人慶石油學院順ｆ’研究生學位論文

第１章緒論
根據(jù)預測，２１世紀原油需求總量為２５００－－２６００億噸，按照現(xiàn)有油藏開發(fā)技術和措施 年均僅能提供３８０億噸。因此，要滿足需求總量，必須將采收率提高到６５％－－７０％，即現(xiàn)
有水平的２倍。 提高原油和天然氣產量的途徑主要是增加地質儲量和應用高效生產技術，而后者的作 用越來越重要。目前，石油天然氣工業(yè)面對的最重要的挑戰(zhàn)之一就是提高采收率。在過去 的２０年里，采收率提高了１０％，但這主要歸功于油藏工程，提高采收率方法的貢獻很小。 由于較低的波及系數(shù)和洗油效率，油藏中有２／３的地質儲量不能采出。波及系數(shù)可以通過 油藏工程和化學工程的方法得到提高，洗油效率則只能依靠化學工程。按采收率達到６４％

—６６％的目標，現(xiàn)有技術可將采收率提高２０％達到４８％，剩余１６％要依賴于化學提高采
收率方法的應用。近些年來，隨著新開發(fā)區(qū)塊的減少以及大量高產油田的減產，提高原油 采收率技術（ＩＯＲ）正在世界范圍內不斷得到推廣和應用。 微生物提高采收率技術就是一種主要利用化學原理提高波及系數(shù)和沈油效率的提高 采收率技術，室內實驗和礦場試驗表明，這是一種具有潛在經濟效益的方法，特別對枯竭

的生產井更是如此。在美國，由于枯竭井（指產油速度少于ｌＯ ｂｂｌ／ｄ的井）的產量占總
采油量的將近５０％１１１；我國的一些大油田近些年來相繼進入高含水后期，所以需要一種低 成本的提高采收率方法（ＩＯＲ）。微生物提高采收率方法尤其適合應用于今天這種經濟環(huán)境。 有足夠的資料證明了利用微生物技術增加原油生產的可行性和靈活性。在世界各地，已經 有大量的生產井和油田已經用微生物配方進行了處理。

１．１微生物提高采收率研究概況
１．１．１微生物提高采收率的起源 在石油生產實踐中，往往發(fā)生細菌堵塞油井以及原油罐和油庫中產生Ｈ２ｓ的情況，這 使人們認識到微生物能在油藏內生長。１９２６年，Ｂｅｃｋｍａｎ提出細菌可能有利于石油的生產，

因為它們的代謝產物能幫助地質構造中的石油的釋放和運移。這以后沒有發(fā)表其它的文獻
報道，直至Ｚｏｂｅｌｌ于１９４６年和１９４７年發(fā)表了他的研究結果，獲得了用油層內厭氧硫酸 鹽還原菌（如Ｈｙｄｚｏｃａｒ—ｂｏｎｃｌａｓｔｉｃｕｓ脫硫弧菌）進行二次采油法的專利。Ｚｏｂｅｌｌ觀察到， 梭狀芽孢桿菌和脫硫弧菌的混合培養(yǎng)物在營養(yǎng)物的水溶液中會產生氫化酶，細菌利用這些 氫化酶產生低分子量的氧化物（酸、酮等）和二氧化碳。在實驗室的實驗中，這些氣體和 溶劑有助石油從充填的砂柱中釋放出來。在后來的研究中，Ｚｏｂｅｌｌ（１９５３）在實驗室中利 用其它發(fā)酵類型的細菌產生大量的有機酸和二氧化碳來提高石油采出量，他還觀察到有幾 株菌可在高達８８℃的溫度中生長，而且在幾個小時內遷移通過１／２５ ｃｍ未上釉的素瓷，

第１章緒論

并能以每天大于２．５ ＣＩｌｌ的速率通過致密的填充砂柱。 １９５４年，Ｕｐｄｅｇｒａｆｆ和Ｗｒｅｎ重復做Ｚｏｂｅｌｌ的工作并對其它微生物做一些調查，他們 提議注入脫硫弧菌和糖蜜提高石油采收率。１９５４年，Ｕｐｄｅｇｒａｆｆ幫助Ｙａｒｂｒｏｕｇｈ和Ｃｏｔｙ 在美國阿肯色州進行油田現(xiàn)場試驗，應用丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌和糖蜜開采水驅后的殘余 油。 Ｈｉｚｔｍａｎ在１９６２年獲得將細菌孢子和營養(yǎng)物注入油藏的工藝專利，他在實驗室中使用 飽和油的填充砂柱來檢驗自己的假設，將玫瑰色梭菌的孢予和糖蜜的水溶液流過砂柱，可 使油釋放量增加（約３０％）。后來，Ｈｉｚｔｍａｎ獲得的專利涉及使用一些消耗注入的聚合物 的微生物，從而以副產品Ｃ０：驅油（１９７２）。在聚合物驅中，注入的微生物消耗吸附在油藏 巖石表面的聚合物，而在ＣＯｓ驅中，那些注入菌耗食ｃＯｚ－一原油段塞推進過后遺留下的碳、 氮、硫的化合物，這些方法在填砂柱實驗中能使殘余油流動起來，但沒見用巖心或油田試 驗的報道。 Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ等人（１９６３年）發(fā)現(xiàn)在蘇聯(lián)的一些油氣藏中找到的細菌，每噸巖石每天由 細菌生產出２克ＣＯｚ。他猜想甲烷可能是在巖石表面由細菌合成ｃＯ：和氫氣所形成的。后來 Ｓｅｎｙｕｋｏｖ等人（１９７０）試圖應用微生物進行石油開采。Ｉｖａｎｏｖ和Ｂｅｌｙａｅｖ（１９８３）報道過 與注入井有關的好氧與厭氧菌菌落的研究。 但由于油價問題，直到８０年代這項新技術才得到重視，才開始在世界范圍內開展研 究和應用。

１．１．２微生物提高采收率研究新進展
微生物提高采收率技術最早在美國誕生，并逐漸成為－－Ｉ＇１新興的采油方法。１９７９年， 由美國能源部贊助在加利福尼亞州圣地亞哥召開了一個座談會，并撥款在俄克拉何馬大 學、俄克拉何馬州立大學、佐治亞大學和南加利福尼亞大學開展研究。美國能源部還繼續(xù) 撥款資助一些大學和俄克拉何馬州馬特斯維爾國家石油研究所開展ＭＥＯＲ的油田現(xiàn)場研究。 取得了一定的成果。 ２０世紀８０年代開始，微生物提高原油采收率方法開始受到重視。然而，實際應用的

進展并不大。到９０年代，這項新技術已有突破性進展，進入推廣應用的階段。在這一時 期，美國國家石油能源研究所（ＮＩＰＥＲ）進行了幾項ＭＥＯＲ研究計劃１２ｌ，取得了一系列研究
成果，代表了微生物提高原油采收率的發(fā)展方向。

美國國家石油能源研究所ＳＧＰｌ３計劃的研究成果：
１９８６年公布了在俄克拉荷馬州Ｎｏｗａｔａ縣ＭｉｎｋＵｎｉｔ油區(qū)注入微生物的礦場試驗方案。 １９８７年 進行單井注入試驗，以確定細菌的注入能力和在地層環(huán)境中的存活能力。在 ＭｉｎｋＵｎｉｔ油區(qū)進行２０英畝區(qū)塊的注入試驗，２ｌ口注水井中，有４口井注入了微

生物。發(fā)現(xiàn)注入微生物后，井口反排液中有微生物代謝產物的存在。
１９８８年首次證實了微生物經注水井運移到生產井。在整個ＭｉｎｋＵｎｉｔ礦場試驗中，采收 率提高１３％。
２

大慶石汕學院壩Ｉｊ研究生學化淪文

１９９０年在俄克拉荷馬州阿肯色縣附近的Ｃｈｅｌｓｅａ—Ａ１ｌｕｗｅ油陽丌始擴大試驗，試驗區(qū)面 積５２０英畝（生產面積３８０英畝）。通過中心注水站，在１９口注水井中注入微生物。 １９９２年從１９９２年到１９９３年５月，Ｃｈｅｌｓｅａ—Ａ１ｌｕｗｅ油田通過注入微生物試驗，原油產量 增加２０％。 美國因家石油能源研究所ＢＥ３計劃的研究成果： １９８４年發(fā)表了ＭＥＯＲ技術綜述報告，并設計了ＭＥＯＲ數(shù)據(jù)庫。 研制了室內模型，模擬ＭＥＯＲ方法。 籌建了ＭＥＯＲ菌種庫，其中含有適合各種地層條件的、性能不同的菌種。

１９８５年發(fā)現(xiàn)注入菌與內源菌相溶性對提高采收率和評價環(huán)境影響十分必要。
１９８６年建立了細菌對礦場條件適應性的測試方法，并確定了一系列ＭＥＯＲ礦場試驗的環(huán) 境標準。 發(fā)現(xiàn)ＭＥＯＲ能有效地用于重油開采。 １９８７年發(fā)現(xiàn)有些ｈｔＥＯＲ方法可降低硫酸鹽還原菌群落，減少腐蝕。向ＤＯＥ提交ＭＥＯＲ現(xiàn)場 試驗數(shù)據(jù)庫。 １９８８年 為石油生產商舉辦了一次ＭＥＯＲ講習班。 籌備了一次有１００多人參加的ＭＥＯＲ專題協(xié)作討論會。 １９８８年發(fā)現(xiàn)了芽孢桿菌和梭菌之間的協(xié)同效應，兩者共同作用比單獨作用更能提高采收 密。 首次發(fā)現(xiàn)微生物能改變親水巖石的潤濕性。 發(fā)現(xiàn)細菌細胞對提高采收率有著重要作用。 發(fā)現(xiàn)細菌的代謝產物，如醇、酸等在多孔介質中比細菌細胞移動得更快。

出版了《微生物技術在石油領域應用》國際會議論文集。
１９８９年發(fā)現(xiàn)某些低濃度（１％～２％）的添加劑可提高ｂｔＥＯＲ效果，其中一種重要的添加劑就 是ＮａＨＣ０３。 為石油生產商舉辦了一次短期ＭＥｏＲ講習班。 １９９０年建立了微生物在一個三維、三相、多組分的多孔介質中運移的模型。 向ＮＩＰＥＲ申請了微生物強化水驅的專利。

向ＤＯＥ提交新的ＭＥＯＲ礦場試驗數(shù)據(jù)庫，含有６９個礦物試驗數(shù)據(jù)。
在《石油與天然氣》雜志發(fā)表了有關ＭＥＯＲ標準。

１９９０年５月在俄克拉荷馬州的諾曼舉行了第三次ＭＥＯＲ國際會議，會議以礦場試驗為主要內 容。向第三次ＭＥｏＲ國際會議提交兩篇論文。
１９９１年首次公布微生物的作用對相對滲透率的影響數(shù)據(jù)。 模擬研究表明，微生物處理比單獨水驅能獲得更高的油氣采收率。ｃＴ成像技術研 究表明，在多孔介質中微生物產生的氣體能降低殘余油飽和度。 １９９２年發(fā)現(xiàn)微生物能改變親油性巖石的潤濕性，這將大大降低殘余油飽和度。
３

第１章緒論

８月舉行了ＤＯＥ／ＳＰＥＥＯＲ討論會，并提交了生物技術在ＥＯＲ中的應用論文。 １１月在紐約長島舉行了第四次ＭＥＯＲ國際會議，會上提交了兩篇論文。 ＦＹ９３研究計劃 ＦＹ９３計劃繼續(xù)開展室內實驗，完善ＭＥＯＲ的三維數(shù)模，同時獲得能說明ＭＥＯＲ有關機理 的數(shù)據(jù)。機理的研究包括微生物對油藏微觀性質的改變，如表面張力、潤濕性、吸附作用 等，其中吸附作用影響原油的流動方向和滲透性。通過對三個實驗進行核磁共振分析表明， 微生物的存在，改變了液流方向。 ＦＹ９３計劃評價了微生物在實際應用過程中對環(huán)境、安全和健康的影響，完成了裝備改 造。 此外，日本國內有關微生物方面的研究較多，但以提高采收率（ＥＯＲ）為主進行的研 究并不突出。日本的石油公司石油開發(fā)技術中心（ＴＲＣ）自１９７７年開始著手研究微生物提 高采收率，主要以油層法為主，利用微生物的代謝物來進行研究。 俄羅斯從１９８８年開始在Ｒｏｍａｓｈｋｉｎｓｋｏｅ油田進行通過“激活”地下本源微生物提高 石油采收率的試驗。他們在對地層中固有微生物分析的基礎上，有針對性地選擇營養(yǎng)物和 空氣注水作業(yè)一起將其注入到油層中。產出液分析表明，菌的濃度比注入前升高，原油產

量也隨之提高，在本源微生物采油技術的研究和應用方面具有代表性。另外，英國、加拿
大、澳大利亞、波蘭等國也都部分開展了相應的研究試驗工作【３】。 我國的石油微生物學始于１９５５年，開始研究細菌勘探：２０世紀６０年代研究了油田微 生物的生態(tài)學和生理學，參加的單位有中國科學院、石油都、地質部及一些大專院校，并

取得了豐碩的成果。近幾年來，國外（主要是美國）在這方面已有成熟的技術，并開始向 我國市場滲透，這在一定程度上促進了我國這方面研究的發(fā)展。 我國吉林油田和中國科學院微生物研究所協(xié)作研究了一項微生物吞吐技術，有較好的 增油效果，但在注入微生物的同時需要注入大量的營養(yǎng)液，這相對提高了原油開采的成本。
大慶油田在“七五”國家科技攻關成果簡介中，介紹了利用微生物地下發(fā)酵的研究成

果。利用微生物地下發(fā)酵提高原油采收率是當前引起石油界廣泛重視的一種生物技術。大 慶石油管理局和中科院微生物所在國內首先開創(chuàng)了將細菌直接注入地下提高采收率的室
內評價方法，大慶石油管理局利用混合菌種進行了創(chuàng)造性的放大發(fā)酵工藝、注入工藝及礦 場試驗研究。 據(jù)中國石油報１９９５年５月１９日報道，油田專用微生物工廠在徐州建成（投放１噸微

生物可增產原油４００噸）。它由華東輸油管理局和美國邁克爾?自克微生物公司合資興建， 采用美國的技術設備，按美國標準生產油Ｅｌ專用微生物，年產微生物７萬加侖。大大促進
了國內微生物提高采收率研究的進展。

１．１＂１．３微生物提高采收率的優(yōu)勢和局限性
１、微生物提高采收率優(yōu)勢
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大慶石油學院碩：ｉ：ｇｆ究生學位論文

微生物方法原理不同于化學法原理，微生物法有著化學法不可比擬的優(yōu)點：
ｌ、對邊遠油田而言，在經濟上具有吸引力，且效果持續(xù)時間長： ２、工序簡單，操作方便。一般不必增添井場設備�？梢苑奖愕乩贸Ｒ�(guī)注入設備。 所用工藝設備只需要對現(xiàn)有的油田設備做小小的改裝，降低了成本。該方法適于使用典型 的注水開發(fā)地面裝置。ＭＥＯＲ工藝安裝成本低廉，比其它ＥＯＲ技術更適用； ３、可用于開采各種類型的原油（輕質、重質、中等質量的原油），開采重質原油的效 果更好； ４、注入的微生物和培養(yǎng)物（營養(yǎng)物）價格便宜，易于獲得，便于應用�？梢葬槍� 體的油藏，靈活調整微生物配方： ５、只要停止注入營養(yǎng)液，油藏內的營養(yǎng)物被消耗完，即可終止微生物的活動； ６、微生物細胞很小，且能運移，所以能夠進入其它的驅油工藝不能完全進入的油層 中的死角和裂縫； ７、成本低。微生物的主要營養(yǎng)源之一是石油，而這些石油本來是采不出來的。另外， 細菌本身能自我復制，通過在地層內繁殖而擴大其有利的作用； ８、原料來源廣泛。微生物是從油田產出水中分離出來的。營養(yǎng)物可以是質量較差的 糖蜜； ９、不損害地層，可在同一井中多次應用；

１０、ＭＥＯＲ產物均可生物降解，不會堆積在環(huán)境中，不污染環(huán)境、
２、微生物方法的局限性 當然，應用微生物采油也有一定的局限性。其局限性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： １、對于高溫（高于８９℃）或高含鹽量（高于１０％）的地層，通常不能選用； ２、需要進行實驗室室內配伍性測試，以及合理的工程設計，其采油機理尚未完全探 明證實； ３、對特定的油層的最佳微生物應用工藝尚在建立之中； ４、油田應用篩選標準仍然需要不斷改進；

５、能可靠預測現(xiàn)場過程的地層模擬技術和數(shù)值模擬技術還不成熟。 雖然微生物提高采收率有一些局限性，但由于其獨特的經濟優(yōu)勢和環(huán)境優(yōu)勢，受到越來越
多的專家和領導的重視。

１。２微生物提高采收率的機理和應用
微生物提高采收率是將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)液注入油層，或單獨注入營

養(yǎng)液激活油層內微生物，使其在油層內生長繁殖，＋產生有利于提高采收率的代謝產物，以

提高油田采收率的方法。微生物提高采收率是搜術含量較高的一種提高采收率技術，不但
包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學過程，而且包括微生物茵體、微生物
５

第１章緒論

營養(yǎng)液、微生物代謝產物在油層中的運移，以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖 石、油、氣、水物性的改變。 １．２．１提高采收率微生物的特點 采油微生物繁殖生長和代謝都是在油藏孔隙介質中完成的，而油藏是一個非常復雜的 環(huán)境，礦物的組成及性質，孔隙度和滲透率，地層壓力，流體的溫度、ｐＨ值、礦化度，原 油性質，殘余油飽和度等因索都會影響微生物在油藏中的運移、生長、代謝作用及代謝產 物，從而進一步影響到微生物提高原油采收率的最終效果。因此采油微生物至少具有以下 三個特點１３】： （１）能夠在油藏條件下生長繁殖。微生物在油藏條件下存活、生長與繁殖是微生物 提高采收率的前提條件，因此，所應用的微生物必須適應油藏的礦物巖性、油藏溫度，地 層壓力，地層流體的性質，包括原油性質和地層水的性質，如礦化度、ｐＨ值等。 （２）代謝產物能夠有利于提高原油采收率。代謝產物的類型和產量始終是微生物提 高采收率最為重要的基礎。微生物代謝產物對油層的作用如表２－２所示： （３）除了上述三個特點外，如果要充分發(fā)揮微生物采油的潛力，微生物菌種最好能

以石油烴為睢一碳源，它自＆選擇性地利用原油中的大組分作為營養(yǎng)源，且在油藏中生長繁
殖過程中不易變異、或變異以后的代謝產物仍然是有利于提高采收率的組分。另外，所選 微生物應無環(huán)境污染問題。 １．２．２微生物提高采收率作用機理 １、改變原油的組成，使其變成低粘度的原油 微生物以石油中正構烷烴作為碳源而生長繁殖，從而改變原油的碳鏈組成。微生物不 斷老化，改變了石蠟基原油的物理性質，影響了原油液或固相的平衡，降低了石蠟基原油

的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲層、井眼和設備表面的原油結蠟的溫度和
壓力。微生物生長時釋放出的生物酶，可降解原油，使原油碳鏈斷裂，高碳鏈原油交為低 碳鏈原油，使重組分減少，輕質組分增加，凝固點和粘度均可降低，不僅改善原油在油層 中的流動性，而且會使原油品質得到改善。 ２、改變原油的驅油環(huán)境 （１）生物表面活性劑提高采收率機理

微生物所產生的表面活性劑會降低油水界面張力，減小水驅油毛管力，提高驅替毛管
數(shù)。同時生物表面活性劑會改變油藏巖石潤濕性，從親油變成親水，使吸附在巖石表面上

的油膜脫落，油藏殘余飽和度降低，從而提高采收率。
（２）生物氣提商采收率機理 大多數(shù)微生物在代謝過程中都產生氣體，如二氧化碳、氫氣、甲烷等，這些氣體能夠 使油層部分增壓并降低原油粘度，提高原油流動能力。溶解巖石中的碳酸鹽，增加滲透率； 使石油膨脹，其體積增大，有利于驅出原油，增加產量。同時氣泡的賈敏效應還會增加水
６

人慶石油學院碩：ｌ：ｔｉＪｆ究生學位論文

流阻力，提高注入水波及體積。
（３）產生酸及有機溶劑提高采收率機理 生物產生的酸主要是相對低分子質量的有機酸（甲酸，丙酸），也有部分無機酸（即硫 酸），它們能溶解碳酸鹽，一方面增加孔隙度，提高滲透率，另一方面，釋放二氧化碳，提 高油層壓力，降低原油粘度，提高原油流動能力。產生的醇、有機酯等有機溶劑，可以改變 巖石表面性質和原油物理性質，使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來，并易于采出地 面。何正國等的研究結果表明微生物作用原油主要產生乙酸、丙酸，另外還有其它幾種短 鏈有機酸，與此同時，微生物還產生兩種未知醇類，這些都是微生物在發(fā)酵原油過程中的 代謝產物，它們有利于改善原油粘度，類似輕度酸化，增加巖石孔隙度，從而提高原油量。 （４）生物聚合物提高采收率機理 在油藏高滲透區(qū)的生長繁殖及產生聚合物，使其能夠有選擇地堵塞大孔道，增大掃油 系數(shù)和降低水油比。在水驅中增加水的粘度，降低水相的流動性，減少指進和過早的水淹， 提高波及系數(shù)，增大掃油效率。在地層中產生的生物聚合物，能在商滲透地帶控制流度比， 調整注水油層的吸水剖面，增大掃油面積，提高采收率。 ３、微生物的直接作用

通過在巖石表面上的生長占據(jù)孔隙空間，用物理的方法驅出石油，改變碳氫化合物的
餾分。微生物能粘附到巖石表面，在油膜下生長，最后把油膜攤開，使油釋放出來【４】口 １．２．３微生物提高采收率的應用

