一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法

专利检索2025-12-23  6


本发明属于油气田开发领域,特别是涉及一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法。


背景技术:

1、近年来,传统化学驱油剂(表面活性剂、聚合物等药剂)面临巨大的挑战,比如表面活性剂的地层吸附,聚合物的降解以及昂贵的药剂成本等都成为了传统化学驱油剂的应用限制条件。由于纳米材料在各行各业展现的优异性能,石油工作者也将纳米材料引用到油气田开发中。近年来,纳米流体驱