微生物及其代謝產物對原油的作用類型決定了利用微生物來解決原油生產問題的方 式。歸納起來，微生物代謝產物種類、對原油的作用、解決原油生產問題的類型以及礦場
應用的方式如表１—２、１—３所示。 表卜２微生物代謝物對油層的作用【５１
Ｔａｂｌｅｌ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔ
Ｏｉｌ

ｔｈｅ ｏｉｌ ｌａｙｅｒ［５１

微生物代謝產品 酸 有機酸（甲酸、丙酸等低分子量酸） 無機酸（Ｈ２Ｓ０４）

對油層的作用 １、提高孔隙度和滲透率 ２、與碳酸鹽巖反應產生Ｃ０２

提高孔隙度和滲透率 １、增如趣層難力
２、溶解在原油種而使原油粘度下降 ３、溶解礦物，提高滲透率 ４、使原油膨脹 １、降低巖石一油一水系統(tǒng)中的界面張力 ２、形成石油一水乳狀液 封堵離滲透層，增大水驅掃油效率并降低 水油比 溶解巖石孔隙中的原油，降低原油粘度

氣體（Ｈ２、Ｃ吼、Ｃ０２、Ｎ２、Ｈ２Ｓ）

生物表面活性劑和乳化劑 生物聚合物 溶劑 酵類（甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇）， 酮類（丙酮）、醛類（甲醛）

第１章緒論

表１—３微生物提高原油采收率應用的分類【１】
Ｔａｂｌｅｌ一３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ｏｆ

ＭＥＯＲｌｌ

微生物提高采收率工藝 單井增產措施 水驅 改變滲透率 清理井筒 聚合物驅 減輕錐進

生產問題 地層損害、原油相對滲透率低 原油被毛管力束縛 波及系數(shù)低，竄流 蠟問題 不利的流度比，波及系數(shù)低 水錐或氣錐

利用的微生物類型 產表面活性劑、氣體、酸和醇 的菌體 產表面活性劑、氣體、酸和醇 的菌體 產聚合物的微生物和／或能大 量繁殖形成生物群落 產乳化劑、表活劑和酸的微生 物，降解烴的微生物 產聚合物的微生物 產聚合物的微生物和／或能大 量繁殖形成生物群落

１．３微生物提高采收率數(shù)值模擬
１．３．１微生物提高采收率數(shù)值模擬的主要內容 ＭＥＯＲ數(shù)值模擬的主要內容包括以下三部分。 第一部分就是要建立數(shù)學模型，也就是要建立一套描述微生物、營養(yǎng)物及其代謝產物 在油藏中運移的偏微分方程組。此外，為解此方程組還要有相應的輔助方程、初始條件和 邊界條件。

第二步就是建立數(shù)值模型。這需要通過三個過程。首先通過離散化將偏微方城轉換成
有限差分方程組，然后將其非線性系數(shù)項線性化，從而得到線性代數(shù)方程組，再通過線性 方程組解法求得所需求的未知量力、飽和度、溫度、組分等）的分布及變化。 第三步就是要建立計算機模型。也就是將各種數(shù)學模型的計算方法編制成計算機程序 以便于計算機進行計算得到所需要的各種結果。工業(yè)性應用的計算機模型也稱計算機軟 件，它包括圖形或數(shù)據(jù)輸入和輸出，各種數(shù)值解法等，可應用于各種油田實際問題。 １．３．２微生物提高采收率數(shù)值模擬的步驟 有了計算機模型之后，油藏數(shù)值模擬的步驟如下：

１、選擇模型：要根據(jù)油藏的實際情況和所研究的問題，選擇合適的模型。因為現(xiàn)在
計算機模型均己成為工業(yè)性應用計算機軟件，因此目前已經有了各式各樣的模型。

２、資料輸入：包括油藏描述和生產井／注入井的數(shù)據(jù)。
油藏描述資料包括地質靜態(tài)描述（油藏構造、油層厚度、孔隙度、滲透率、油層深度、 原始地層壓力）、流體性質資料（壓力與流體粘度、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)之間的關系）和特 殊巖芯分析資料（飽和度與相對滲透率、毛管壓力之間的關系）。 油井／生產井持征包括產量／注入量或井底流動壓力。

人慶石汕學院碰１１研究生學位論文

３、靈敏度試驗：將影響油田開發(fā)指標（產量、壓力、合水、油氣比等）的地質靜態(tài)資 料、流體性質資料和特殊巖芯分析資料人為地加以變化，輸入計算機程序中，觀察它們對 升發(fā)指標的影響，從中找出其影響比較大的性質參數(shù)。對于這一類參數(shù)應盡量取全取淮。 ４、歷史擬合；用已知的地質、流體性質和特殊巖芯分析資料和實測的生產歷史（產量 或井底壓力隨時間變化），輸入計算機程序中，將計算結果與實際觀測和測定的＿丌發(fā)指標 （油層壓力和綜合含水率等）相比較。若發(fā)現(xiàn)兩者間有相當大的差異，則說明我們用的資料 與實際油田資料差異很大，可根據(jù)靈敏度試驗結果逐步修改輸人數(shù)據(jù)，使計算結果與實測

結果一致，這就是歷史擬合。歷史擬合的速度和質量不僅與計算機軟件的質量有關，而且
與工作人員的經驗和對油田的實際情況掌握的程度有關。 ５、動態(tài)預測：在歷史擬合的基礎：對未來的開發(fā)指標進行計算。這里往往又分為兩 種情況：一是根據(jù)規(guī)定的產量變化來頂測地層壓力和飽和度的變化；二是依據(jù)規(guī)定的井底 流動壓力的變化來預測油、氣、水的產量，地層壓力和飽和度的變化。 由于實際所要解決的問題是多種多樣的，因此要根據(jù)所要解決的問題進行歷史擬合和 動態(tài)預測。

１．３．３微生物提高采收率數(shù)值模擬發(fā)展概況 數(shù)值模擬是確定微生物提高采收率現(xiàn)場實施方案的重要依據(jù)，是為微生物采油提供科 學決策的重要手段。微生物采油數(shù)值模擬又有費用低，可重復進行的有點。開展這項工作 可以降低微生物采油現(xiàn)場實施的風險，確定科學合理的工作制度。隨著對微生物采油研究
的深入，國內外在微生物數(shù)值模擬的研究方面做了大量的工作，取得了一些進展。

１、國外微生物提高采收率數(shù)值模擬發(fā)展狀況
８０年代末９０年代初，國外開始進行微生物提高采收率的數(shù)學模型研究和數(shù)值模擬研 究。１９８８年，Ｋｎａｐｐ Ｒ．Ａ．等在第１２屬世界計算機大會上發(fā)表了“微生物在多孔介質中 生長和運移模型”論文。在該論文中，作者給出了微生物和營養(yǎng)物在多孔介質中的運移方 程，但沒有考慮微生物對原油的作用。１９９０年，Ｚｈａｎｇ Ｘ．在俄克拉何馬大學完成了“微生 物強化采油的數(shù)學模型”的碩士論文。作者基于組分模型給出了微生物和營養(yǎng)物的運移方 城，只考慮了微生物的調剖作用。Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．等在６５屆ＳＰＥ年會上發(fā)表了“微生物強化 采油的數(shù)學模型”論文。Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．提出的模型是以黑油模型為基礎，給出微生物運移 方程。在運移方程中考慮了微生物物的吸附和生長。在假設微生物改變原油性質和微生物

濃度存在一定關系的前提下，研究了微生物的調剖、降粘、降低界面張力和產生氣體的作
用。１９９１年，Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．等在第６６屆ＳＰＥ年會上發(fā)表了“微生物在多孔介質中運移現(xiàn)象 的實驗研究與模擬”論文。Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．在該論文中提出了一個三維、三相、多組分的數(shù) 值模型，該模型在黑油模型的基礎上，給出了微生物和營養(yǎng)物在多孔介質中的運移方程。 在微生物、營養(yǎng)物的運移方程中，考慮了微生物的擴散、對流、趨藥性、生長和代謝，營 養(yǎng)物的消耗、擴散、對流。微生物生長方程用了和實驗結果比較吻合的Ｍｏｎｏｄ方程來表示。 在解法上，用了ＩＭＰＥＳＩＭＣ（隱式壓力、顯式飽和度、隱式濃度）方法。但在該模型中，也
９

第ｌ章緒論

只考慮了微生物的調剖作用。１９９４年，俄羅斯科學院油氣研究所的Ｓｉｔｎｉｋｏｖ Ａ．Ａ．和Ｅｒｅｍｉｎ
Ｎ．Ａ．在ＳＰＥ上發(fā)表了“復合巖石微生物強化采油的數(shù)學模型”。同年，Ａ．Ｋ．Ｓａｒｋａｒ等人 在國際微生物采油會議上發(fā)表了“微生物提高石油采收率的組分模擬”。在該文中，作者 分析了微生物提高石油采收率各種作用的重要性，指出微生物產生表面活性劑是最有潛力 的發(fā)展方向。１９９６年，Ｄｅｓｏｕｋｙ ｓ．Ｍ．發(fā)表了題為“微生物強化采油的一維數(shù)學模型和實 驗驗證”的論文。 綜觀國外微生物數(shù)值模擬的發(fā)展，可以看出，這些模型都是建立在黑油模型或組分模 型基礎上的。微生物在多孔介質中的運移方程考慮了微生物的生長、死亡和吸附等特性。 微生物對油藏的作用主要考慮了微生物調剖作用。建立的～些數(shù)學模型和實驗結果比較吻 合，有一定的可信度。

２、國內微生物提高采收率數(shù)值模擬發(fā)展狀況
國內在微生物采油數(shù)值模擬方面起步較晚。通過國內石油工作者的努力，也取得了一

些成績。滲流流體力學研究所建立了微生物水驅傳輸組分模擬器。在該模擬器中，全面考
慮了微生物的生長與衰竭、競爭排斥、誘導、阻遏、乳化、降解、擴散、吸附等特性，并

在現(xiàn)場得到較好的應用。西安石油學院初步建立了一維三相微生物驅油數(shù)學模型。在該模 型中考慮了微生物的調剖作用，微生物在多孔介質中運移方程改進了Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．模型以
及Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．模型。石油大學建立了三維三相、多組分產物與營養(yǎng)物的微生物驅油數(shù)學 模型，該模型可以計算微生物的生長、運移和濃度分布等。

從國內外微生物驅油數(shù)值模擬的進展和現(xiàn)狀，可以看出，對于微生物在對多孔介質中
的運移情況得到較好的模擬。在微生物調剖作用的模擬方面進行了有益的探索。在微生物 及代謝產物降低原油粘度和表面張力方面有待予進一步研究。

１．５本文的研究思路及主要工作
微生物提高采收率是一項具有很大應用前景的提高采收率技術。其中，微生物驅油技
術由于能處理更大范圍的地層，因而具有很好的增油效果，能較大幅度地提高原油采收率。

本研究屬于油氣田開發(fā)工程的提高采收率領域。核心內容為利用油藏數(shù)值模擬方法研
究微生物驅油動態(tài)過程，闡述微生物驅油的原理。通過室內實驗，對微生物菌種與油層環(huán) 境的配伍性進行研究，利用選擇的數(shù)值模擬軟件進行方案優(yōu)化，為微生物驅油技術的礦產

應用及推廣提供依據(jù)，并且驗證選用的數(shù)值模擬軟件的計算能力和準確性。通過對微生物 驅油數(shù)學模型的研究，詳細分析微生物驅油過程所發(fā)生的物理、化學和生物的作用，從而
深入理解微生物提高原油采收率的機理。 因此，本文將開展如下的工作： （Ｉ）建立模擬計算油藏的地質模型，詳細描述油藏靜態(tài)地質特征，包括地層構造、沉積 相、儲層、油藏類型，油層厚度等，為選用實驗菌種培養(yǎng)物和數(shù)學模型提供依據(jù)；
ＩＯ

人慶Ｚｉ｝ｌＪｌ學院順『．研究生學位論文

（２）根據(jù)模擬油藏的環(huán)境選擇提高采收率菌種， 在室內刀：展微生物菌種與油藏環(huán)境的配 伍性實驗評價，優(yōu)選出能適應油藏環(huán)境的、 能最大幅度提高采收率的菌利，，這一步 是關鍵； （３）根據(jù)所用菌種的特點和模擬油藏的條件，選擇合適的數(shù)學模型，也就是要選擇已建 立的搦述油藏滲流的偏微分方程組、相應的輔助方程、初始條件和邊界條件； （４）利用選用的模擬軟件，進行方案優(yōu)選； （５）根據(jù)礦產試驗的結果，分析微生物提高原油采收率的效果，檢驗所用微生物菌種在 實際油藏中的適應能力和提高采收率的能力，驗證選用的數(shù)學模型的準確性。確定 微生物驅油技術推廣的可行性。

第２章微生物驅濁的數(shù)學模型

第２章微生物驅油的數(shù)學模型
本章，在一些基本的假設條件下，建立描述微生物在多孔介質中發(fā)生物理、化學和生 物反應的三維三相多組分流動數(shù)學模型。該模型包括組分運移方程、黑油模型、微生物動 力學方程、滲透率降低模型和激活滯留油模型。

２．１假設條件
在推導ＭＥＯＲ過程數(shù)學模型中，主要的假設條件如下： １三維油藏被不滲透區(qū)塊包圍； ２地層巖石和流體微可壓縮； ３考慮存在三相流體（油、氣和水）； ４細菌、營養(yǎng)物和代謝產物僅存在于水相； ５微生物生長和代謝產生的生物氣處理為方程中的源項 ６油藏溫度不發(fā)生變化；

２．２微生物驅油組分運移方程
水相中的微生物、營養(yǎng)物及代謂｝產物多種組分在主要的力的作用下，比 如粘滯力、毛管力、重力和彌散力，在多孔介質中發(fā)生運移。則ｋ組分的物 質平衡方程通常寫為：

曇（等ｑ＋紙）一Ｖ隹Ｃｋ）＋Ｖ（魯瓦Ｖｑ）一萬ｑｗ¨魯見ｃｚ．，，
上式中，Ｃ。和Ｃ。表示ｋ組分的流動相質量濃度和被吸附相質量濃度在地表條件下的值；廬 表示孔隙度；Ｓ。、Ｂ。和ｑ。分別表示水相中的含水飽和度、地層體積系數(shù)、和體積注Ａ．／ 采出速度；Ｋ表示巖石總體積：皿是總流動速度，對于細菌，它定義為達西運動速度和細 菌趨化速度之和，其他情況下只表示達西運動速度；西。表示水相中ｋ組分的物理彌散張 量；Ｒｋ表示微生物生長、產物形成或營養(yǎng)物消耗的生物反應速度。 方程（２．１）左邊的兩項表示組分ｋ在水相中質量變化量和在孔隙空間中的吸附量。右 邊的四項分別表示ｋ組分的對流、彌散、注入／采出以及生物反應。該方程中的組分七可以 為細菌（ｂ）、代謝產物（ｐ）、或者基質（ｓ）。 方程（２．１）中的總速度瓦定義如下： 細菌： 代謝產物或基質
１２

Ｅ＝廳。＋ｕｃ

（２．２）
（２．３）

太慶年ｉ油學院碩士研究生學位論文

這里，廳，表示水相的達西速度，露。表示微生物向營養(yǎng)物富集源運動的趨化速度。 生物的趨化性是指一個細胞朝誘導物的一種定向運動。在三維空間中，微生物能感覺 出營養(yǎng)物富集的環(huán)境。流體在壓力梯度作用下，發(fā)生達西流動；這里假定微生物趨化運移 速度與基質濃度成指數(shù)變化關系，如下【６】：

ｕｃ＝Ｋ。Ｖ（１ｎＣ，）
這里，Ｋ。表示趨化系數(shù)；Ｃ，表示基質濃度。

（２．４）

與對流相比較，微生物趨化運動很小。因此，僅僅在靜態(tài)的條件下，趨化作用才變得 比較明顯。 物理彌散現(xiàn)象用全彌散張量來描述【７】：
一

ｆＤｈ。Ｄｈ目 Ｄｈ，１
Ｄ枷．＂

Ｄ舢＝ＩＤ枷，乒

％，巋ｌ 【Ｄ～一、Ｄ～，口 Ｄｈ。。Ｊ

（２．５）

上述彌散張量中的因子ｉｑ時包含了分子擴散和機械彌敖作用。對于各向同性介質，這些因 子由下列式子計算川：

‰；爭＋掣爵＋掣
％壙爭＋虹掣高＋掣

汜ｅ，

ｃｚ．，，

％。＝譬＋掣爵＋掣
％一。％一。％刮卜＾Ｉ

汜ｓ，

砜一咄”４％副Ｉ蚶ｖＩ

汜”

（２．１０）

％，２％。。％群饑Ｉ
川；�。海遥埃�

（２．…

這里，Ｄ。是水相中女組分的分子擴散系數(shù)；ｆ表示曲率；ａ。和ａ。表示縱向和橫向彌散率； “。、Ｈ。和“。分別表示水相達西速度在Ｘ．、Ｙ＿和Ｚ－方向上的分量。達西速度由下式計算：
（２．１２）

２．３微生物新陳代謝動力學方程

第２章微生物驅油的數(shù)學模型

物比如乙醇也可能制約細菌的生長。因此，在雙基質和產物共同限制條件下，Ｍｏｎｏｄ微生

物比生長速度表達式變化為【８ｌ：

臚∥ｍ（雜）［彘］（去）
心鄧“燾
％一心Ｃｂ Ｒｂ；心（ｏｐｂ。）
表示菌落密度在地表條件下的值。

汜㈣

這里，口ｈ表示最大比生長速度；ｅ。和ｅ：分別表示基質＃１和基質＃２的濃度；Ｋ∥和Ｋ∥ 是基質＃１和基質＃２的飽和度常數(shù)；巧是制約作用常數(shù)，Ｃ。表示制約物質的濃度。如果 只考慮一種基質限制微生物生長，而忽略產物的抑制作用，則方程（２．１３）簡化為一般的

Ｑ。１４’

因此，浮游相菌落繁殖速度（ＲＭ）和固著相菌落繁殖速度（Ｒ。）可由下列式子計算：
（２．１５） （２．１６）

這里，Ｇ表示流動細菌的濃度；仃表示細菌被吸附在孔隙表面而占據(jù)的孔隙體積分數(shù)；Ｐ。

我們假設浮游相菌落和固著相細菌都形成代謝產物，計算產物形成速度的一個經驗方 程【９】為：

Ｒ，�！�，（艴）ｔｃ一＋研％，ｃ條件：ｃ，，ｃ。，ｃ２．，，，
小一半一陵卜巳＋‰，
㈦㈦

這里，口，表示產物Ｐ的最大比生產速度；Ｋ，／表示消耗基質ｓ，產物中組分Ｐ的飽和度 常數(shù)：Ｃ，。表示能形成產物的臨界基質濃度。本模擬研究中涉及的產物有氮氣、二氧化碳、 酸、醇、表活劑和聚合物。 細菌消耗基質進行繁殖，形成代謝產物并為生存提供能量�；|利用速度與菌體生長 速度和產物形成速度化學相關，也與維持生存的能量【８１相關：

這里，Ｒ、尺。、Ｒ。和Ｒ。分別表示基質消耗速度、流動相細菌和固著相細菌生長速度、

人慶石汕學院壩ｌ：研究生學位淪義

以及代謝產物形成速度；碭和匕／分別表示基于基質的蔚落和產物的產量系數(shù)；／＇ｔｌ，表示
，５

Ｙｓ

微生物消耗基質而存活的能量維持系數(shù)。

２．４微生物菌體在巖石表面的吸附
微生物從液態(tài)懸浮物中被吸附到孔隙表面被認為是流動相與固著相微生物之間動力 學作用的結果，它與兩相間顆粒交換同時發(fā)生【１０１：

警：Ｒ，一Ｒｄ
解吸附速度。

（２．１９）

這里，Ｃ。表示每單位孑Ｌ隙體積吸附的微生物量；Ｒ，和凡分別表示微生物的滯留速度和

微生物菌體的滯留速度與進入一已知區(qū)域的微生物量“Ｉ廳。ＩＣｂ”和多孔介質的可堵塞
體積“１－盯”成比例。細菌體的解吸附速度是所滯留的細菌量“ｃＴｐ�！焙土鲃酉嗯c固著相

之間的剪切力“ｌＶ中。Ｉ”的函數(shù)。因此Ｂ和Ｒ�？梢员硎鰹椋郏保埃荩�
Ｒ，一Ｋ，阮Ｉｃ６（１一盯） 凡＝Ｋｄ（ａｐ６）ｌＶ中。ｌ
這里，Ｋ，和％分別是滯留系數(shù)和解吸附系數(shù)，只是水相勢。
基質和代謝產物的吸附用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等溫吸附描述，與對流和彌散速度相比，它假設平 衡瞬間達到【１１】：
（２．２０） （２．２１）

甌２而ａｔＣ萬ｋ
Ｇ液體懸浮物中組分ｋ的物質濃度。

（２?２２）

這里，Ｃｋ表示單位體積孔隙所吸附的量；ｎ。和ｂ。分別表示組分ｋ的Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附常數(shù)

２．５滲透率降低模型
細菌體在多孔介質中發(fā)生堵塞的方式有如下兩種：（１）細菌體可能沉降到孔隙表面 上，從而減少供流體流動的孑Ｌ隙空間；（２）細菌體在喉道處發(fā)生圈閉或者在喉道附近發(fā)生 滯留，從而占據(jù)或堵塞各流體流動的渠道。因此，須根據(jù)孔隙度的降低和流動效率系數(shù)的 改變來描述滲透率的變化［１２－“】：
（２．２３）

這

Ｋ

科 ‰ 分 男 表示 移 始 滲透率 ｝

里％黼 叫勰 ≯一九度

Ｋ和∞是ＭＥＯＲ過程Ｌ１，的Ｉ舜時滲透率

和瞬時孔隙度；，定義為與孔隙一喉道堵塞現(xiàn)象有關的流動效率因子。 我們認為孔隙度變化只是由于生物群體在ｊＬ隙表面繁殖的結果， 響。存在固著相生物群時的孔隙度瞬時值吐ｆ流動方程確定【１２ｊ： 忽略其他組份的影

廬＝≠。（１一∥）

（２．２４）

在孔隙表面，細菌體不斷沉積，形成生物膜（固著４，ｒｆ芻ｔｔ菌）。通過消耗營養(yǎng)物質， 這些細菌能夠生長而占據(jù)更多的孔隙空間。下列守恒方程表明：固著相生物群的生氏

繁殖取決于細菌的滯留（Ｒ，）、解吸附（Ｒ。）和細菌的生長（Ｒ，）ｌｌｏⅢ３１：

旦�。」P魚Ｊ：Ｒ，一Ｒ。＋Ｒ。（２．２５） 甜
“

“。

從概率的觀點上來看，解堵或者流動效率因子（ｆ）可以通過估算生物群堵塞孔隙一喉 道的概率而給出【１４１：
ｘ一７．

１９ｂ妞

ｆ＝１一爭Ｌ一
ｆｇ（ｘｋ
磊；。

（２．２６）

這里，ｘ。和ｊ。；分別是最小和最大孔隙喉道尺寸；ｘ。是微生物發(fā)生堵塞必須的臨

界孔隙喉道尺寸；占ｂ）是孔隙喉道尺寸的雙峰分布函數(shù)，它由下式給出１１５】： ｇ缸）＝ｗｇ。Ｇ）＋（１一ｗ）ｇ：ｘ）
（２．２７）

這里，石是孔隙喉道尺寸；ｇｌ扛）和占：仁）是孔隙喉道尺寸的雙峰分布函數(shù)；ｗ表示權 數(shù)，０ｓＷｓｌ。ｇｌｂ）和ｇ：０）的計算式子如下㈣：

占，ｂ）；●蘭』塹Ｌ
，仁ｉ）ｇｒｏｉｎ）�！叭省�；一ｚ）“ｄｘ

（２．２８）

，０－－Ｘｍ＊）““扛…一石ｙｌｄｘ

ｇ：仁）：●型』塑魚型１＿
這里，ｅ。、ｅ：、ｍ，和坍：是孔隙分布的形狀的指數(shù)參數(shù)。 為了計算方便，可以把流動效率因子和孔隙一喉道分布函數(shù)轉化為無因次形式

２．２９）

ｆｇ（ｙ）ｄｙ ，＝１一等—～ ｆｇ（ｙ）ｄｙ

（２．３０）

ｇ（ｙ）＝ｗｇ。（，）＋（１一ｗｋ。（ｙ） ｇｌ（ｙ）＝ （，一Ｙ…）１１（ｙ…一＿ｙｐ

（２．３１）

（２．３２）

ｇ：（ｙ）。—ｊ≮＃生虻Ｌ
ｂ一～ｚ：。ｔｙＩｙ—Ｙ。．。）”（ｙ…一），）“２匆
這里，無因次變量定義如下：
Ｙ：

（２ｔ。ｓ）

蘭

（２．３４）

工㈣一工ｍｈ

Ｙ。，：—蘭！，Ｌ ＸＭ—ＸＨｉｎ
，ｍ＝—苧！Ｌ ＸＭ一工ｍｋ

（２．３５）

（２．３６）

Ｙ。。＝—！Ｌ
Ｘｍａｘ一工ｍｉｌ

（２．３７）

有學者提出翊下經驗表達式作為確定微生物在孑Ｌ隙喉道處發(fā)生堵塞的標準１１３Ｊ，【１ ４】，ｆ１６】：

≯卜ｎ卜掣叫】
由下式計算：

㈦，ｓ，

這里，夕／ｇｔｂ表示孔隙一喉道尺寸與細菌細胞體尺寸的比值；ａ。、聲。和ｙ。是經驗參數(shù)。
因此，細菌細胞體在孔隙喉道處發(fā)生堵塞和橋堵需要的臨界孔隙一喉道尺寸（ｚ。）可

…叩十ｃｘｒ卜掣叫］
這里，假定所有的細菌體（工。）尺寸都是均勻的。

眨ｓ９，

方程（２．３９）表明：在ＭＥＯＲ過程中，細胞體堵塞孔隙喉道的范圍（上。）隨著浮

游細菌的濃度（ｅ）、流動速度（嚴彬）以及固著相微生物分數(shù)（ｓ）的增加而擴大。
２．６黑油模型
除了多組分傳輸方程外，我們用如Ｆ多相傳輸模型來描述ＭＥＯＲ過程多孔介質巾的
１７

箱２章微，Ｅ物馳汕的數(shù)學橫型

油、氣、水的流動。 考慮三種流體相（比如油（ｏ）、氣（ｇ）和水（ｗ））巾都存在的某一組分Ｃ的流動 可以導出組分ｃ的基本物質平衡方程：ｆ１７ｌ

＊舅艄）一幢¨寸，磊．；屬
度；玩是相，的達西流速；痢，表示每單位體積巖石ｚ相流體的質量注入或采出速度。

旺。。，

這里，Ｘ。，表示相ｆ中組分ｃ的物質分數(shù)；ｎ表示油減條件下的相密度；Ｓ，表示相ｆ的飽和

黑油模型中，僅考慮三個擬組分：油（ｏ）、水（ｗ）和氣（ｇ）。其它的假設條件為： （１）油水之間不發(fā)生相變；（２）氣體可以進入油相和水相，并且可以從油相和水相中出來， 但是不允許油水發(fā)生蒸發(fā)而進入氣相。與這些假設條件相應的式子如下：

，；上！
。一ｐｏＢ。
工。。＝０

Ｘｗｏ＝０礦警 一各驢警
Ｘｗｇ—ｏ驢子

包。，，

ｚ∞＝０

這里，Ｐ。。、Ｐ。。和Ｐｐ。分別表不地回條件ｐ的、拙、水和氣１卒陰囂發(fā)；Ｂｏ、Ｂｗ豐ｕＢｇ分別 表示油、水和氣體的地層體積系數(shù)；Ｒ。和Ｒ，。分別表示溶解氣一油比和溶解氣一水比。 利用以上關系式，可以得到多相流動的連續(xù)性方程：
油：

托

＊曼Ｂ０１）２Ｖ附Ｑ 新汁Ｖ時甌

（２‘４２）

（２ ４３’

氣：ｉｏ阿［Ｉｓ，＋警＋警）］＝Ｖ（毒＋百Ｒ。ｏＵｏ＋警卜＋氏見噸川
這里，Ｑ、Ｑ。，和Ｑ，分別表示每單位體積巖石中油、水、氣的體積流速。它們定義為：

Ｑｒ鵬ｍｌ
油相、水相和氣相的達西流速定義如下：

ｆ ２。，ｗ，ｇ

（２．４５）

弘一盟ｖｆ驢ｐ，點引
∥，

（２４６）

ｌ

ｇ�！�

這里，霞表示對角型滲透率張量：Ｋ”Ⅳ，、Ｐ，和Ｐ，分別表示相ｌ的相對滲透率、粘度、

人慶ｄ－ｉｉｄ ｒ學院頌ｆ＋砌ｆ究生學位論文

壓力和學度；ｇ是墮力加遞腰，ｇ。是轉化常數(shù)；ｈ是一個『ｆ：的與粟水平參考匪¨晌距禺。汕、 水、氣的密度與地層體積系數(shù)和氣體溶解度的關系由下式給出：

ｐ。；÷∞。。＋Ｒ。ｐ。。） ｐ。２ｉ帆ｃ＋Ｈｓｎ％ｊ

幢４≯ （２，４７）

ｐ。２擊∞一氏ｐ。）
Ⅸ２玄 驢等
毛細管壓力的概念定義了油～水相之間的壓力差和氣一油相之間的壓力差：
Ｐ。。＝Ｐ。一Ｐ。

ｃｚ㈣
眩．４” ㈦。奶

（２．５０）

Ｐ。＝Ｐ，一Ｐ。

（２．５１）

這里，ｐ。。和ｐ。分別是油一水毛管壓力和氣一油毛管壓力。油、水、氣三相飽和度滿足 如下關系式：
Ｓ。＋Ｓ。＋Ｓｇ＝１ （２．５２）

利用ＩＭＰＥＳ方法并結合（２．４２）到（２．５２）的方程，可以推導出油相壓力（Ｐ）的控 制方程㈣：

妃詈２，。荔。屈［Ｖ劬ｚ�。牵�；－毒］
ｃｆ＝Ｃ，＋ｑｓ。＋Ｃ。Ｓ。＋ＣｇＳｇ

ｃ２彤，

這里，ｑ表示綜合壓縮系數(shù)；島與相ｚ的地層體積系數(shù)有關；妒，是相Ｚ的傳導性；Ｇｑ項 包括ｚ相的重力和毛管壓力：ｑ，表示Ｚ相的體積注入或采出速度。所有這些項定義如下：
（２．５４）

Ｃ，。三型
妒印

（２．５５）

ｃ。：一上堡＋生亟
‘

Ｂ，印

Ｂ，ｏｐ

ｃ。一擊警＋專警
ｒ１

（２．５７）

１

。一百芾
ｐ，２Ｂ，一Ｒ。。Ｂｇ

ａＢ。

（２．５８）

（２．５９）
Ｊ９

第２章微生物驅汕的數(shù)學模型

ｐ。＝Ｂ。一Ｒ。。Ｂ｜

（２．６０）

８ ｇ＝ｐ ｇ

（２，６１）

”囂

（２．６２）

釓＝等

（２．６３）

＂甕城”哪Ｗ
＝

（２．６４）

Ｋｘ （２．６５） Ｋ：

Ｋ＝

呼ｗｍ。糾】
Ｇｃ。；一、，卜。Ｖ（ｐ。妻ｚ＋ｐ。。）］ Ｇｃ；５一Ｖ卜。Ｖ（ｐ。妻ｚ—ｐ。）］＋Ｒ，ｏＧＣｏ＋Ｒ，。Ｇｃ，
ｑ。＝Ｑｏ％ ｑ。＝Ｑ，Ｋ

（２．６６）

（２．６７）

（２．６８）

（２．６９）

（２．７０）

口：＝婊％

（２．７１）

ｑ，；ｑ：＋Ｒ…ｑ＋Ｒ…，ｓ

ｑ

（２．７２）

利用上述方程一旦確定了油相的壓力，則可根據(jù)如下方程給出油、水和氣的飽和度

新汁Ｖ咖）帆一Ｋｑｏ

（２＋７３）

孫苦）娟刪斌。一囂
Ｓｇ＝１一Ｓ。一Ｓ。
２０

（２．７４）

（２．７５）

大慶撕ｆ｝ｌｉ學院碩Ｊ一研究生學位論殳

２．７微生物激活地層原油模型
這部分給出了微生物活動提高原油采收率機理的數(shù)學描述。該機理包括降低界而張 力、降低毛細管飽和度、改變相對滲透率，以及生物聚合物控制流度比。 ２．７．１界面張力 該模擬器中使用的界面張力模型假定：界面張力和生物表面活性劑濃度呈非線性關
系：［１ ９】

－ｄ引曲如ｍ卟ｇ㈢］（毒殺廠
指數(shù)參數(shù)。 ２．７．２殘余油飽和度

眩，ｓ，

這里，Ｏ＇ｏｗ、盯。。和盯…分別是油水相之間的瞬時界面張力、最小界面張力和最大界面張 力；Ｃ。、Ｃ。川。和Ｃ鈿。，分別表示生物表活劑的瞬時濃度、最小濃度和最大濃度。８，是一個

界面張力降低，毛管數(shù)則增加，這使得一部分殘余相變得可動起來。因此，油和水相 殘余飽和度在模擬時作為毛管數(shù)的函數(shù)［２０－２２】：

Ｓ。＝Ｓ：＋ｂ『ｗ—Ｓ：Ｅ，［１０９（Ｎ。，）＋耳：】

（２．７７）

這里，下標，表示油相或水相；《和融分別表示在低毛管數(shù)和高毛管數(shù)時，相的殘余飽和

度；虬是相，的毛管數(shù)：互，和正：是與毛管降曲線（ＣＤＣ）有關的參數(shù)。Ｉ。和乃：的定義如
下［２０－２２】：

輪『１０２ｆｔ簿。ｖｏ，）１１－１Ｊ
１２＝一ｌｏｇ（Ｎ：）
性和孔隙大小分布。 ｆ相的毛管數(shù)可由下式計算［２３】：

‘ｚ邢）
（２．７９）

這里，ＵｏＴ＊日Ⅳ喜分別表示低毛管數(shù)和高毛管數(shù)，它們取決于流體和巖石的性質，比如潤濕

虬：刨；壓墨：竺墨蘭蘭
ｏＷ

。：徹，

ｏ…

這里，霞表示對角線型滲透率張量；西，表示ｚ相的勢；Ｏ＇ｏｗ表示油水相的界面張力，它由 方程（２．７６）確定。 ２．７．３毛管壓力 我們使用如下線性關系模型描述汕一水毛管壓力（Ｐ…）與油水界面張力（仃。）之 間的關系１１９】：

笳２乖微生物驅汕的數(shù)學模型

兒。：Ｐ三。ｆ旦＆１
ｌ盯…一∥ｎｉｎ／

（２．８１）

這里，ｐ三。表示低毛管數(shù)時的洲Ｉ一水毛管壓力。
２．７，４相對滲透率 由方程（２．７７）計‘算出殘余相飽和度，然后將其用于確定相相對滲透率。在ＭＥＯＲ過 程中，我們使用下列方程模擬油水相的相對滲透率【１９】，［２４】：

Ｋｒｏ（Ｓ。）：Ｋ二ｐ。）＋蒜ｋ品ｐ。）一Ｋ：ｏ（Ｓ。）］
Ｕ。，一ｏｏｌ＂

（２．８２）

Ｋ，￥。）＝碳￥。）＋詈等ｋ：８。）一Ｋ二岱。）】
Ｕｗｒ—Ｕ
Ｗｒ

（２．８３）

這里，下標ｗ和＾分別表示低毛管數(shù)和高毛管數(shù)時的情況。油水相在高毛管數(shù)時的相對滲 透率由直線關系得到［２４】：

Ｋ三；Ｓ。 Ｋ二＝Ｓ。
２．７．５含聚合物時液相的粘度

（２．８４）
（２．８５）

微生物生長和代謝過程中產生的聚合物能增加液相的粘度。當聚合物濃度相對較低 時，含聚合物液相的粘度（辟。，）可用如下線性方程近似計算（水作為溶劑）１１９］：＋
弘叫＝盧。＋Ｋ月ｆＣ７ （２．８６）

這里，肛。表親原來水的粘度；Ｋ。是常數(shù)；Ｃ７是生物聚合揚的濃度。
２．７．６氣體 本研究中考慮的氣體包括氮氣和二氧化碳。這些生物氣對提高采收率過程的作用通過 在黑油模型中的源項體現(xiàn)出來。氮氣和二氧化碳的產生速度由下式表示：

２９ｑｗｐＶｚＲ面＝２歷＝＿ ｑ９３＝老 ２瓦茍
液相占據(jù)的孔隙體積；Ｐ：。和Ｐ，。氮氣和『二氧化碳在地表條件下的密度。

∽。８１” （ｚ．８，）

坦’８引 汜㈣

這里，ｑ９２和ｇ柏分別表示氮氣和二氧化碳在地表條件下的體積生產速度；Ｒ２和Ｒ，分別表 示微生物生長和代謝過程中每單位體積液榍中產生氮氣和二氧化碳的質量速度。■。是被

第３章微生物驅油的數(shù)值模型
本研究中導ｍ的各相壓力方程和各組分的運移方程是一組互相耦合、：｜Ｅ線性的偏微分 方程組。利用有限差分方法將這些方程變成離散形式。首先用隱式壓力、顯式飽和度求解 壓力和飽和度，利用解出的結果，接著求解組分的運移方程。

３．１網格系統(tǒng)
我們將模擬的空間范圍劃分為一組數(shù)量有限的塊，選擇塊中心網格系統(tǒng)來建立有限差 分格式。將ｘ一和Ｙ－方向定義為重心坐標，Ｚ軸正方向定義為垂直向下的方向。則Ｎ；×Ｎ。 ×Ｎｚ網格系統(tǒng)（每行Ｎｘ個網格單元，每列Ｎｙ個網格單元，縱向上Ｎｚ個平面）的網格塊 的標號順序為行內，由一行到另一行，由～個平面到另一個平面。圖３．１和圖３．２給出了３ Ｘ３Ｘ２網格系統(tǒng)的網格標號方式及其相應的系數(shù)矩陣格式。

ｆ
圖３．１
４
ｘ

３×２網格系統(tǒng)標號

Ｆｉｇｕｒｅ３，ｌ Ｂｌｏｃｋ ｎｕｍｂｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ４ｘ３ｘ２ ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ

３．２壓力方程的離散近似形式
為了用有限差分方法近似替代偏微分方程，定義如下線性差分算子
ＡＡＡＵ皇△，爿△。Ｕ＋Ａｙ爿△，Ｕ＋△：爿△：Ｕ （３．１）

這里，Ｘ－．方向的差分算子定義為：

△。爿△�！荆揭�，一％∽一一ｕ，）＋爿。＋只（ｕ，＋。一ｕ。）

（３．２）

２３

第３章微生物驅汕的數(shù)值模型

Ｙ－和ｚ－方向上的差分算子也可以用相似的方法定義。

壓力方程（２．５３）乘以體積元∽Ｌ，利用上述線性算子的定義，得到的差分方程則
變?yōu)椋?br />
圖３．２

４

ｘ

３×２網格系統(tǒng)壓力方程的系數(shù)矩陣
ｘ

Ｆｉｇｕｒｅ３．２ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍａｔｒｉｘ ｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ４×３

２ ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ

ｆ百ｖ；ｃ７ １

ｎ＋ｌ－ｐｎＬ＝Ｂｏ－Ｒ，ｏＢｅ，‰∞：卸．＊ａ＋ＧＣＯＴ－ｑｏ）。＋
（３．３）

白。一Ｒ，。Ｂ。匕∞。ｎ卸“＋ＧＣｇｒｌ＂一嘰）。ｙｌｒ＋

∞。匕∞；劬”１＋監(jiān)三群卸”１＋必私：劬“＋ＧＣＧＴ—ｇ。Ｉ。
這里，屹表示網格塊的孔隙體積：ＧＣＯＴ，ＧＣＷＴ和ＧＣＧＴ項是包含重力和毛管壓力的 項。這些項定義為：

ＧＣＯＴ＝一州：△（幾＾）“
ＧＣｌ４／Ｔ＝＝一△，４：△（ｐ。ｈ＋尸…．ｙ’

（３．４）
（３．５）

人慶也汕堂院頓：Ｊｊ研究生學位論文

ＧＣＧＴ；一△４：△（ｐ。ｈ—ｐ。。ｙ｜一Ｒ三△４：△（ｐ。＾）“一Ｒ２鮒：Ａ（ｐ。ｈ＋ｐ。。）”（３．６）
重力項和毛管壓力項在ｘ一方向上可以展丌為

△。月？△，（ｐｚｎＰ＝４＆一－ｆ華 卜， ¨佩】ｆ血≯

Ｉ（＾。一ｈ：）（３．７’ Ｉ
（３．８）

△，Ａ；Ａ；ｂ∥Ｐ＝爿ｉ。一。ｂ。．１一。一∞。．１ Ｊ＋爿ｉ。＋。ｂ�！危欤唬茫希悖欤桑ⅲ� Ｊ
開。

這里，ｚ、ｆ’＝ｏ、ｗ、ｇ；，一ｆ＋。Ｙ－和ｚ一方向上的重力和毛管壓力項可以用類似的方式展

把線性差分算子進行推廣，則有限差分方程（３．３）可以進一步簡化為：

４ｔｐ＝＋爿ｓ，ｐ，ｎ一＋，ｌ＋爿暇ｐ：：＋越ｐ：：＋洲，ｐ；：＋ＡＥ。ｐ，ｎ釘＋ｌ＋２ｋｐ＝世Ｂ習。
（３．９）

然而，經過一個時間步Ａｔ”１，壓力的變化量為印。ｎ＋ｌ，則在新的時間點處的壓力可以表述 為：

ｐ囂一ｐ三：＋印譬

（３．１０）

顯然，求解宙譬，而不是ｐ２，這可以提高數(shù)值模擬的精度。將方程（３．１０）代入方程（３．９），
得封如下有限差分方程：

爿巧爭＝＋ＡＳ，印囂＋爿岷ｐ＝＋ＡＢ：印譬＋州，審篇＋爿ｔ印譬＋Ｅ０印譬＝瓦（３．１１）
這里：

毒，＝Ｂｘｙｚ一（ＡＴｏｐ“一。＋ＡＳ，ｐ；。＋彳吸ｐ：一。＋ＡＢ：ｐ三。＋ＡＮｙｐ；＋。＋一Ｅｐ二。＋Ｅ。。ｐ≥）（３．１２）
方程（３．９）中的系數(shù)的定義如下： 爿ｔ

ｍ［吃＋ｏ．５Ｂ。ｃＲ。，。一民，汁《：．％＋囟。＋ｏ．５Ｂ。ｋ，，一Ｒ。：汁爿：，％＋《爿：，％（３．１３）

ＡＳ，＝【日。＋０５Ｂ。ｋ＿ｌ＿民，，牝，．ｚ＋陋。＋０５Ｂ。（Ｒ�！б唬遥螅�，ｒ她，．咒＋曰以一必（３．１４）
爿－吒。Ｂｏ＋ｏ．５Ｂ。ｃＲ。，一。一Ｒ。。，）｝爿ｊ，一必＋曲。，，＋ｏ．５Ｂ。伍。，。一只。。）｝爿：，必＋Ｂ：一：，，嘎
（３．１５）

４皿＝［吃＋ｏ．５Ｂ（Ｒｓｏ，ｚ＋＋－Ｒ。）ｌ‘爿ｊ：＋ｚ＋陋。＋ｏ．５Ｂ；ＩＲ，。。一疋。）｝爿：。ｚ＋Ｂ；爿；。％
（３．１６）

ＡＮ，＝院＋０５Ｂ。ｋ＋，－Ｒ。妣，＋必＋囟。＋０５Ｂ�！�。，一‰峨，＋疋＋彤‰Ｋ
（３．１７）

ＡＥｘ＝囟。＋ｏ ５Ｂ。泌。。，，＋。一月。．：）］１爿；，＋，｛＋囟。。＋ｏ．５Ｂ。Ｃ尺，。，，＋，一Ｒ，。，）｝爿：，＋，｛＋Ｂ；爿：。＋，｛
（３．１８）

第３章微生物驅汕的數(shù)值摸型

≯一ＡＴ：＋ＡＳｙ＋Ａ…�！�，一：＋（警）。］㈦∽ 驢一ｆＱＤ粥＋ｆ華）ｊ
Ｉ

㈦ｚ。，

ｎｉ

Ｊ

ｆ

ＱＯＷＧ，＝幢一Ｂ？月；。匕，（ＧＣＯＴ－ｑｏ）。＋協(xié)，Ｂ。Ｒ。匕（Ｇｃ胛一日。ｋ＋
Ｂ；一ｔＧＣＧＴ—ｑ ９１。：
塊Ｘ和塊ｘ一１之聞或者塊Ｘ和塊ｘ＋ｌ之間的相傳遞定義如下：

（３ｔ２１）

相傳遞的幾何部分被認為是一個調和平均值：

鋤＝（赳Ｋ＝甌嗇‰
‰％＿（嗇ｋ（等Ｌ
巧，，ｚ；蜀。

Ａｔ，。％２ ｌ：％Ｍｈ：咒，ｌ。Ｄ，ｗ，ｇ

（３－２２）

㈦２ｓ，

這里，Ｋ是絕對滲透率；Ａ表示截面積，ＤＸ是Ｘ一方向上的網格塊的尺寸。相傳遞的流度 部分由下式給出：

＠ｚ４，

流度項中的壓力和飽和度的函數(shù)通過單點上游權估算。例如，在塊（ｘ，ｙ，ｚ）和塊（ｘ＋１）交 界處的，相的相對滲透率定義如下： 如果流動是從ｘ到ｘ＋ｌ 如果流動是從Ｘ到ｘ＋ｌ
（３．２５）

（３．２６）

根據(jù)方程（３．９）和方程（３．１０）一旦隱式確定了新的時間步的壓力，則可以用空間和時間 變量根據(jù)（３．７３）到（３．７５）的離散方程顯式確定油、水、氣的飽和度：

ｓ盤２Ｍ㈣Ｓ。ｌ＂＋Ａｔ‰＂＋１＋ＧＣＯＴ－ｑｏ）］。
ｓ：毫２（孝）：�。郏ǎヴ敚睿鳎颍ā縻��！鳎穑睿炱撸牵�。ｒ一口。Ｉ。。
ｓ？：：．：ｌ一。ｓ？羔，一ｓ：ｉ：．

㈦２?，

ｃ。．ｚｓ，

（３．２９）

大慶石油學院塒｜研究生學位論義

３．３組分方程的高散形式
對于像代謝產物和基質這樣的組分，物質傳輸方程可寫為：

面ｏ（瓦。ｓｗｃｔ＋妒＿一Ｖ陪ｃｔ）＋ｖ（魯瓦ｗｔ）一號ｃｔ＋等Ｒ媽３∞
因為產物和基質的吸附濃度是用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等溫吸附來描述的，所以吸附速度可以表述 為：

一ＯＣｋ，：＿奠百監(jiān)（３．３１） 出ｔｌ＋ｂ＾Ｃｔ廠Ｏｔ
這里，％和釓是Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附常數(shù)。 假設孔隙度（，）、相飽和度（Ｓ，）和流體的地層體積系數(shù)（Ｂ，）隨時間的變化比組 分濃度（Ｃ。）隨時間的變化小，那么組分ｋ的傳輸方程可以重新表述為：

魯２專［一Ｖ陪ｃｔ）＋Ｖ（等瓦Ｖｃｔ）＿囂ｃｔ＋魯Ｒ］
這里，

㈦ｓｚ，

見２每＋毒知
可以表述為：

…

組分傳輸方程用空間變量離散，而時間解保持連續(xù)。在網格塊（ｘ，ｙ，ｚ），方程（３．３２）

（魯）。２［【皿１【１ ＶＩ（鞏ｆｆｗ Ｃ�！唬荩郑ㄦ弁撸郑牵┮惶枺瘢瘔灦牵悖髩P，
方程（３．３４）的對流項可以展開為：

［Ｖ（蚤Ｇ圯２每（簀ｃｔ）＋喜（每巳）＋老（薏ｃｔ兒ｃｓ筠，
ｘ一方向上的對流項用有限差分方程來代替：

皓（薏Ｇ兒２壺ｌ（善）叫ｃ協(xié)＋必一（簣）叫ｃ虹一彤Ｉ
度【２ｌ】，１２５１：

ｃ。舶，

用Ｌｅｏｎａｒｄ三階上游公式對可變網格尺寸的改進式來近似計算方程（３．３６）中組分ｋ的濃

當中。州，中。

Ｃｋ，ｚ＝Ｃｋ，．＋Ａｘ一，（ｑ，，一Ｃｋ，：）＋２皿。，（Ｃｋ，。一ｑ，。）
Ｃ¨＋“＝Ｃ。。＋彳。（ｃ¨一Ｃ“。）＋２Ｂ，（ｃ＾１。一Ｃ¨）

（３，３７）
（３．３８）

當（ｐ。，（Ｉ）…Ｊ

笫３壯儆０ １物驅汕的數(shù)值模型

當中。“＜母。 當蟲。。＜ｍ。。＋

Ｃｈ一“＝Ｇ，。＋２Ａ；（ｃ如＿１＿ｃ如）＋Ｂ，（ｃ如一ＣⅢ）

（３．３９）

Ｃ¨＋ｚ＝Ｃ蛐＋。＋２Ａ。（ｃ虹；一ｃ¨＋。）＋Ｂ。（ｃ啪，一ｃ岍ｚ）（３．４０）

４＝矗 或＝矗
利用單點上游公式處理網格塊位于油藏邊界之外時的情況。 開如下：

㈦ａ”

也可以用類似的方法近似計算Ｙ一和ｚ一方向上的對流項。在使用高階方法時，可以

因為使用全張量來描述組分傳輸過程的物理彌散，所以方程（３．３４）的彌散項可以展

艙諷¨
加．里＋％。魯）Ｌ＋ “４踞／』。 一。舊ｌｏｓ＋．１（ＤＯＹ Ｉ玩Ｉ”’” 吣墜ＯＸ＋％，，墜ＯＹ＋％，，監(jiān)ＯＺ”＋ 川。 嗇ｆ等（％，。墜０）２＋％，，齋＋％，。魯）１ Ｉ吼ｌ”４ ”‘“ａＺ川。
－。�。� （“ｋ。 面ＯＣ，Ｘ
ａＺ

Ｊ

Ｂｗ＼

“捕

ｍｃ，ｘｙ

ＯＹ

”‘”

”“‘

“”ａｌ，

（３．４２）

將空間導數(shù)用有限中心差分來代替，在ｘ一方向微分的彌散項可以近似為：【２２】

去陪㈠，魯＋。帆。齋＋％，。魯圯２擊ｔ
ｆ筘。Ｄｈｍ＼
ＣＩＦ＋１一Ｃ女Ｆ

ｆ筘。Ｄｍ，。＼

ｃ如一Ｃ＾，＿１

＋

ｌ玩Ｊ，＋％必，＋％
ｆ筘。Ｄ。。１

【Ｂｗ』，一％呸一只
（３．４３）

【ｃ¨＋，一ｃ”一，上＋％

ｆ筘，％，。１

（ｃ”＋，一ｃ＂一，上一％

＋

ｌ

Ｂｗ九＋％△ｌ＋％＋△ｌ一巧Ｉ占ｗ

Ｊ；一兌△＿＋必＋△ｌ一必

Ｊｆ筘。Ｄ。，１ 【ｃ缸＋，一ｃ”。上＋％ ｆ茚。Ｄ。，。１ 恢一－一ｃ如一－上一咒 八Ｂ。Ｊ。％船：＋％＋△ｚ：一必Ｉ Ｂｗ Ｊ，一％蛆。％＋△Ｚ：嘎
這罩：

船洲：華

（３．４４）

人慶山汕學院艇．Ⅲ非宄生學位論文

△ｌ：％２—ｆ
…

△Ｌ＋△ｙｖ：。

（３．４５）

心叫＝半
／ｃｋ，，：ｌＬ：“＝（ｃ蛐：，Ｌ：。
（ｃ缸！。Ｌ�！埃剑ǎ恪埃�，Ｌ。。 ｂ。，ｔ。蟛＝慨，腳Ｌ （ｃ缸。Ａ：形＝ｂ問ｌ

（３．４６）

方程（３．４３）中含下標ｘ±％的濃度項用一階上游公式來近似表示，；ＨＴ瞄１：
當 當 當 當

（西。）。，＠。Ｌ ＠。Ｌ。，№。）。 和。ｋ。，ｃ扣。Ｌ 睜。Ｌ。，ｃ扣。Ｌ

（３．４７） （３．４８）
（３．４９）

（３－５０）

對Ｙ一和ｚ一方向上的彌散項中含ｙ±％下標的濃度項，可以作類似的處理。
方程（３．４３）中的物理彌散項中的產物系數(shù)可以根據(jù)如下離散式計算：

（警ｋ糊∥爿器＋晉＠ｓ－，
（警ｋ尚表ｋ叫叫 （半ｋ羨敲ｋ叫殘
（３５２） （３５３）

這里：

Ｉｉ。Ｉ，。必罩Ｊｏ眥ｚ：％＋ｏ州Ｅ：％＋ｏ盯Ｅ：％
得１２２】：

（３?５４）

用一階上游速度替代方程（３?５２）以及（３－５４）中的達西速度比，如ｋ。Ｚ：％和０。Ｅ。％
當舾。）。，㈤。）。

ｏ。Ｌ。％。：＝ｏ。Ｌ。：＝吾『ｏ，ｌ。％，＋ｏ。ｌ，％，：］
／＇／ｗｚＬ。％。；＝（／／。ｚ）。，：＝吾ｂ。Ｌ。：＋％＋ｏ。Ｌ。：一％Ｊ
當（中。），）．（幣。）。

（３．５５）
（３．５６’

——＿—————————————————蘭鑒生塑！型！塑塑堡豎型
如。ｂ廣ｋｋ廣；
當舾。Ｌ ｃ細。Ｌ：，
嘎

蟛

（３．５５） （３．５６）

（“。：），，％，，，：＝（“。。）。：，．，，：＝曇 卜㈦ ｋ一 嘎 以電止山 叫 ］¨，、

睡ｗ，Ｌ。，芻，，。＝ｏ。，ｌ，，，，，：盤三［仁；．，ｌ！，，，＋％，＋＆。，ｌ：。，，一彤，：１
（“”慨“ｚ＝（“一ｋ廣考陋。ｂ。％＋ｏ。）。，，，叫Ｊ
度項，可以使用相似的方法進行近似處理。 液相懸浮液中的細菌的傳輸方程表示如下：

（３．５７） （３．５８）

在Ｙ～和ｚ一方向上臺微分的彌散項中，對于像缸。Ｌ：％、０。工：Ｊ；｛、０。）ｚ：必和ｂ。ｌ：ｚ速
‘

殺（等ｃｒ＋貯“）一Ｖ陪ｃ，ＫＶ心Ｖ?峨，＋Ｖ（孥瓦Ｖｃ，）一萬ｑｗ ｑ＋等ｑ
等咄噸
重新寫為：

ｃ３舯，

這里：ｃｆ表示流動相細菌的濃度，ｃ。表示碳源營養(yǎng)物的濃度。把細胞體在孔隙壁上

（３．６。）

這里：Ｒ，Ｙ閉Ｒ一分別表示細菌的滯留速度和解吸附速度。為簡單起見，細菌傳輸方程（３．５９ｊ
上皿

等魄

，。．ｒ √、 瓦～鞏

Ｃ

Ｅ頤Ｃ

Ｖ

氏

√飛 數(shù)鞏
Ｄｓ

ｆｌＤ

ＶＣ

紅％

Ｇ

＆鞏

甬

沁

耳

缸

２等

（３’６２）

．．

細菌傳輸方程（３?６１）在空間上的離散基本上與方程（３．３４）中的產物和基質的離散

葶烹相同，不同之處在于需要特別小心的處理方程（３．６１）中的表示趨化性的項。表示趨 化性的Ｉ貞可以進一步展開為：

�。ǎ�，ＶｌｎＣ＝叫并警）＋撲等同ｃ，警）１㈠３。６３’
５Ｋ㈣Ｏ（ｑ１

０時Ｃ”ｃ，同專制＋拈魯ｑ”

表示趨化性的項在ｘ～方向Ｉ：用下式折似計算．

————籩ｉ�。簤櫵埽欤核埽。閴m蘭竺墮蘭
ｌ叩Ｏ（１ ０肼Ｃ＝＿）Ｌ ２瓦１陋［（１ Ｏ蚜Ｃ”＿）叫一（去魯ｃ＾卜ａ。，
這里

（去Ｃ墜ＯＸ ／：：×
Ｉ。
當Ｄ一?’Ｄ—
當ｃ。一＞ｅｒｒ“ 當ｃｍ川‘Ｃ＊ｚ 當ｃ＊一＜ｃ＊川

ｋ醬剖５巧尚羲＠ｓｓ，
（ｃ。蚪ｌ：以

｛Ｄ，，＋ｃ。）ｉ面了面ｊｉ¨‘０川

并且，Ｌｅｏｎａｒｄ三階上游公式對可變網格尺寸的修正式可用于近似計算方程（３．６４）中 的細菌濃度：

Ｃｈ嘎２Ｃ＊。＋Ａ一。（ｃ¨ｒｅｌ，ｘ－２）＋２Ｂ。㈦廣ｑ一）
ｑ，％＝ｃ，，＋４（ｃｆ。一Ｃｌ，，）＋２Ｅ（ｃｆ，。一ｃｆ，） Ｃ，％＝ｑ，，＋２Ａ（ｃ，川一ｃｈ）＋也（ｃｈ—Ｃ協(xié)＋，） ｃｍ％＝ｑ卅－＋２，４州（ｃ坼一Ｃｌ，ｘ＋１）＋Ｂ州（ｃ＊，一Ｃｈ＋：）

（３．６６）

（３．６７）

（３，６８）

（３．６６）

３．４井點的處理
這部分將討論井的流入動態(tài)。在數(shù)值模擬器中，將井（生產井或者注水井）當作源／ 匯來處理。通常，限制井的流速或者井底流壓為常數(shù)。根據(jù)達西定律，井中舛目的體積流 速與網格塊壓力與井底流壓之間的壓差呈線性關系：

ｑ，＝川，ｃＰ—Ｐ。ｊ
這里，ｐ是網椿塊壓力；Ｐ何是井底流壓；％是ｚ楣的流動指數(shù)，其定義如下：

（３．７０）

％＝Ｌ詈
井傳輸系數(shù)：

（３．７１）

蕁導，＾和馬表示ｆ相的流度和地層體積系數(shù)；Ｌ定義為；連通網格塊與井筒之間流動的

驢眷

限謝

這導，Ｋｒ和巧表示ｘ～和Ｙ一方向上的滲透率；監(jiān)表示ｚ一方向上網格塊的尺寸；ｆ。表
示井筒半徑；ｓ表示表皮系數(shù)；網格塊（厶）的壓力等價半徑用Ｐｅａｃｅｍａｎ方程式來計算；６】：

笫３壯微生！助馳汕ｉ＇ｌ‘ｊ敞“Ｌ十蛭型

（３．７３）

斛＋∽
磺ｒ采訶論井明限制條件，如流速和井底流壓。 ３．４．１定產油速度 如果確定一口井的產油速度為ｑ。，則這口井ｚ層的油、水、氣的生產速度可以用下式 計算：

％；－ｇ。嬰 ∑㈣）
ｒ４ｌ

（３．７４）

‰：吧，：（鈴）：
％：‰Ａｇ／Ｂｇ一）：‰‰壇＾。
這里，ｎｚ表示完井區(qū)塊的總數(shù)。 ３．４．２定產液速度 總油水流度比表述為：

㈦，ｓ，

（３?ｓ）

”薹（赫）： 口”２薹（法）：
叫喪卜

㈦，７，

＠７ｓ，

如果假設地面條件下的總產液速度為ｑ，，則總產油速度可由下式計算：

㈦７，，

如果總產油速度已知，則可以利用方程（３．７４）、（３．７５）和（３．７６）求出每一層的油、水、 氣的誄序．
３．４

３定水或氣注入速度

總注水或者注氣速度由ｑ。矛１：Ｉｑ。確定。每一層的注水或者注氣速度是根據(jù)總流度計算
而不是只根據(jù)注入的流體的流度：

大慶☆油學院壩Ｌ礎ｆ究生學位論文

。ｗ，＝２ｑｗ赫 ％：鞏栽
≯菰
∑（ｙ，Ｐ，ｚ）ｚ

‘３?８。）

＠ｓ¨

３．４．４定生產井井底流壓 在該模擬器中，假設把最頂層的壓力確定為生產井的井底流壓（ＢＨＰ），則頂層一下的 層的流動ＢＨＰ由下式計算：

Ｐ嘰＝Ｐ咖一ｌ＋ｏ．５（瓦△Ｚ：＋兄一１ＡＺ“）
這里，井筒流體的平均比重定義為：

（３，８２）

�！福场�

類似地，可已把最頂層的井筒流壓作為注入壓力。則頂層～下的注入ＢＨＰ可以由下式 計算：

Ｐ—Ｆ—ｐ吖＃－１＋ｏ．５ｂ塒，：絲：＋）＂ｉｎｊ，ｚ－ｉ心：一１）
這里，ｙ咖是注入ｚ層的流體的比重。

（３．８４）

對于定井底流壓的井，計算ｚ層中１相的產出或注入速度的表達式為：

ｑ抽＝（％上－”１ＰⅣｌ

（３．８５）

將上述方程代入壓力方程（３＿３），從而可以隱式求解壓力。然后用計算出的塊壓力確 定相流動速度ｇ抽。這種隱式壓力方法要求對壓力方程中的原始系數(shù)（Ｅ。和Ｂ。）重新定

ｅ；７＝Ｅ。ｏ／ｄｉ—ｐｔ。ｚ

ｔ３．８６） （３．８７） （３．８８）

Ｂ；一Ｂ嘗一８ｔｗｚｐ《≈：

宣＝＝占＾。ｏｌｄ一肛，�！捱�，。一ｐ三：）（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉ。ｎ方法）
Ａ，，＝怕。一ＢｇＲ；。一。＋悟擴ＢｇＲ．，．。沖。＋日。川。Ｌ

（３．８９）

第３帶詘生物驅油的數(shù)值模型

３，５選擇時間步長
該軟件中包含了一個時間步Ｋ自動選擇器，以避免數(shù)值不穩(wěn)定性并且節(jié)省計 Ｉ，Ｑ－ｌ＇ｍ］。

首先，對每一個網格塊，計算出初始量（壓力、飽和度和濃度）隨時間步的相對變化

（誡。蛭型

（３９０）

ｃ蚺燴掣

㈦川 ＠㈣

（△ｃ小≮掣
這里，ｍ，ｌ和后分別表示網格塊、相和組分的數(shù)目。 接下來，確定每個變量的最大相對變化值：

（卸）一一ｍａ】【［（匈ｂ］

（３．９３）

沁）…；ｍｔａｘ色ａａｘ［（ＡＳＡ Ｊ｝

（３．９４） （３．９５）

（△ｃ）…＝叩ｘ蜒ａｘ【（△ｑ）。＃
最后檢查核對上限突破值，建立一下標準：

（卸Ｌ。ｓ（肇）。．

（叢）。。。董（讎），。

∽Ｌ。。ｓ（△ｃ）。；。

（３．９６）

這里，（�。�，．ｍ、（叢）。和（△ｃ）。分別表示壓力、飽和度以及濃度的上限值。
如果方程（３．９６）中的所有標準都得到滿足，則時間步長可以增加（乘以因子瓦。），

否則就通過因子凡。而減小時間步長：
Ａｔ”１＝瓦。Ａｔ“
（３．９７） （３．９７）

Ａｔ”１＝‰Ａｔ”
但是新的時間步長必須受以下條件的限制：
Ａｔｍ ｓＡｔ”１ Ｅ出一

（３．９９）

這里，缸。。和Ａｔ。。是所確定的時間步長的下限和上限。

３．６矢量化
把所有變量矢量化，以便于根據(jù)網格塊的標號的順序把這些變量存放在一維數(shù)組中。 這有利于計算，并較為靈活。 自然、＂－－Ｄ々ｕＹ種．形式是，網格塊標號方法為：

＿人慶。汕學院碩．Ｆ：１０Ｆ究生學位論文

當２＝１，２，…Ⅳ． Ｘ＝Ｌ２，
ｚ＝１．２． （３．１００）

Ｙ＝１，

Ｎ。

Ｙ＝２，

Ｎ。

（３．１０１）

Ｙ＝Ｎ Ｙ，ｘ＝１，２，……，Ｎ。

（３．１０１）

這里，Ｎ：、Ⅳ，和Ⅳ：是ｘ一、Ｙ一和ｚ一方向的總網格數(shù)。因此，可以建立網格塊標號數(shù)岳。） 與塊下標扛，Ｙ，ｚ｝的關系式：
ｎ。；ｚ＋（ｙ一１）ＩＬ＋（ｚ一１）Ｎ，Ⅳ。，
這里，Ⅳ表示網格系統(tǒng)的總塊數(shù)。
Ｎ＝Ｎ。Ｎ，Ｎ： （３．１０４）

ｎ。一１，２，３，．．．．．．，Ⅳ

（３．１０３）

因此，有以下定價關系

仁ｔ１）一伽。ｔ１｝ ｛ｙ：１｝一ｋ±虬）

（３．１０５）

（３．１０６）

｛ｚ±１｝一＊。ｔⅣ；Ⅳ，ｊ
＆±２）一池＋－２｝ ｛ｙ±２）一曲。ｔ２Ｎ，）

（３．１０７）

（３．１０８） （３．１０９） （３．１１０）
（３．１１１）

矗２｝一仁。ｔ２Ｎ，Ｎｙｊ
｛ｘ＋－ｌ，ｙ±１｝一ｋ ｔＩ＋－Ｎｘ｝ 仁±１，ｚ±１）一也＋－－１＋－虬以｝

（３．１１２）

｛），ｔＬｚｔｌ）一ｋ ｔＮ：±Ⅳ，Ｎ，｝ ‘ｋｔｎ，，＿ｙ±ｎ，，ｚ±”：｝一協(xié)�！溃欤В欤馈�，Ｎ：±ｎ：Ｎ；Ｎ，Ｊ
這里 １蔓胛，蔦Ⅳｊ，
１ｓ ｒ門，蔓Ｎ，

（３．１１３）

（３．１１４）

１ｓ珂：蔓Ｎ：

（３，１１５）

３５

————————————————————一。一

３．７計算步驟

第３翌塑��！望翌塑塑塑笪堡簍—一
鬻篡鬻篡美蕊≥渺框階一Ｒｕｎｇｅ
【分方程的解ｊＨ線性（ＭＯＬ’萬紜”１刪２∞Ｉ
４ Ｂ ｐ 舯件 ４Ⅳ ｙ Ｐ
Ｈ ＋‘

求解數(shù)學模型的數(shù)值解包含幾個步驟。首先隱式解出壓力分布；接著顯式解出相飽和

度；禁景蔞薹裟跳墓篡ｉ；骺１２７１＇［２８戥１，。Ｉ：－ＬＳＯＲ
壓力方程用
壓力
：

算法求解

～Ｋｕｔｔａ—Ｆｅｈｌｂｅｒｇ（ＲＫＦ）公式１３０Ｉ求得。

３．８黑油模型的有限差分格式
（ ３ ｌ ｌ ６＞

４ｔｐ

ｎ
ｒ

耵ｄ

＋

４Ｓ ｙ Ｐ斛卜

＋

４

畋

Ｐ

＾ｘ

¨ｏ

＋

＋

｝

ｙ

４ Ｅ Ｐ ｒ““

ｎ

＋

Ｅ 珥 Ｐ ｍ掣

＝

Ｂ

彬

飽和度

ｓ叫丐Ｂｏ Ｊ。ｎ＋ｌＫｒ咯卜（ＭｏＡｐ＂＊ｊ＋ＧＣＯＴ－ｑｏｊ√３．１１７）

ｓ》眥ｎ＋ｌ孵］４＋Ａｔ（妣“＋ＧＣＯＴ－ｑｗ）１。（３１１８）
５淼；１一ｓ。ｎ。＋ｌ一５。ｎ＋ｌ
（３．１１９）

３．９組分傳輸方程的有限差分格式
流動細菌：

（魯）。

ｔ瓦１一－Ｉ（引ｆｆｗ唧（鯽帥Ｖ（警西ｗＶ卟≯魯馴（¨ｍ＿
（３．１２０）

涵驢魯
產物和營養(yǎng)物：

（魯）。＝甚∽嘗ｅ＂（等瓦Ｖｃ０
這早
３６

墮圪
。

Ｃｋ

ｒ

盟璣
。一

ＲＪ

≈

｛ｌ

２ ３

１Ｏ

（３．１２１）

人慶石汕學院碩＝匕研究生學位論＝盤：

瑯２魯＋南ｂ
３

（３．１２２）

口。

Ｃ （１＋￡ｔ）２

固著相細菌

ｆ塑１：ｆ Ｒｄ—Ｒ，＋Ｒｈ
ｌ
３ｔ

ｋ Ｉ

ｐ｜；：

Ｌ

（３，１２３）

３７

第４帚微生物驅油數(shù)值模擬應用

第４章微生物驅油數(shù)值模擬應用
大慶油ＦＨ薩南過渡帶的中、低滲透率油層，由于砂體規(guī)模較小，分布相對零散，連通 性差１３“，經過多年注水開發(fā)，現(xiàn)有的常規(guī)措施控水穩(wěn)油效果較差，因此急需尋找新的三次 采油方法來減少產量遞減。為探索微生物的適用性，在室內研究的基礎上，通過數(shù)值模擬 計算，選擇薩南東部過渡帶３５０米地區(qū)‘丌展微生物驅油改善水驅效果試驗，以研究適合薩 南油田中、低滲透油層的微生物菌種，評價其在油田應用的可行性和相應工藝技術，從而 為改善低滲透儲層水驅效果尋找一條行之有效的途徑。

４．１模擬軟件基本介紹
４．１．１主要特點及功能 模擬軟件的主要特點和功能包括ｆ３２‘３４１： １、三維多相（油、氣、水）多組分（油、水、氣、微生物、營養(yǎng)物、代謝產物）傳輸方 程： ２、考慮了微生物提高采收率所涉及到的主要現(xiàn)象： （１）微生物在多孔介質中的對流、彌散、吸附、生長及死亡及新陳代謝； （２）微生物在多孔介質中的堵塞與解堵； （３）微生物堵塞引起的孔隙度下降及滲透率變化； （４）微生物的趨化性； （５）微生物在多孑Ｌ介質中的沉積； ３、考慮了微生物驅油過程中三種主要的質量傳遞方式： （１）由速度引起的對流； （２）由勢梯度引起的彌散； （３）相間傳質； ４、數(shù)值方面： （１）時間步長自動調整； （２）井位任意分布； （３）滿足現(xiàn)場應用的注采條件； （４）油藏孔隙度、滲透率、厚度及深度等任意分布； （５）油藏流體飽和度、壓力等任意分布； （６）各物理量分布和結果報告可以在任意時刻輸出： （７）具有靈活的初始化能力； （８）系統(tǒng)解法為隱式求解壓力、顯式求解飽和度、隱式求解微生物及營養(yǎng)物的濃度：

欠慶石油學院碩Ｊ．ｑｔ）Ｆ兜生學位論文

５、基本參數(shù)描述：模擬軟件中有關參數(shù)（包括巖石的、流體的、微生物的和營養(yǎng)物的參 數(shù)）的描述主要基于實驗資料，各個參數(shù)都有明確的物理意義，并且可以由實驗確定。 ６、模擬軟件適應的對象： （１）單純的水驅采油過程； （２）微生物提高采收率方法采油過程； （３）上述過程任意段塞的組合； ７、軟件的主要功能： （１）模擬采收率的情況；

（２）模擬微生物及營養(yǎng)物的分布；
（３）模擬微生物代謝產物的情況； （４）模擬壓力的分布、變化； （５）模擬微生物的粒子性； （６）模擬微生物的部分生物性（包括消耗營養(yǎng)物生長繁殖、趨化性、產氣等）；

（７）模擬滲透率變化； ４．１．２模擬軟件的輸入輸出數(shù)據(jù)
１、初始化數(shù)據(jù) （１）網格幾何尺寸；

（２）第一層網格塊頂部的深度；
（３）孔隙度及滲透率的分布； （４）相對滲透率及毛管壓力表； （５）油、水、氣ＰｖＴ表；

（６）微生物數(shù)據(jù)；
（７）診斷及排錯代號； （８）軟件運行控制參數(shù)； （９）求解方法控制參數(shù)；

（ｉ０）壓力及飽和度初始化數(shù)據(jù)； （１１）時間步及輸出控制代號；
（１２）井信息記錄； ２、模擬軟件的輸出：模擬軟件主要產生兩個輸出文件： （１）流量總結報告 通過流量總結報告，可以快速瀏覽有關生產井歷史的模擬結果。流量總結報告中列出 的信息有平均油藏壓力、注采資料和濃度情況。通過分析原油產量、水油比及氣油比等有 用信息，可以了解油藏的動態(tài)及生產狀態(tài)。 （２）正規(guī)輸出報告 正規(guī)輸出報告是關于模擬結果的完整報告，它由兩部分組成：
３９

第４審微生物驅ｍ數(shù)值模擬應用

（】）用戶給定的關于油藏、流體及井的初始數(shù)據(jù)； （２）在用戶指定時間處的再發(fā)生產報告。征再發(fā)生產報告中，利用輸出代號，用戶 可以打印輸出如下信息： ①井報告：如果指定了要輸出的井報告， 那么軟件就可以把各井各層的采出及注入情況 以及累計情況進行總結并制成表，對于采油井， 報告中會打印出油、氣、水的產量；

②總結報告：其中包含的信息有；ａ平均
油藏壓力：ｂ油田油、氣、水的產量以及累計 產量；ｃ油田的水和氣的注入量：ｄ油Ｉ＝｜＝｜目前 及累計的水油比和氣油比；ｏ時間步及油、氣、 水的物質平衡；ｆ目前時間步及以后有關時問 步的最大壓力及飽和度變化值。

③壓力及飽和度分布：在模擬運算期間， 為了確保壓力及飽和度趨勢的正確性，應該在
立三的時間點上仔細檢查壓力及飽和度的輸出 結果； ④微生物濃度、營養(yǎng)物濃度及孔隙度降低

值：用戶可以根據(jù)需要打印出微生物濃度、營 養(yǎng)物濃度及孔隙度降低值的分布。營養(yǎng)物濃度
與微生物的濃度密切相關�？紫抖鹊慕档椭捣�

映了沉積在巖石顆粒表面的微生物數(shù)量。滲透 率的降低值也可以由關系式計算出來。
圖４．１程序流程圖

４．１．３程序流程圖
（見圖４．１）

Ｆｉｇｕｒｅ４．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ

４．２模擬油藏試驗區(qū)概況
１、基本情況 試驗區(qū)位于薩南油田東部過渡帶３５０南７。丙

米開發(fā)區(qū)，北起南７區(qū)１０排，南至南７區(qū)
２１排，試驗目的層為薩、葡差油層。試驗南７“‘” 區(qū)井位圖見圖４，１。試驗區(qū)共有注粟井１０
Ｅ，

罘一一；井０

注入并◎

其中注入井３口，采出井１口，井距在１８５
ｍ～２１４ ｍ之間，平均注采并距２００ ｍ。試 ｍ～２１４ １１１之間，平均注采井距２００ ｍ。試
４０

圖４．２試驗醫(yī)井住圈
Ｆｉｇｕｒｅ４．１

Ｗｅｌｌ

ｓｉｔｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏ�。幔颍澹�

人慶Ⅱ汕學院碩ｆ例目Ｃ生學位｜＾文

驗區(qū)地質參數(shù)如表４－１所示。
表４－１試驗區(qū)地質參數(shù)表
Ｔａｂｌｅ４一ｌ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｃｒｓ
ａｔ

ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

全 面積
Ｏ．２１ ｋｍ‘ ２０．６ｍ ６．Ｏｍ ０．２０２／ｚｍ‘ １１１５．３ｍ １３．２６Ｎ１０４ ｔ ２９．６８×１０４ ｍ３

區(qū)

油層溫度 地層原油粘度 地層原油密度 地面原油粘度 地面原油比重 采出水礦化度 含蠟量

４９．３℃ ７．３ｍＰａ?ｓ ０．７７ ｇ／ｃｍ３ ３１．８ｍＰａ?ａ ０．８５３２ ４５４２．１７ ｍｅ／Ｉ－ ２２．６０％ ３１．０℃ ６２３５

平均砂巖厚度 平均有效厚度 平均有效滲透率 油層中部深度 原始地質儲量 油層孔隙體積 原始地層壓力 原始飽和壓力 補孔后平均有效厚度 中心井區(qū)面積 中心井區(qū)平均有效厚度 ｝ｂ－？Ｌ后有效厚度

１１．５２ＭＰ８

．凝吲點 ９．２４ＭＰａ 原始地層水礦化度 ６．６ｍ 補孔后地質儲量 中心茹區(qū) ０．０５ ｌｃ，－ｎ２ 中心井區(qū)孔隙體積
５．１ ｍ ７．２ｍ

１１１∥Ｌ

１４．５９×１０４ｔ

６．２３×１０４ｍ３ ２．７８×１０４ｍ３ ３．９３×１０４

中心井區(qū)原始地質儲量 補孔后地質儲量

ｏ

２、油層描述 薩南東部過渡帶３５０１＂１１地區(qū)位于薩爾圖構造東翼，儲層分為薩爾圖、葡萄花油層，試 驗區(qū)目的層砂巖厚度在１３．４ ｍ～３４．２ ｍ之間，平均砂巖厚度２０．６ ｍ，有效厚度在２．２ ｍ～
１１．９

ｍ之間，平均有效厚度６．０ ｍ，有效滲透率在０．０８１ ｔｔｍ２～Ｏ．３９０Ⅳｍ２之間，平均有效

滲透率０．２０２“ｍ２。通過各井靜態(tài)數(shù)據(jù)的分析，試驗區(qū)在平面上北部砂巖厚度和有效厚度較 大，發(fā)育相對較好。試驗區(qū)以表外砂體沉積為主，其次是主體砂和非主體砂。 ３、開發(fā)簡況 （１）開采簡史 薩南東部過渡帶３５０ ｍ地區(qū)基礎井于１９７０年投入注水開發(fā)，開采層位為薩、葡兩個 油層組，采用的是四點法面積注水井網。 １９９４年１０月一次加密井開始投產，注水井于１９９５年相繼轉注。 ２００１年７月南７．２０一丙６５５井油井轉為注入井。 （２）油層水淹狀況及剩余油分布

油層在平面上已大面積水淹，各井點的水淹程度存在差異。通過２００２年７月份的綜
合含水分析，油層在平面上已大面積水淹，且水淹程度較高，各井點水淹程度存在差異。 其中有２口基礎老井水淹程度最高，含水為９２．２％和８７．９％。根據(jù)試驗區(qū)１９９４年至１９９７ 年相繼投產的８口井水淹解釋資料分析，在縱向上汕層水淹差異較大，其中薩ＩＩ組和葡Ｉ 組水淹程度最高，剩余油主要分布在薩Ｉ組和薩ＩＩＩ組。 （３）水驅玎采狀況

１９９５年１月６日－－２００２年９月２４日為水驅注入階段，試驗區(qū)累積注入污水４３．７１２５
４ｌ

第４章微生物驅汕數(shù)值模擬成ｊ＝ｆ；】

ｘ １０４

ｒｆｌ３，相當于１．４ ＰＶ。水驅結束時，試驗區(qū)注入壓力為１３．１［＼１ｌＰａ，同注水量２５７

ｆｆｌ’。

試驗區(qū)Ｆ｜產液］９０ ｔ，日產油２６ ｔ，綜合含水為８６．３％：巾心井日產液２４ ｔ，同產油２ 綜合含水為９Ｉ．７％。水驅結束時ｃＩ。心井累積產液５．５８５７×１０４ ｔ，累積產油１．２８２×１０４ 采出程度為４６．１２％。

ｔ， ｔ，

４．３模擬油藏的環(huán)境與菌液的配伍性評價
４．３．１

Ｂｓ生物表活劑菌液性能

Ｂｓ菌液是我們針對低滲透油藏開發(fā)出的生物表活劑高科技產品。該產品具有界面活性 強、原油降粘率及原油防蠟率高的優(yōu)點。Ｂｓ菌液應用于油井清防蠟、單井吞吐采油、水井

增注及油水井區(qū)深度調剖驅油等方面都見到良好的效果。
１、Ｂｓ菌液的生產與性能評價 Ｂｓ菌液是產表活劑為主的細菌和其反應產物的混合物。 菌種是從大慶油田油井產出的油水混合物中分離得到的，屬兼性厭氧菌，在阱原油為 碳源的厭氧液體培養(yǎng)基中，厭氧生長的最高菌數(shù)可達１×１０８個每毫升，并能產生一定的表 面活性劑，能厭氧分解Ｃ２０至Ｃ６０的固體石蠟，該菌種以碳水化合物為碳源好氧發(fā)酵時能 產生非常優(yōu)秀的生物表面活性劑。 （１）Ｂｓ菌液的制各

菌種的挑選、培養(yǎng)、發(fā)酵過程實際上是菌種由實驗室室內研究到中試放大的過程。
通過從油井采取油水樣定向室內培養(yǎng)優(yōu)選，獲得最佳符合標準的菌株。菌株獲得后進 行了牛奶管保藏，待中試放大。中試放大即包含了培養(yǎng)及發(fā)酵過程，流程圖見圖４，２： 細菌培養(yǎng)過程中有一些監(jiān)測指標如菌數(shù)、ｐＨ值測定、張力值測定、清防蠟率測定等，， 當菌液培養(yǎng)生長合格后即可放罐成品。 （２）Ｂｓ菌液具有界面活性、原油降粘率及原油防蠟率高的優(yōu)點。 ①菌液的界面張力

Ｉ．．．．．。．．．．．．．．．．，．．．．．．．．．．一【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．一１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ

臣量口—臣衛(wèi)

圖４．３ Ｂｓ菌液的制備流程圖
Ｆｉｇｕｒｅ４．３ Ｆ１０ｗ ｃｈａｔｔ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｔａｌ ＤｒｅＤａｒａｔｉｏｎ

發(fā)酵液與油相的界面張力（ＩＦｒ）是衡量生物表面活性劑性能的一個重要參數(shù)。

人慶Ⅱｆｌｔｌ學院頌Ｉ．研究生學位論文

測定ｐＨ值為４．５的菌液復配體系與薩南過渡帶原油的界面張力為３．４×１０～ｍＮ／ｍ，既 明所篩選到的微生物在以碳水化合物為碳源時能產生界面張力很高的生物表面活性劑。 ②原油降粘率和防蠟率 試驗區(qū)中、低滲透油田，原油粘度相對較高。因此，發(fā)酵液的降粘特性對于這些中、

低滲透油田的開發(fā)，將具有重要的意義。我們對部分油井原油樣品的降粘測試結果表明， 發(fā)酵液中所含的細菌代謝產物對不同來源和不同性質的原油都具有較好的降粘效果和防
蠟率。見表４－２．和表４．３。
表４－２發(fā)酵液對原油的降粘率
Ｔａｂｌｅ４－２ Ｖｉｓｂｍａｋｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｂｙ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｌｉｑｕｉｄ

油田

油樣 南７－２１。丙６５６ 南７．２０．丙６５６

～＼蛙酵液濃度（％）
粘度／ｃｐ 降粘率／％ 粘度／ｃｐ 降粘率，％ 粘度／ｃｐ 降粘率／％ 粘度／ｃｐ 降粘率／％

指標＼

０ ６５ ０ ７８ Ｏ ５５ Ｏ

Ｏ．２ ６０ ７．６ ７５ ３．８ ５３ ３．６ ４３ ４．４

Ｏ．６ ５０ ２３ ６８ １２．８ ４８ １２．７

１．０ ４６ ２９ ６０ ２３ ３７ ３２．７ ３７ １７．８

２．０ ４０

５．Ｏ ３０ ５３．８ ５０ ３５．９ ３４ ３８．２ ２８ ３７．８

３８．５
５６ ２８．２ ３６

薩南 南７．２０．丙６５４ 南６．４－Ｂ４１

３４．５
３２

４５
０

４０
１１

２８．９

袁４－３發(fā)酵液對原油的防蠟率

油田

油樣 南７－２１一西６５６ 南７－２０．丙６５６ 南’７－２０檢６５４

＼ 指標＝
防蠟率／％ 防蠟率／％ 防蠟率，％

Ｏ．２ ３６．２ ３３．７ ３８．５

０．６ ５７．６ ３９．６ ４０．４

１．Ｏ ７４．５ ５５．４ ７２．４

２．Ｏ ７３．９ ７６．５ ８８．５

５．Ｏ ８７．５ ８９．２ ８９．８

薩南

③耐溫性能好

將發(fā)酵液（ｐＨ值為４．５左右）置于不同溫度的恒溫箱中，每隔一定的時間測定不稀釋
濃度下界面張力的變化，結果表明，菌液具有很好的耐溫性能。表４－４是７５℃條件下的 測量結果。
表４－４ ７５℃條件下表面張力的變化 時間（ｄ） 原液 ２％發(fā)酵液 １％發(fā)酵液
０ ２５．７ ２７．０ ２８．２ １ ２５．５ ２７．３ ２８．０ ２ ２５．Ｏ ２８．Ｏ ２９．２ ３ ４ ２５．７ ２７．９ ３０．０ ５ ２５．０ ２７．０ ２９．０ ６ ２４．６ ２６．４ ２９．２

２５．５
２７．８ ３０．０

（３）Ｂｓ菌液具有很強的洗油能力。室內實驗表明，緊固粘附在玻璃壁上的原油，用 濃度為１０％的溶液，在室溫２８℃左右的條件下，見到明顯效果，加溫至４５℃，完全可 以清洗凈玻璃壁上的原油，使溶液變成黑色液體。

孵４章微生物驅油數(shù)值模擬應用

（４）對固結的固體沉淀物（巖石碎屑、蠟、膠質物等）具有很強的溶蝕能力。室內 實驗表明，用原菌液在５０℃下放置１２ ｈ．將固體沉淀物變成膠體溶液。 （５）室內物理模擬實驗結果表明，可降低壓力，提高采收率。 ①室內驅油實驗流程見圖４．４： ②人造巖心微生物驅油實驗結果
測 氣 抽 測

空
、

飽
弄口

水

相
滲
■

飽
和

透
，室

水

水 相 滲 透 童

驅
至 含
＇

注 微
生

后

原 油

續(xù) 水
＇

水
口 四 ％

物 段
塞

驅

圖４．４室內驅油實驗流程
Ｆｉｇｕｒｅ４．４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂ

表４－５微生物驅油實驗結果
Ｔａｂｌｅ４－５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型
號

孔
隙

度
／％

氣相 滲透 童
／ｍＤ

原始 油飽 和度
ｌ％

孔隙

體積 倍數(shù)

水驅 采 結束 收 時的 益 壓力
／％ ／ａｔｍ ３．５０ ４．００ ３．８５ ７，００ ８．５０ ７．８０

注發(fā)酵波
濃 度
／％

后續(xù)水驅 采收 孔隙 采 結束 體積 率／％ 體積 收 時的 塞 倍數(shù) 倍數(shù) 壓力
孔隙
／％

壓力 降低 值／％

采收 率增 加值
ｌ％

最終 采收
率／％

／ａｔｍ
１．６０ １．９９ １．４５ ５．２０ ６．３６ ５．００ ５４．３ ５０．２ ６２．３ ２５．７ ２５．２ ３５．９ ９．１０ １３．８５ ５６．２０ ６３．１６ ６５．２２ ６０．３７ ６０，５４ ５７．２６

Ａ１ Ｂ１ Ｂ２ ＣＩ Ｃ２ Ａ２

２４．５ ２４．１ ２４．Ｏ ２０．８ １９．０ ２６．４

２８６ ９５ ９５ ７１ ６９ ４７

７４．２３ ７５．９３ ８２．７９ ７４．３７ ６８．３０ ７８．８

２．０３ ２．５５ １．９５ １．６９ ３．３３ ３’２１

４７．１０ ４９．３１

５ １０ １０ ５
）

Ｏ．３３ ０．６２ Ｏ．９５ ０．４３ ０．４０ ０．４５

４．４０ ２．ＯＯ ４．２９ ３．６４ ４＿３５ ３．４２

２．２０ ２．３０ ４．４６ ４．５０ ４．１９ ３．９２

４．７０ １１．８５ １１．０７ １３．６３ １０．５４ １２．７４

４９．８６
４３．１０ ４５．６５ ４１．１０

１５．３６
１７．２７ ９．８９ １６．１６

５

⑨天然巖心微生物驅油實驗結果 表４－６微生物茵液驅油實驗數(shù)據(jù)表
模 型
號

孔 隙 度
／％

氣相 滲透 蠱
／ｒｎＤ

原始 油飽 和度
，％

孔隙 體積 倍數(shù)

水驅 采 結束 收 時的 塞 壓力
／％

濃 度
／％

注發(fā)酵液 孔隙 采 體積 收 童 倍數(shù)
／％

孔隙 體積 倍數(shù)

后續(xù)水驅 采 結束 收 益
，％

時的

壓力 降低 值／％

采收 率增 加值
／％

壓力
／ａＩｍ １２．６ １１．５ １１．９ １２，７ １３．Ｏ ７．８ ９．８ ２０．Ｏ ４５．９ ５０．０ ５０．６ ４７．５ ４８．０ ６１．Ｏ ３１．０ ２５．３

／ａｔｍ
２３．３ ２３．０ ２４．１ ２４．２ ２５．Ｏ ２０．０ １４．２ ２６．８ ３ ５ ３ ５ ２ ２ ３ ３ Ｏ．３３ Ｏ．３２ Ｏ．３５ ０．３４ Ｏ．７ｌ Ｏ．８９ ０．７５ ０．８３

Ｇ１ Ｇ５ Ｇ３ Ｇ２ Ｅ１ Ｅ２ Ｆｌ Ｆ２

２４．５ ２４．１

１３６ １２８ ８１ ７６ ２８ ２８ ２１ ２１

７２｜３ ７１．９ ７１．０ ７０．７ ６７．８ ６２．９ ７０．５ ６８．８

２．２３ ２．６７ ３．０７ ２．６９ ３．０４ ３．２４ ５．８０ ５．９９

４１．２１ ４２．３７ ４０．１４ ３９．５２ ４１．７１ ４１．８０ ４２．７２ ４４．６５

Ｏ．５２ ０．２４ １．０２ ０．８６ ３．ＯＯ ４＿３２ ２．１０ ３．２２

３．４６ ２．８５ ４．２１ ３．０５ ２．０５ ２．１１ ４７．５ １０５

４．８７ ５．９６ ５．３７ ５．６５ ５．７０ ６．２４ ４．２１ ５．３１

５．３９ ６。１０ ６．３４ ６．５１ ８．７１ １０．５６ ６．３３ ８。５８

２４．０
２３．８ ２０．５ ２０．２ １９．５ 。１９．９

大慶“油學院砸：ｌ：，ｌｉＪＦＪｔ生學位隆文

４．３．２

Ｂｐ生物聚合物菌液’『生能

針對低滲透油層薄、差特征，油、水飽和度分布復雜，開發(fā)效果差的情況，我們已丌 發(fā)出產聚合物的生物產品。 １、細胞形態(tài) 搖瓶培養(yǎng)時呈短桿狀，斜面或平面培養(yǎng)時呈絲狀。細胞寬度為０．５～Ｏ．７，ｕｍ，長度一般 為３～５，ｕｍ，呈絲狀時長約２０～８０“ｍ。 ２、新菌種在有氧條件下的生長特征： （１）最適合生長的溫度為３５℃； （２）最適合生長的ｐＨ值為７．Ｏ左右，在６．３３～７．４６之間生長良好； （３）該菌是兼性沃氧菌，通氣過于強烈，生長并不有利； （４）生長周期短，一般為２０小時左右ｉ （５）能利用原油。 ３、在厭氧條件下的生長特性 （１）在５０℃厭氧管中，７個半月仍然生長良好； （２）厭氧條件下生長時，對有機物要求的濃度很低； （３）能利用原油

４、生物聚合物粘度隨濃度和溫度的變化

１００００

９００

８０００

、
｛ 々 ＼
Ｚ０

瑚
＾ ？
日 Ｅ

＾

？６０００ 蠱 ５ 倒４０００ 舞
２００。

渤 螂 啪
㈣
。

／ ／

≠。

一

０ ３０

ｊ＼
４０ ５０ ６０
ＶＳ．

越 冀

０

Ｌ一．／．一
２０ ４０ ６０ ８Ｄ

／

ｉ

００

溫度（℃） 圖４．５生物聚合物粘溫曲線
Ｆｉｇｕｒｅ４．５ Ｃｕｒｖｅ ｏｆｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ

濃度（％）

圖４．６不同濃度生物聚合物粘度變化曲線
Ｆ／ｇｕｒｅ４，６ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ａｔ ｄｉｔｉｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

５、生物聚合物菌種地下發(fā)酵驅油實驗

第４ ｒ，微生物驅汕數(shù)值模擬腳Ｊ口

表４—７產聚合物菌種地下發(fā)酵驅油實驗結果
Ｔａｂｌｅ４—７ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｔｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｙ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｔｈａｔ ｆｅｒｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ｐｏｌｙｍｅｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ

模
罌 號

孔 隙

氣相

滲透
蠱
／ｍＤ

度
，％

原始 油飽 嗣『度
／％

水驅

注發(fā)酵液
結束 時的 壓力
／ａｉｍ ２．２ ２．０ ５ １０ ０．４３ ０．３５

孔隙 體積 倍數(shù)

采
收 奎 ｝％

濃

度
／％

孔隙 體積 倍數(shù)

采 收
益
，％

后續(xù)水驅 孔隙 采 結束
體積 倍數(shù) 收 益
，％ １０．５ ２３．８ １．７ １．８

礫』ｊ 升高

采收
率增

時的

倍數(shù)

加值
，％

壓力
，ａｒｍ
３．８ ５．５ ０．７３ １，７５

Ｂ１ Ｂ２

２４．５ ２４．１

１５１ １６５

７２．４ ７１．５

３．５ ３１３

４１．３ ４２．６

１．７ １，８

由表４－７知，Ｂｐ生物聚合物菌在地層條件（溫度５０℃，礦化度為２６００ ｐｐｍ，ｐＨ為 ７）下是可以生長的。 ６、生物聚合物菌液驅油實驗

袁４－８生物聚合物菌液驅油實驗結果
Ｔａｂｌｅ４—８ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型
號

孔 隙

氣相

滲透
塞 ／ｍＤ

原始 油飽 和度
／％

度
／％

孔隙 體積 倍數(shù)

水驅 采 收 益
，％

結束
時的 壓力 ／ａｔｍ
１．２ ０．８ １．０ ０．９

注發(fā)酵液 孔隙 采 體積 收 空 ／ｃｐ 倍數(shù) 粘 度
，％ ３７ ４６ ４５ ４８ ０．３６ Ｏ’３０ Ｏ．８６

孔隙 體積 倍數(shù)

后續(xù)水驅 采 結束 收 時的 益 壓力
，％ ，ａｔｍ １．６ １．１ １．４ １．２

壓力 降低 倍數(shù)

采收 率增 加值
，％

Ｃ１ Ｃ２ Ｄｌ Ｄ２

２４．１ ２３．９ ２１．５ ２２．Ｏ

１５７ １８１ ３１６ ３２２

７１．７ ７０－３ ７４１４ ７５．６

３．２０ ２．７８ ２．５１ ３．２４

４０．３ ４０，７ ４１．８ ４２．１

４－．１６ ３．３１ ３．８３ ３．６４

５．３ ５．７ ５．６ ５．８

１．３３ １．３８ １．４０ １．３３

５－３ ５．７ ５．６ ５．８

０．５２

４．３．３生物表面活性Ｎ－－元體系驅油實驗 １、人造巖心驅油實驗 針對試驗區(qū)油層縱向大部分未水淹，少數(shù)層水淹，而平面上已全部水淹的地下狀況， 我們進行生物表面活性劑二元體系驅油實驗。 （１）驅油實驗方法 ①氣測模型的滲透率； ②實驗模型抽空４ ｈ，在真空條件下模型注入飽和地層水，在５０℃下恒溫１２
ｈ；

③油驅水至束縛水飽和度；
④在１ ｍ／ｄ左右的速率下向模型內注驅替水，至模型出口不出油為止。在相同的速率 下注入不同ＰＶ數(shù)的生物表面活性Ｎ－－－元體系段塞，然后注驅替水，直到模型出口不出油 為止。實驗結果如表４．９所示。

人慶Ｉ＋汕學院頌Ｉ：珂ｆ究生學位論文

表４－９生物表面活性劑二元體系驅油實驗
Ｔａｂｌｅ４—９ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型 號

孔 隙 度
，％

氣相 滲透
盎
／ｎ１Ｄ

原始 油飽 和度
／％

孔隙 體積 倍數(shù)

水驅 采 收 益
／％

注發(fā)酵液 注入 速度
｜ｍ｜ｄ

后續(xù)水驅 孔隙 體積 倍數(shù) 采 收 斑
／％ １．２１ Ｏ．９０ １．２２ １０．５８ １０．７０ １０．８４

孔隙 體積 倍數(shù)
０．１６ Ｏ．１９ ０．１２

采 收 奎

采收 率增 加值
／％

最終 采收 率／％

備注

蕊
１．８１ １．２５ ０．７０

２－１ ２＿２ ２．３

２２．３ ２２．６ ２２．２

２８６ ３０２ ３１６

７７．０ ７４．０ ７４．７

２．４４ ２．２０ ２．５７

４０．３ ４１．３ ４２．７

１．０４ Ｏ．９５ ０．９７

１２．３９ １１．９５ １１．５４

５２．６９ ５３．２５ ５４．２４

４００ｐｐｍ＋ｉｓ ４００ｐｐｍ＋ｉｓ．

２００ｐｐｍ＋ｊｓ．５５。Ｃ

（２）結果分析 從上面的實驗結果可以看出，生物表面活性劑二元體系的驅油效率均達到１０％以上， 采收率提高幅度不高，原因有三個方面：①巖心實驗采用的是人造巖心，其性質與天然

巖心相差很大；②未加聚合物保護段塞，將直接影響到采收率；③聚合物濃度較低，分
別為２００ ｐｐｍ和４００ ｐｐｍ，二元體系的注入量也較少，為０．１２～Ｏ．１９ ２、生物表活劑二元體系驅油可視化實驗 （１）實驗條件 透明平板玻璃模型尺寸４０×４０ ｍｍ，油濕。實驗用油為試驗區(qū)油井的無水脫氣原油加 煤油配置成模擬油，粘度為７．８ ｃｐ，實驗水為礦化度２０００ ｐｐｍ鹽水。實驗在常溫、常壓下 進行。生物表活劑為５ ｔ發(fā)酵罐中試產品加助表活劑。聚合物為部分水解聚丙烯酰胺。 （２）驅油機理分析【３５】
ＰＶ。

生物表面活性劑與聚合物二元復合體系能與原油產生超低界面張力，且由于其協(xié)同效 應，可起到良好的驅油效果，微觀驅油實驗表明，它能大幅度地提高采收率，如圖４．７。 ①有更高的洗油能力
原油與驅替液之間大的界面張力是影響驅替效果的主要因素。由于二元復合體系與原 油之間的超低界面張力，且使油相的潤濕接觸角增加，這樣，原油的潤濕張力和附著張力 就大大降低，使油從巖石表面被拉開所需的粘附功大大降低，符合體系的洗油能力就大大 提高（見圖４．８），于是，殘余油就以分散成小油滴的形式被驅動，而在大孔隙中的大的油 滴重新運移，并在逐漸變形中向前移動。隨著復合體系注入量的增加，復合劑的濃度逐漸 增大，那些在變形過程中移動的殘余油被拉成細長的油絲向前移動，見圖４．９。

一一
第４章微生物驅油數(shù)值模擬廊用

水驅結束

徽生物驅結束

水驅結束

微生物驅結束

圖４．７水驅結束與二元復合體系驅結束時驅油效果對比
Ｆｉｇｕｒｅ４．７ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｙ ｗａｔｅＦ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

水驅結束

微生物驅結束

圖４．８二元復合體系將粘附在巖石表面的油膜狀殘余油驅走
Ｆｉｇｕｒｅ ４．８ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｊｌ ｆｉｌｍ ａｔｔａｃｈｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ，

ｗｈｉｃｈ瀨ｄｉｓｐｌａｃｅｄ

ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

人慶石汕學院壩小塒究生學位｜＝倉文

水驅結束

微生物驅結束

圖４．９－－元￥＿６－體系將殘余油分散成油滴、拉成油絲向前移動
Ｆｉｇｕｒｅ４．９ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｉｌ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｔｏ ｄｒｏｐｌｅｔｓ， ｐｕｌｌｅｄ ｔｏ ｓｉｌｋ ａｎｄ ｍｏｖｅｓ ｆｏｒｗａｒｄ

②能減小親油孑Ｌ隙介質的毛管阻力
在油濕孔隙介質中，毛細管力在水驅油時表現(xiàn)為阻力。由于二元復合體系可使油水界 面張力降低和使油對巖石表面潤濕接觸角增加，所以符合體系可大大地減少毛細管阻力。 同時，由于復合劑的粘度比普通注入水的粘度要高，流度比得到了有效的控制，使二元體 系可進入半徑更小的而普通水原先進不去的喉道，提高了驅油效率，見圖４．１０。

水驅結束

微生物驅結柬

圖４．１ ０二元復合體系進八水原來進不去的細喉道
Ｆｉｇｕｒｅ４．１０ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｎ ｔｈｒｏａｔｓ ｔｈａｔ ｉｓ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ— ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃａｎ’ｔ ａｌｌｏｗ ｗａｔｅｒ ｂｅｆｏｒｅ

③可驅替出盲端殘余油
由于復合體系的協(xié)同效應，且復合體系鹽的濃度較低，隨著驅替液注入量的增加，復 合體系可以改變吸附在巖石表面的油溶性物質在水中的溶解度而解吸ｉ又因復合體系、驅 替劑具有粘彈性，其離心拉伸作用使驅油效率有較大幅度的提高。圖４．１１顯示了二元復合

第４章微生物驕汕數(shù)值模擬腳用

體系驅替肓狀殘余油的結果。

水驅結束

微生物驅結柬 圖４．１１二元復合體系驅替盲狀殘余油

Ｆｉｇｕｒｅ４．１１ Ｓｔａｔｕｓ ０２ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｉｌ ｔｈａｔ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

④可使原油乳化
由于表面活性劑可是原油乳化且復合體系為水溶液物質，所以，二元復合體系驅油 時可使殘余油形成大量的水包油型乳狀的小油珠，見圖４．１２。這些乳化的小油珠不易再粘 附在巖石表面，隨復合劑攜帶著通過孔隙介質，提高了驅油效率。

水驅結柬

微生物驅結柬

圖４．１ ２二元復合體系使殘余油形成大量的水包油型小油珠
Ｆｉｇｕｒｅ４．１２ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｎｕｍｅｒｏｕｓ ｏｉｌ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｆ ｏｉｌ—ｉｎ－ｗａｔｅｒ ｔｈａｔ ｉｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｉｌ ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

４．４歷史擬合
在油減數(shù)值模擬過程中，通過歷史擬合，可以再現(xiàn)油藏開發(fā)過程，從而進一步正確分 析汕減油水動態(tài)關系，正確認識油減連通情況合地質、流體特性，因此成為油減工程師進

大慶石汕學院壩二卜研究生學位論文

行油藏開發(fā)的重要手段【”Ｊ。 在本次模擬研究中，先進行了地址儲量的歷史擬合。然后，對產量和含水率進行了擬 合，在擬合過程中，不同開發(fā)階段，分別對全區(qū)和單井注采情況進行了對比分析。通過這 次數(shù)值模擬的動態(tài)擬合分析，清楚了浚井組區(qū)域的油水流動關系，注水驅替情況和地層剩 余油分布。 １、地質儲量的擬合 根據(jù)資料，地址儲量為２．７８×１０４萬噸，模擬儲量２．８０ｘ１０４萬噸，相差０．７％。產油、 含水相差分別為０．６％合１．５％。達到了歷史擬合的要求。 ２、生產指標（產量和含水率）的擬合 本次擬合采用定油求產方式，主要擬合的動態(tài)指標為全區(qū)和單井的產量與含水，從擬

合結果綜合來看，全區(qū)產量以及含水的擬合精度較高，單井產量擬合情況好于單井含水擬 合情況。在擬合過程中，對邊界部分井參數(shù)局部調整，均達到了歷史擬合的要求。
（１）全區(qū)模擬 在模擬過程中，對整個區(qū)塊的開發(fā)指標，如注采速度、累積注采量、含水率、采出程 度等進行了歷史擬合，并將各項模擬指標與實際指標進行對比。 經過動態(tài)擬合與分析表明，全區(qū)累積產液、全區(qū)綜合含水率與實際分別相差２．９５％和 ２．１９％。達到了歷史擬合的要求。 （２）單井模擬

單井模擬含水率與實際含水率曲線對比見圖６．１３和圖６．１４。模擬結果表明，單井含水 率擬合情況較好，含水率整體相差小于５．０％。單井產量擬合情況較好，整體相差小于１．０
％。單井壓力擬合情況也能夠較好地與現(xiàn)有的單井壓力實測資料相符，達到了歷史擬合的 要求。

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∞旨：盯伯舳∞蚰如孫加０● 拄 圖４．１ ３

十實際。
７－２０－Ｊ６５４井實際含水率與模擬含水率對比

４－Ｂ４１井實際含水率與模擬含水率對比
ｏｆＷｅｌｌ
４?Ｂ４１

圖４．１４

Ｆｉｇｕｒｅ４．１３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｗａｍｒｃｕｔ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅ

Ｆｉｇｕｒｅ４．１４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｖａｌｕｅ?ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅ ｏｆ、＾，ｅｌｌ ７．２０．Ｊ６５４

笫４章微生物驅汕數(shù)值模擬應用

３、剩余油飽和度分布特征 根據(jù)區(qū)塊數(shù)值模擬結果，從剩余油分布圖上可以看出，總體上，剩余油分布在井間，

各層的分布不均勻，并分布在地層滲透率較低、注入水波及不到的區(qū)域。在采出程度較高
的層位和井區(qū)，剩余油分布較少一些；生產井井剛密度較大的井區(qū)，剩余油較少。而儲量 動用程度較小的井區(qū)，剩余油分布則較多，油水井分布較少的區(qū)塊，剩余油分布也較高。

４．４微生物驅油方案數(shù)值模擬結果
１、參數(shù)優(yōu)化 首先根據(jù)室內微生物生長一般實驗規(guī)律，利用本次產表活劑微生物、產聚合物微生物 室內物化實驗、驅替實驗結果。結合吉林、大港油田微生物驅油的經驗對微生物驅油特性 參數(shù)進行了篩選，使其更符合實際。 ２、模擬計算 微生物驅油、調剖是目前高含水期油田提高采收率的經濟、有效的方法之一。國內外 室內實驗和礦場試驗表明，微生物驅油、調剖可以獲得較大的經濟效益。吉林、大港油田 現(xiàn)場試驗就取得了可喜的效果。證明微生物驅油是可行的。

本次根據(jù)室內研究結果，利用微生物驅油組分模型模擬器，對本井組微生物驅油進行
了優(yōu)化設計和可行性分析，從而為下一步現(xiàn)場試驗提供依據(jù)。 為了更好的模擬以取得較佳的技術經濟可行方案，特設計不同段塞濃度、注菌量條件

下的模擬方案。方案１３～３０是模擬用菌量相同，不同菌濃度的驅油效果。方案３２～６７是
模擬小段塞不同菌濃度的驅油效果。 （１）方案設計 １、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ２、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度３６０ ｄ，再注水。 ３、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度５４０ ｄ，再注水。 ４、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度７２０ ｄ，再注水。 ５、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度９００ ｄ，再注水。 ６、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度１０８０ ｄ，再注水。 ７、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ８、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度３６０ ｄ，再注水。 ９、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度５４０ ｄ，再注水。 １０、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度７２０ ｄ，再注水。 １１、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度９００ ｄ，再注水。 １２、注產聚合物菌１５ ｄ，然后注產表活劑菌５％菌濃度１０８０ ｄ，再注水。 １３、注產表活劑菌５％菌濃度１８０ ｄ，再注水。

人慶石汕學院砸．㈠¨究生學位論文

１４、注產表活劑菌５％菌濃度３６０ ｄ，再注水。 １５、注產表活劑菌５％菌濃度５４０ ｄ，再注水。 １６、注產表活劑菌５％菌濃度７２０ ｄ，再注水。 １７、注產表活劑菌５％菌濃度９００ ｄ，再注水。 １８、注產表活劑菌５％菌濃度１０８０ ｄ，再注水。 １９、注產表活劑菌４％菌濃度２２５ ｄ，再注水。 ２０、注產表活劑菌４％菌濃度４５０ ｄ，再注水。 ２１、注產表活劑菌４％菌濃度６７５ ｄ，再注水。 ２２、注產表活劑菌４％菌濃度９００ ｄ，再注水。 ２３、注產表活劑菌４％菌濃度１１２５ ｄ，再注水。 ２４、注產表活劑菌４％菌濃度１３５０ ｄ，再注水。 ２５、注產表活劑菌３％菌濃度２９９ ｄ，再注水。 ２６、注產表活劑菌３％菌濃度５９８ ｄ，再注水。 ２７、注產表活劑菌３％菌濃度８９７ ｄ，再注水。 ２８、注產表活劑菌３％菌濃度１１９６ ｄ，再注水。 ２９、注產表活劑菌３％菌濃度１７９４ ｄ，再注水。 ３０、注產表活劑菌３％菌濃度２３９２ ｄ，再注水。 ３１、水驅 ３２、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度３０ ｄ，再注水。 ３３、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度６０ ｄ，再注水。 ３４、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度９０ ｄ，再注水。 ３５、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度１２０ ｄ，再注水。 ３６、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度１５０ ｄ，再注水。 ３７、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌２％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ３８、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活荊菌３％菌濃度３０ ｄ，再注水。 ３９、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌３％菌濃度６０ ｄ，再注水。 ４０、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌３％菌濃度９０ ｄ，再注水。 ４１、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌３％菌濃度１２０ ｄ，再注水。 ４２、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌３％菌濃度１５０ ｄ，再注水。 ４３、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產袁活劑菌３％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ４４、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌４％菌濃度３０ ｄ，再注水。 ４５、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌４％菌濃度６０ ｄ，再注水。 ４６、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌４％菌濃度９０ ｄ，再注水。 ４７、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌４％菌濃度１２０ ｄ，再注水。 ４８、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活荊菌４％菌濃度１５０ ｄ，再注水。

第４幣微生物驅油數(shù)他｛！】：！擬Ｊ，＇，ｉ Ｊ１

４９、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌４％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ５０、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度３０ ｄ，再注水。 ５１、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度６０ ｄ，再注水。 ５２、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度９０ ｄ，再注水。 ５３、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度１２０ ｄ，再注水。 ５４、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度１５０ ｄ，再注水。 ５５、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌１％菌濃度１８０ ｄ，再注水。 ５６、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌Ｏ．５％菌濃度３０ ｄ，再注水。 ５７、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度６０ ｄ，再注水。 ５８、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度９０ ｄ，再注水。 ５９、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度１２０ ｄ，再注水。 ６０、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度１５０ ｄ，再注水。 ６１、注產聚合物菌７ ｄ，然后注產表活劑菌Ｏ．５％蔚濃度１８０ ｄ，再注水。 ６２、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活劑菌Ｏ．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌０．５％菌濃度９０天，再注水。 ６３、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌１％菌濃度９０天，再注水。 ６４、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌２％菌濃度９０天，再注水。 ６５、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌３％菌濃度９０天，再注水。 ６６、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活荊菌Ｏ．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌４％菌濃度９０天，再注水。 ６７、第一年注產聚合物菌７天，然后注產表活劑菌０．５％菌濃度９０天，然后注水，第 二年再注產表活劑菌５％菌濃度９０天，再注水。 （２）大段塞模擬研究 ①段塞尺寸大小對驅油效果的影響 計算結果表明，微生物驅油存在最佳段塞，對于注入５％菌濃度１０８０天時，采出程度 較高，見表５—１０；注４％菌濃度１３５０天時較佳，見表５—１１；注３％菌濃度２３９２天時較 高，見表５—１２。在不同段塞濃度下與不同段塞大小比較可以看出高濃度比的濃度的驅油 效果要好。同一濃度下，較小段塞驅油效果變差。

火慶石汕學院砸：㈠葉究生學位渣文

表４－１ ０段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４—１０ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ＯＯＩＰ
Ｏｎ

方

案
１３ １４ １５ １６ １７ １８

注入菌濃度／（ｗｔ％）
５．Ｏ ５．Ｏ ５．Ｏ ５．０ ５．Ｏ ５．０

注入段塞時間／ｄ
１８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０

到２０１１：阽時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
７４０９３ ７８６４５ ８２３１０ ８６６９２ ９０５４５ ９４２９３

表４一兒段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－１１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ
Ｏｎ

方 案
１９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４

注入菌濃度／Ｍ％）
４．０ ４．０ ４．０ ４．Ｏ ４．０ ４：０

注入段塞時間／ｄ
２２５ ４５０ ６７５ ９００ １１２５ １３５０

到２０１１粘時累積采油ｔ／ （從２００２年７月起ｍｅｔ［驅油）
７３５７６ ７７５６０ ８１３１６ ８５０７６ ８８７８５ ９２４２０

表４－１２段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－１２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉＩ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ
ｏｎ

方 案
２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０

注入菌濃度ｌ（ｗｔ％）
３．０ ３．０ ３．Ｏ ３．０ ３．０ ３．０

注入段塞時間，ｄ
２９９ ５９８ ８９７ １１９６ １７９４

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
７２９０８ ７６９２５ ８０４９２ ８４２５７ ８７３４２ ９１０６８
．

２３９２

②段塞濃度不同對采出程度的影響
模擬計算結果表明，注入微生物菌濃度不同對微生物驅油的效果有直接的影響，濃度 高比濃度低好，在微生物菌用量相同的條件下對該井組選擇注入濃度５％較好。 表４－１ ３段塞濃度不同對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－１３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

方 案
１６ ２２ ２８

注入菌濃度／（ｗｔ％）
５．Ｏ ４．Ｏ ３．Ｏ

注入段塞時間／ｄ
７２０ ９００ １１９６

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
８６６９２ ８５０７６ ８４２５７

第４章微生物驅汕數(shù)值模擬應用

注菌結構對驅油效果也有明顯的影響，從設計方案１～１２模擬結果表明，其結構為注

產聚合物菌７天，然后注５％濃度菌７２０天，再注水。驅油效果較好。到２０１１年底可比水
驅油增油２２７９７噸，最高含水下降１４．８％。同等｝卡ｊ量下，增油比段塞菌濃度４％的高７．６３ ％，比段塞菌濃度３％的高１１．９５％。由此看出，高菌濃度注入效果好。

⑧產聚合物菌先期段塞注入對微生物驅油效果的影響
當注產聚合物菌先調剖時，后續(xù)注入產表活劑菌，然后再注水，模擬結果表明，先調 剖再進行微生物驅效果最好，見表４一１４。其中注產聚合物菌７天先調剖方案較好，注產 聚合物菌１５天先調剖方案并不比注產聚合物菌７天先調剖方案明顯增油，其增油效果相 當，因此，選擇注產聚合物菌７天先調割方案。而方案４注入產聚合物菌７天先調剖后， 注入產表活劑菌７２０天方案較佳。 表４—１４段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４．１４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ＯＯＩＰ
ｏｎ

方案
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２

注入產聚合 物菌時間／ｄ
７ ７ ７ ７ ７ ７ １５ １５ １５ １５ １５ １５

注入菌濃度 ，（ｗｔ％）
５．０ ５．Ｏ ５．０ ５．Ｏ ５．Ｏ ５．０ ５．０ ５．０ ５．Ｏ ５．０ ５．０ ５．ｏ

注入段塞時間／ｄ
１８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０ １８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
７５４９２ ８０３６７ ８４９５０ ８８７５３ ９２５７５ ９６０２８ ７５８２１ ８０８２７ ８５５７６ ８９３４７ ９２９８３ ９６６２９

④微生物驅油效果分析 大量模擬計算表明，微生物驅油明顯可以提高原油的采收率，到２０１１年１月方案４ 微生物段塞驅累積采油為８８７５３ ｔ，水驅為６３８９５ ｔ。微生物驅比水驅增油２４８５８ ｔ。由此可 以看出，微生物驅油方案的實施是可行的，見表４－－１５。
袁４—１ ５微生物驅與水驅產油量比較
Ｔａｂｌｅ４—１５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｉｎｇ

方案

注入產聚合 物菌時間／ｄ
７ Ｏ ０ Ｏ

注入菌濃度 ／（ｗｔ％、
５．０ ５．０
‘

注入段塞時間／ｄ
７２０ ７２０ ９００ １１９６

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｔａｂｏｒ驅油）
８８７５３ ８６６９２ ８５０７６ ８４２５７ ６３８９５

４

１６ ２２ ２８ ３ｌ

４．０ ３．０

水驅

水驅

水驅

人慶年Ｉ汕學院壩小圳究生學位論文

（３）小段塞模擬研究 方案３２～６７是模擬小段塞不同菌濃度的驅油效果。 ①段塞尺寸大小對驅油效果的影響 計算結果表明，微生物驅油存在最佳段塞，對于注入２％菌濃度９０～１２０天時增油幅 度較高，見表４—１６；注３％菌濃度９０～１２０ ｄ時效果較佳，見表４—１７；注４％菌濃度９０～
１２０

ｄ時效果較佳，見表４—１８。在不同段塞濃度下與不同段塞大小比較可以看出高濃度比

低濃度的驅油效果要好。其中低菌濃度Ｏ．５％、１．Ｏ％時增油效果相對較少。
表４－１６段基尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４—１６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ＯＯＩＰ
ｏｎ

方 案
３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７

注入菌濃度 ／（ｗＩ％）
２．Ｏ ２．０ ２．０

注入段塞時間
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
６４４２５

增油／ｔ
Ｓ３０ １９３７ ３３４２ ５０９８ ６０８７ ６７２９

６５８３２
６７２３７ ６８９９３

２．０
２．０ ２．０

６９９８２
７０６２４

表４－１７段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－１７ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ

ｇｅｏｒｆｔｅ田Ｏｉｌ

方 案
３８ ３９ ４０ ４１

注入菌濃度 （ｗｔ％）
３．０ ３．Ｏ ３．ｏ ３．Ｏ ３．Ｏ ３．０

注入段塞時間
，ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｎｌｅｏｒ驅油）
６４５７９ ６６１２４

增油／ｔ
６８４ ２２２９ ４４０８ ５９４０

６８３０３
６９８３５

４２
４３

６９９２０
７１５１６

６９２５
７６２１

表４－１ ８段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－１８ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｇ ｇｅｏｍｅｌｒｙ
ＯＥＩ

方 案
４４ ４５ ４６ ４７ ４８ ４９

注入菌濃度 ，（叭睨●
４．０ ４．Ｏ ４．０ ４．０ ４．０ ４．０

注入段塞時間
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘時累積采油ｔ／ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
６４７３４ ６７０２７ ６８８４６ ７０７８５ ７１８３０ ７２６３８

增油／ｔ
８３９ ３１２３ ４９５１ ６８９０ ７９３５ ８７４３

批４章微：｝二物驅｝ｉ】ｉ數(shù)㈣葵擬心用 表４－１ ９段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４—１９ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ Ｉ，ａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａ［ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ
Ｉｏ Ｏｉｌ

００１Ｐ

ｊＩ

案
５０ ５１ ５２ ５３ ５４ ５５

注入黼濃度 ／（ｗｔ％）
１．Ｏ １．Ｏ １．Ｏ １．０ １．Ｏ １．０

注入段塞時間
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１ ｌ粘時累積采７ｔｌｌ／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｆ驅油）
６４０２５ ６４５３２ ６５５２７ ６６８９３ ６７６８２ ６８３６１

增｝￥／ｔ
１３０ ６３７ １６３２ ２９９８ ３７８７ ４４６６

表４—２０段塞尺寸大小對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－２０ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ
ｏｎ

方 案
５６ ５７ ５８ ５９ ６０ ６１

注入菌濃度 ／（ｗｔ％）
０．５ Ｏ．５ ０．５ ０．５ ０．５ Ｏ．５

注入段塞時間
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘時累積采油，Ｉｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
６３９９８ ６４２８３ ６４６７５ ６５１９２ ６６０３５ ６６７２４

增油／ｔ
１０３ ３８８ ７８０ １２９７ ２１４０ ２８２９

②段塞濃度不同對采出程度的影響
模擬計算結果表明，注入微生物菌濃度不同對微生物驅油效果有直接的影響，濃度高 要比濃度低好，其中微生物菌注入濃度２％～４％較好。
表４—２１段塞濃度不同對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４—２１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ｏｎ

ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ

方 案
５８ ５２ ３４ ４０ ４６ ３１

注入菌濃度 ／（ｗｌ％）
０．５ １．０ ２．０ ３．０ ４．０

注入段塞時間
，ｄ ９０ ９０ ９０ ９０ ９０

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
６４６７５ ６５５２７ ６７４３７ ６８３０３ ６８８４６ ６３８９５

增油／ｔ
７８０ １６３２ ３５４２ ４４０８ ４９５１

水驅

水驅

注菌結構對驅油效果也有明顯的影響，從設糾‘方案３２～６１模擬結果表明，方案３４、 ４０即注入菌濃度２％～４％驅油效果較好。到２０１１年底可比水驅增汕３０００～５０００ ｔ，最高 含水下降１０．３％。在同注入時間條件下，增油比段塞菌濃度４％的略高，但用菌濃度２％、 ３％０的驅油效果也較好。其產出投入比以菌濃度２４、３％ｏ、４％的分別約為：１．７７、１．４６、
１．２３。

人慶心油學院砸．１：聊『究生學位論文

③多級段塞對采出程度的影響
方案６２～６７是對微生物年注入３個月，共進行２年的微生物驅油效果，模擬計算結 果表明，注入微生物菌濃度不同對微生物驅油效果有直接的影響，濃度高要比濃度低好， 其中微生物菌注入濃度２％－－４％較好。

表４－２２段塞濃度不同對采出程度的影響
Ｔａｂｌｅ４－２２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

方 案
６２ ６３ ６４ ６５ ６６ ６７ ３１

注入菌濃度 ／（ｗ￡％）
０．５ １．Ｏ ２．０ ３．０ ４．０ ５．０

注入段塞時間
／ｄ ９０＋９０ ９０＋９０ ９０＋９０ ９０十９０ ９０＋９０ ９０＋９０

到２０１１粘時累積采油／ｔ （從２００２年７月起ｍｅｏｒ驅油）
６５３３２ ６７２４０ ７０１４８ ７１４２１ ７２０８９ ７２５５８ ６３８９５

增油／ｔ
１４３７ ３３４５ ６２５３ ７５２６ ８１９４ ８６６３

水驅

水驅

模擬結果表明，其結構為第一年注產聚合物菌７天，然后注微生物９０天，然后注水
第二年注微生物９０天，在注水。到２０１１年底可比水驅增油５０００－－６０００噸，最高含水下降 ９．７％。在同注入時間條件下，增油比段塞菌濃５％的最高，用菌濃２％、３％的驅油效果也 較好。其產出投入比用菌濃２％、３％、４％、５％分別約為：１．５６、１．２６、１．０２、Ｏ．８７。

４．６微生物驅油注入方案的確定
１、注入方案的原則ｆ３７】，【３８１

依據(jù)油層條件、水井注入情況擬采用弱凝膠（高粘度表活劑或聚合物溶液）作堵劑進
行調剖，以調整吸水剖面提高充滿度為主，盡可能少升高注入壓力。其理由有：

①注入井注入能力不強
目前試驗區(qū)３口注入井平均注入壓力為１３．２６ ＭＰａ，平均單井曰注量７３ ｍ３，注入強度
１１．１２

ｍ３／（ｄ．ｍ），平均視吸水指數(shù)Ｏ．８４ ｍＳ／（ｄ?ｍ?ＭＰａ），平均砂巖厚度２３．１ｍ，平均有效厚 表４－２３微生物試驗區(qū)注入井生產狀況統(tǒng)計袁
Ｔａｂｌｅ４－２３ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ

度６．６ｍ（見表４—２３）。
ｔｈｅⅫｅｃｆｉｏｎ 注入強度
／ｍ １０ｒ３７ ８．０４ ２１．３９ １１．１２ １１．１２

井號 南７－２０．水６５３ 南７．２０．丙６５５ 南７．２１．水６５５ 合計
平均

砂巖厚度
／ｍ ２１．８ ３４．２ １３．４ ６９．４ ２３．１

有效厚度
５．４ １０．７ ３．６ １９．７ ６．６

注入壓力
／ｍ １３．３ １４．１ １２．３８

注入量
／ｒｎ【

視吸水指數(shù)／ ｍ３／（ｄ?ｍ?。。ＭＰａ）
Ｏ．７８ ０．５７ １．７３ ０．８４ ０．８４

５６ ８６ ７７ ２１９

１３．２６

７３

第４章微生物驅油數(shù)值模擬應用

②ｉ吸水剖面差異不太大 由３口井的吸水剖面看，都是多層ｆ及水，單層吸水比例一般在２０％以下，只有南７—２０一 丙６５５井的Ｓ３１０ａＣ相對吸水量為３８，４３％。并且，吸水多的層為好出油層，堵死部分層會 影響產量。 由以上情況分析，確定注入方案的原則為：弱凝膠調剖堵水，充分發(fā)揮水驅油作用， 進行有限度的微生物驅油。 ２、微生物（Ｂｓ菌液）注入量的確定 根據(jù)弱凝膠調剖后所得充滿度，結合實驗得到最佳投入產出比條件下，理論計算的驅 油劑用量最佳值為Ｏ．０２Ｖｐ，注入量為：

功×Ｏ．０２＝６．２３ｘ１０４×Ｏ．０２＝１２４６ｍ３
考慮試驗區(qū)滲透層聯(lián)通情況，波及系數(shù)�。保常⑷肓繛椋矗保� ｍ３�？紤]二廠資金投入 能力，總體注入量初定為４００ ｍ３左右。 ３、微生物注入濃度的選擇

假設注入濃度為２％，需實際注入天數(shù)：４００／（２１９ｘ０．０２）＝９１（ｄ）； 假設注入濃度為３％，需實際注入天數(shù)：４００／（２１９ｘ０．０３）＝６１（ｄ）；
由數(shù)值模擬結果知：２％濃度，注入９０天，增油３３４２ｔ，每噸菌液增油８．４８ｔ／ｍ３；３ ％濃度，注入６０天，增油２２２９ｔ，每噸菌液增油５．６５ｔ／ｍ３。故選擇２％濃度注入。另外根 據(jù)段塞濃度不同對采出程度的影響的數(shù)值模擬結果，在同樣注入９０天段塞的情況下，２％ 濃度的每噸增油８．９９ｔ／ｍ３，也高于３％濃度的每噸增油７．４５ｔｉｍ３的效果。 ４、注入方式的確定 在現(xiàn)實條件下，微生物驅油要充分發(fā)揮微生物洗油和水推油作用，試驗期暫定為３年， 分兩大段塞注入，２００２年注入２００ｔ左右，２００３年注入２００ｔ左右。每年注入９０天。 ５、經濟效果分析

①由數(shù)值模擬結果知，２％濃度，兩段塞注入，投產出比為１：１．５６。按投入產出比１：
１．５計算，兩年注入菌液４００ｔ，共增產原油應為６０００ｔ。數(shù)值模擬結果有效期為２．５年。我 們�。保的暧嬎�，單井日增油應為６０００／（１２ｘ３０ｘ１８）＝ｏ．９３（ｔ／ｄ）。再扣除遞減率，實際投入 產出比爭取達到２以上。 ②中心井采收率 由數(shù)值模擬計算結果，中心井（南７—２０檢６５４）每天增油１０ｔ以上，實際平均日增油 按２ｔ／ｄ計算，兩年增油２
１４４０／２．７８×１０４：０．０５１２＝５．１２％。
ｘ

３０

ｘ

２４＝１４４０（ｔ），可提高原油采收率為：

人慶彳陽｝ｊ學院壩｝‘訓究生學位滄文

表４—２４微生物試驗區(qū)注入數(shù)據(jù)表
Ｔａｂｌｅ４—２４

Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｄａｔａ ａｌ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

南７—２０一山６５５ 南７．２０．水６５３

父
牟區(qū)

托力／ＭＰａ 第一段 幫二段 第二段 寥后 尜前 采后 段寨 日前 ２００２年 ２００３自： ２００３年
第一
刖

洋卜墼ｆ擊
第一段ｌ第二段 第二段 塞岳ｌ船前 塞后 段采 目前 ２００２年ｂ００３年 ２００３《
第一
刪

１０月
１３

６ｊ：丁
．１２

８月
１２１ １１＂９ １２，６ １２９ １１．５ １４．２ １２．９

１０月
８３ ８５ ８３ ２５ｌ

６月
８３ ６１ ９０ ２３４

８月
８０ ６１ ７７ ２１８ ７３
７１

視吸水指數(shù)／ｍ３／ｆｄ?ｍ?ＭＰａ） 笫一段 第二段 第二段 基后 寨前 箍后 段勰 日前 ２００２矩 ２００３笠 ２００３盆 前
箱一 ｌＯ月
０．５８ ｌｆ２１ １ ８６ １．０

６月

８月

１３．１ １３．６ １２．５ １３．１

５

５

８１ ９７ ７９ ２５７

０．５８ １．３３ １．７７ １ ０

０ ６２ ０．９０ １．８５ ０．９３

０．６２ ０．９５ ０．７０ ０．９１

０．５３ １．１４ １．６６ ０．９０

１２．０ １３４ １３．０

１２．５ １３ ５ １２ ８

南７．２１冰６５５

８５ ２２９

１２２

４．７礦場微生物驅油試驗結果及其分析
４．７．１試驗效果評價 在試驗過程中，對試驗區(qū)３ １３注入井進行淺調，南７－２１－水６５５井￥ｔｑＬ、分層注入， 這些措施對試驗效果起到積極作用，但由于淺調時３ １３注入井共用１０００ｍｇ／Ｌ聚合物溶液 １５ｍ３，平均單井５ ｍ３，聚合物用量少，南７—２卜水６５５井補孔后新動用油層有效厚度０．６ｍ， 油層動用厚度小，因此試驗效果評價中未考慮措施效果。在試驗過程中，試驗區(qū)采出液菌 數(shù)由注入前的１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ最高升至１０５ｃｅｌｉ／ｍｌ，說明微生物菌與過渡帶油層適 應性良好。通過各種測試和監(jiān)測資料分析表明微生物驅油效果明顯【３９ｌ。 １、注入壓力下降，視吸水指數(shù)上升 試驗區(qū)注入微生物后，注入壓力由試驗前的１３．ｉＭＰａ最低降至１２．０ＭＰａ，下降１．１
ＭＰａ，

降幅為８．４％；視吸水指數(shù)由試驗前０．８６ ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ）．．Ｅ升至０．９５ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ、，

上升０．０９ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ）。采出液監(jiān)測資料表明，試驗區(qū)注微生物后各采出井的ｐＨ值下
降，中一ＩＩ，井ｐＨ值由８．２８最低降至７．７ｌ，下降了０．６７。說明微生物菌液注入地層后，與

巖石表面吸附的膠質、瀝青質和重質組份發(fā)生作用，從麗起到減小毛管力，疏通孔道，減 小滲流阻力的作用。注完微生物后２個月，注入壓力開始回升，視吸水指數(shù)下降。
表４～２５微生物試驗區(qū)采出液ｐＨ值變化情況
Ｔａｂｌｅ４－２５ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ

試驗 ２００２年ｌＯ １２００２年１２ ２００３矩１ ２００３妊３ ２００３矩５ ２００３年８ ２００３年１０ 前 月 月 月 月 月 月 月 南７。１０．丙６５３｜８．５８ ８．４１ ８ ３７ ８．３５ ８．２１ ８．４１ ８．８３ 井號

南７－２０．檢６５４１
南７．２０．水６５６ 南６－４．丙４１
南７．２．丙４４ 南７．２１一丙６５４ 全兩

８．３８ ８．４３ ８．０７ ８．３１ ８．４０ ８．３６ ８．３８

８．３７ ８．１７ ８．１７ ８．２３ ８．４３ ８．３０ ８ ３７

７．９４ ８ ２０

８．１６ ８．３７ ７．８３ ８．２ｌ ８．３７ ８．２２ ８ １６

７．７１ ８．３０ ８．２ｌ ８．００ ８．１８ ８．０８ ７ ７１

７．８ ８．４７ ８．６８

８．２９ ８．３７ ８．５６ ８．４１

８．７１ ８．６９ ８．７６ ８．８４ ８ ８ ９６ ８０

７．８９ ８ １７

８．２７ ８．１４ ７．９４

８．６８ ８．３７ ７．８

８．５０ ８．４２ ８ ２９

中心計隔

８．７１

２、微生物注入油層后能夠改善剖面，提高油層動用程度 微生物菌液注入油層后，可解除井底周圍的堵塞，增加吸水厚度，進而提高油層動用 程度。對比注微生物前后３口注入井的吸水剖面，注微生物后吸水有效厚度增加６．９ｍ，吸 水有效厚度比例為７６．１％，增加３５個百分點，中心井南７—２０一檢６５４井注微生物后Ｓ ＩＩ ２—３油層得到動用，產液有效厚度增加了０．８ｍ，產液有效厚度比例為９４．４％，增加２２個 百分點。注入產出剖面得到改善。

表４—２６注微生物前后試驗區(qū)注入井和中。井剖面變化數(shù)據(jù)表
Ｔａｂｌｅ４－２６ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ

ｉｒｌｊｅｃｔｉｏｎ

ｗｅｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ

ｗｅｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ ａｒｅａ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ

井號 南７．２０．水６５３ 南７－２０一丙６５３ 南７．２１．水６５５ 合計

注入井 吸水有效厚度（ｍ） 注微生物前 注微生物后
３．７ ３．０ １．４ ８．１ ５．１ ７．２ ２．７ １５．０

差值
１．４ ４．２ １．３ ６．９

吸水有效厚度比例（％） 注微生物前 注微生物后 差值
６８．５ ２８．０ ３８．９ ４１．１ ９４．４ ６７．３ ７５．５ ７６．１ ２５．９ ３９．３ ３６．１ ３５．Ｏ

中心井

３、試驗區(qū)日產液、目產油上升，綜合含水下降 從原油物性監(jiān)測結果分析，試驗區(qū)采出原油中輕烴組份都有不同程度的增加，試驗區(qū) ∑Ｃ。／∑Ｃ：。由１．３４上升到１．７５，上升了３０．６％。中心井∑Ｃ：。／∑Ｃ：：由１．４６最高上升到

１．８０，上升了２１．４％。試驗區(qū)原油粘度由４９．ＯｍＰａ．Ｓ最低降至２１．１ｍＰａ．Ｓ，下降了５６．９４％。
說明微生物可降解原油中的重質組份，使輕質組分增加，改善原油的流動性能ｆ４０】。
表４—２７試驗區(qū)采出原油粘度統(tǒng)計表
Ｔａｂｌｅ４－２７ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ
ａｒｅａ

井號 南７－１０一丙６５３ 南７．２０．檢６５４ 南７－２０－水６５６ 南７－２１．丙６５４ 南７．２１．丙６５６ 南６－４．丙４１ 南７．２．丙４４ 平均

原油粘度 ２００２年９月 ２００２年１０月 ２００２年１２月 ２００３年１月 ２００３年２月 ２００３年３月 ２００３年４月
３３．７６ ５５．００ ７８．００ ３４．０７ ６５．００ ４５．００ ３２．４６ ４９．０ ３５．３６ ３１．０２ ２３‘３８ ２９．８ ２１．１ ２２．１ ２２．５ ２２．２ ２９．５３ ２０．６４ ３９．１２ １９．９５ ２０．９３ ２５．０４ １６．６７ ２３．０８ ２２．１４ １７．９３ ２３．０６ ２２．８４ ２０．１３ ２８．５７ ２２．２３ ２０．３９ ２１．９２ ２１．１４ ２３．２６ ２４．５１ １６．４６ ２１．９４ ２１．４

試驗區(qū)注入微生物前日產液、日產油下降，含水上升。注微生物見效后，產液能力上 升，日產液由１９０ｔ增加到２５０ｔ，日增液６０ｔ，日產油由２６ｔ最高增加到３５ｔ，月增油９ｔ， 同產汕在２６ｔ以上穩(wěn)定了１８個月，綜合含水由８６．３％最低下降至８４％，下降２ ３個百分點。 試驗效果較為顯著的是２口基礎井，其中南６—４一丙４ｌ井注入微生物３個月后，日產液和

Ｆｌ產汕上升，綜合含水下降幅度大，Ｆｌ產液增加２２ｔ，門產油增加ｌｌｔ，含水卜，降１４．３個

｜，１分，＿，…河微生物持續(xù)有效。一ｌｑｘ，．Ｉ汕層條件好的叢礎Ｊ｝二，?卜心井注入微生物后見效滯后，
含水下降緩慢，注入微生物第二段塞期問達到效果最佳時期，日產液由２４ｔ最高上升到４４ｔ， Ｆ１增液２０ｔ，日產油由２ｔ上升到７ｔ，同增油５ｔ，綜合含水由９１．７％下降至８５．０％，下降 ６．７個百分點，較低含水穩(wěn)定５個月后，含水回升。目前綜合含水９２．４％，日產油量已恢 復試驗前水平。

表４—２８微生物試驗區(qū)全區(qū)生產數(shù)據(jù)表
Ｔａｂｌｅ４．２８ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｉｌｏｔ
ａｒｅａ

水驅結束時 井號 日產 液（Ｏ 南７－１０＿丙６５３ 南７－２０．檢６５４ 南７．加一水６５６ 南６．４．丙４１ 南７－２一丙４４ 南７．２１．丙６５４ 南７－２１一丙６５６
３５ ２４ ４ ４８ ５４ １０ １５

日產油最高班 ２００４年１０月 含水 含水 日產 含水 流壓 日產 日產 流壓 日產 日產 流壓 蠱 蠱 油（Ｉ） 率（％） （ＭＰａ） 液（Ｉ） 油（ｔ） （ＭＰａ） 液（Ｉ） 油（Ｉ） （ＭＰａ） （％） （％）
９ ２ １ ３ ５ ７４．３ ９１．７ ７５．０ ９３．８ ９０．７ ６０．Ｏ ８６．７ １．６ ２．７ １．８ ６．０ ３．０ １－３ １．６ ４３ ４４ ６ ７０ ５６ １０ ２１ １０ ７ ２ １４ １０ ５ ３ ７７．７ ８５．０ ７０．２ ７９．５ ８１．７ ５５．７ ８５．６ １．７ ３．９ ２．７ ３．５ ３．７ １．２ １．２ ２９ ２７ ２ ７３ ６３ ６ １３ ５ ２ ０ ８ ６ １ １ ８４．３ ９２．４ ９４．８ ８９．６ ９０．５ ７９．４ ９５．２ １．７ １．８ １．８ １．９ １．６ １．９ １．５

４
２

７

６

５

４

３

２

１

０

Ｃｌ

Ｃ４

Ｃ７

Ｃ１０

Ｃ１３

Ｃ１６

Ｃｉ９

Ｃ２２

Ｃ２５

Ｃ２８

Ｃ３１

Ｃ３４

Ｃ３７

Ｃ４０

巨亙亟巫三至互至三巫亙三至匭至曼巫衛(wèi)
圖４．１
５

南６—４一丙４１井烴組份變化曲線

Ｆｉｇｕｒｅ４．１５ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎＩ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｔ ｗｅｌｌ Ｓ６—４一Ｂ４１

互｝；４章微生物驅汕數(shù)值模擬成ｊ『Ｊ

７

６

５

４

３

２

１

Ｏ
Ｃｌ Ｃ４ Ｃ７ Ｃ１０ Ｃ１３ Ｃ１６ Ｃ１９ Ｃ２２ Ｃ２５ Ｃ２８ Ｃ３１ Ｃ３４ Ｃ３７ Ｃ４０

圖４－１ ６

南７－２ Ｏ－檢６５４井烴組份變化曲線

Ｆｉｇｕｒｅ４．１６ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｔ ｗｅｌｌ Ｓ７＿２０－Ｊ６５４

４、試驗區(qū)見到降水增油效果 截止２００４年１０月３１日，試驗區(qū)累積增油５７１４ｔ，中心井累積增油８３０ ｔ，提高采收 率３．０％，根據(jù)綜合含水上升趨勢，預計含水９８％時累積增油９０５ ｔ，提高采收率３．２６％。 根據(jù)水驅規(guī)律曲線，預計中心井含水９８％時累積增油９９０ｔ，提高采收率３．５６％。這兩種方

法計算的中心井增油量相近，說明中心井預計含水９８％時可提高采收率３．２６％以上。
５、試驗區(qū)經濟效益初步分析， 試驗區(qū)的投入費用與產出效益均截止到２００４年１０月底。 （１）總投入 由于試驗是在原水驅井上開展的，因此投入僅考慮藥劑費用、微生物注入工藝加工費 用和樣品檢驗費： 藥劑費用（微生物菌液）：２００萬元 注入工藝加工費用：２５萬元 檢驗費用：１７．１萬元 總投入：２４２．Ｉ萬元 （２）總產出 截止目前試驗區(qū)累積增油５７１４噸，噸微生物增油１４ｔ。油價按１２３８ 元／ｍＥ＇ｌ：ｔ‘算如下： 總產出：１２３８元／ｍＥ×５７１４噸＝７０７．３９萬元
６４

（３）投入產出比 投入產出比為：ｌ：２．９２ ４．７．２幾點認識 １、微生物取得降水增油效果，證明微生物驅油技術在薩南過渡帶油層條件下具有可行 性 試驗區(qū)注入微生物后，注入壓力下降，視吸水指數(shù)上升，油層動用程度提高，產液能 力上升，同產油增加，含水下降。截止２００４年１０月３１日，試驗區(qū)累積增油５７１４ｔ，中心 井累積增油８３０ ｔ，提高采收率３．Ｏ％，微生物驅油效果明顯，說明注微生物改善水驅開發(fā)

效果在薩南過渡帶油層條件下是可行的，可進一步擴大試驗規(guī)模論證微生物驅油的效果。
２、Ｂｓ微生物菌種與過渡帶油層配伍性良好，具有較好的適應性 試驗結果表明，Ｂｓ菌在過渡帶油層條件下可存活，采出液菌濃度達到１０５ｃｅｌｌ／ｍｌ，采 出液ｐＨ值下降，原油中輕烴組份增加，改善原油流動性能，調整層問矛盾，提高水驅開 發(fā)效果，證明Ｂｓ微生物菌種適合薩南過渡帶中、低滲透率油層。 ４．７．３存在問題及建議

１、試驗區(qū)各井連通狀況存在差異，驅油效果明顯不同。與注入井主吸水連通好的油
井效果明顯，中心井和２口基礎面積井油層發(fā)育較好，與周圍注入井有２個以上連通方向，

并且與注入井主吸水層連通厚度大，比例高，注微生物后見效早，綜合含水下降幅度大， 日增油高達１４ｔ，綜合含水下降９．８個百分點，目前仍保持微生物效果。而試驗區(qū)連通狀
況較差的井見效滯后，４口角共油層發(fā)育較差、單向連通、與周圍注入井主吸水層連通厚 度小，注入微生物第二段塞后開始見效，含水下降幅度小，下降４個百分點，日增油３ｔ。

以上數(shù)據(jù)說明在油層連通情況下，微生物驅改善水驅效果技術可行，因此，若今后再開展
微生物驅油試驗，應選擇連通狀況較好的井。
表４－２９試驗區(qū)連通油井的注入并層吸水比例表
Ｔａｂｌｅ４－２９ Ｓｃａｌｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌａｙｅｒｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｏｉｌ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ

＼．油井 水井＼
井號
南６．４．丙４ｌ 南７－２－丙４４ 南７－２０．檢６５４ 南７．１０．丙６５３
２ ２ ３ １ １ １ １

ｔｈｅ螄ｅｃｔｉｏｎ

ｗｅｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

南７－２０．水６５３ 連通有效

南％２０．丙．６５５ 連通有效 厚度（ｍ）
７

南７－２１．水６５５ 連通有效 厚度（ｍ）
１．６

連通方向

厚度㈣
５．１ ４．６ ３ １．３

比例（％）
６５．４ ５９．０ ３８．５ １６．７

比例（％）
９７．２

比例（％）

６１．５ ４２．３

５．９

８１．９

１．１

南７—２０一水６５６
南７．２１．丙６５４ 南７．２１一丙６５６

５．８

８０．６ Ｏ．２ ２．Ｏ ７．７ ７６．９ ７２．２

注入搪吸水比例（％）

９４．４

６７；３

鰳４章似生物驅汕數(shù)值模擬心』ｆＪ

綜 合 含 水
（％）

日 產

油
（ｃ）

圖４．１７試驗區(qū)連通狀況好與連通差的采出井日產油、含水變化曲線
Ｆｉｇｕｒｅ４．１７ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｏｉｌ
ｏｒ

ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ

ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｕｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｔ ｐｉｌｏｔ
５ｔｅａ

ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ

ｈａｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｔ ｔｈｅ

２、根據(jù)試驗方案設計，本試驗注入微生物菌液４００ｍ３，分２個段塞注入，用量少，影 響到微生物驅油效果評價，下～步研究微生物注入濃度、段塞用量大小、交替注入次數(shù)及

間隔周期的優(yōu)化，以提高驅油效果。同時研究調剖與微生物菌液驅油的聯(lián)作技術，可有效
的調整注入剖面，擴大波及體積，提高微生物驅油效率。

人慶石汕學院碩：ｊ二研究生學位論文

結論
１、微生物驅油技術能處理大面積的地層，增油效果顯著，這是微生物采油技術發(fā)展 的主要方向，能較大幅度地提高采收率。 ２、室內實驗表明，所選微生物與油藏環(huán)境具有良好的配伍性，能有效激活水驅后的 滯留油。 ３、選擇的包括組分運移方程、黑油模型、微生物動力學方程、滲透率降低模型和激 活滯留油模型的三維三相多組分流動數(shù)學模型能比較全面地描述微生物在多孔 介質中發(fā)生物理、化學和生物反應。 ４、礦場試驗表明，所選微生物在模擬油藏中具有較強的適應能力，使試驗區(qū)降水增 油幅度較大，試驗效果較好，可進一步擴大應用范圍。 ５、所選數(shù)值模擬軟件具有較強的計算能力和較高的準確性，能有效指導礦場試驗。

致謝
本論文是在賈振岐導師的悉心指導下完成的。在這個過程中，賈老師為我們創(chuàng)造了良 好的學習條件，定期給予指導，解決理論和實驗中的疑點，難點，鼓勵我們用開放型、發(fā) 散型、創(chuàng)新型思維來處理問題，引導我們進行創(chuàng)新，重視培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力。在此特別 對導師賈振岐教授表示感謝。 論文中涉及的實驗部分是在吳景春老師的指點下完成的，吳老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，敏 銳的觀察能力也使我受益匪淺。美國俄克拉何馬大學的Ｒ．Ｍ．Ｋｎａｐｐ教授和勞倫斯國家實 驗室的吳玉樹博士也給予了很大的幫助。在軟件的運行、調試過程中，大慶油田有限責任 公司采油一廠信息中心的孫彥玲給予了很多寶貴的建議。在此表達我對他們的深深的謝 意。

人慶鉑汕：‘≯院｛ｌ�。椋� Ｈ洲究生學位玲業(yè)

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Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｅ． Ｐｒｅｍｕｚｉｃ ａｎｄＡ．Ｗｏｏｄｈｃａｄ，ＶｏＬ ３９，（１９９３）：１７１—１８６．

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Ｅ Ｃｉｖａｎ－”Ｍ６ｄｅｌｉｎｇ ｏｆ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｄａｍａｇｅ

Ｄｕｅ ｔｏ Ｐｈｙｓｉｃａｌ

ａｎｄ

Ｃｈｅｍｉｃａｌ

Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｌｕｉｄｓ ａｎｄ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｒｏｃｋｓ，”ＳＰＥ ２２６５６，Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ６６ｔｈ Ａｎｎ． Ｃｏｎｆ．，Ｄａｌｉａｓ，ＴＸ，Ｏｃｔ．６－９，１９９１．

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Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ

ｏｆ

Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｉｎｓｔａｎｔ Ｃｏｆｆｅｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｔｔｒｉｔｉｏｎ，”Ｊ．ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖ０１．
６日

人從乍Ｉ汕學院ｆ，“卜１ｐ｝宄‘｝學位淪殳

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【１６１Ｃｉｖａｎ，Ｆ：”Ａ

Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄａｍａｇｅ ｂｙ Ｒｏｃｋ—Ｆｌｕｉｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ２１１８３，Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ
ａｔ

Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，”ＳＰＥ

ｔｈｅ

ＳＰＥ Ｌａｔｉｎ Ａｍｅｒｉｃａｎ

Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ

Ｅｎｇｉｎｒｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｒｉｏ ｄｅ Ｊａｎｅｌｒｏ，Ｏｃｔ．１４—１９，１９９０．

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Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｏｆ

Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ

Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｕｍａｎ

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Ｔｈｒｅｅ—Ｐｈａｓｅ Ｏｉｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｓ．ｗ

Ｂｕｊｎｏｗｓｋｉ：ＢＯＡＳＴ＇Ａ

Ｔｈｒｅｅ—Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ， Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｎｄ

Ｔｏｏｌ（Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１），Ｖ０１．Ｉ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ

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６１７—６２７．

ｏｆ

ａ

Ｍｉｃｅｌｌａｒ／Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ，”ＳＰＥＪ，（Ｄｅｃ．１９８４）

【２０］Ｌａｋｅ，Ｌ．ｗ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ
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Ｔｅｘａｓ ａｔ

Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，（１９８９）．

Ｓｃａｌｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｌｏｏｄｉｎｇ，Ｐｈ．Ｄ．Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ

Ａｕｓｔｉｎ，（１９８９）．
ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ａｎ

【２２］Ｃｈａｎｇ，Ｙ．Ｂ．：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

Ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，

Ｐｈ．Ｄ．Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｘａｓ ａｔ Ａｕｓｔｉｎ，（１９９０）．

【２３］Ｄｏｍｂｒｏｗｓｋｉ，Ｈ＿Ｓ．ａｎｄ Ｌ．Ｅ．Ｂｒｏｗｎｅｌｌ：’＇Ｒｅｓｉｄｕａｌ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｍｅｄｉａ，”

Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，４６，（１９５４）１２０７．
ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，”ＳＰＥ ２０４８０．

【２４］Ｉｓｌａｍ，Ｍ．Ｒ．：”Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ

Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ６５ｔｈ ＳＰＥ Ａｎｎ．Ｃｏｎｆ．，Ｎｅｗ Ｏｒｌｅａｎｓ，ＬＡ，Ｓｅｐｔ．２３—２６，１９９０

【２５１Ｌｅｏｎａｒｄ，Ｂ．Ｐ．：”Ｔｈｉｒｄ－Ｏｒｄｅｒ

Ｕｐｗｉｎｄｉｎｇ

ａｓ

ａ

Ｒａｔｉｏｎａｌ

Ｂａｓｉｓ ｆｏｒ

Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ

Ｄｙｎａｍｉｃｓ，”Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＡＴＡＣ一８３，Ｅｄｉｔｏｒ，Ｊ．Ｎｏｙｅ

ａｎｄ

Ｃ．

Ｆｌｅｔｃｈｅｒ，（１９８４）１０６—１２０． 【２６］Ｐｅａｃｅｍａｎ，Ｄ．ｗ：：”Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ
ｏｆ

Ｗｅｌｌ

Ｂｌｏｃｋ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｗｉｔｈ Ｎｏｎｓｑｕａｒｅ Ｇｒｉｄ Ｂｌｏｃｋｓ ａｎｄ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ

Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，”ＳＰＥＪ，（Ｊｕｎ．１９８３）５３１．５４３．

【２７］Ｍａｔｔａｘ，Ｃ．Ｃ．ａｎｄ ＴＸ，（１９９０）．

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Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｎｅｗ

ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ。Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ

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Ｙｏｒｋ，（１９７７）．
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ＴＲ一３１

［３０］Ｆｅｈｌｂｅｒｇ，Ｅ：”Ｌｏｗ?Ｏｒｄｅｒ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｔｏ

Ｓｏｍｅ

Ｐｒｏｂｌｅｍｓ，”Ｎａｔｉｏｎａｌ

Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ

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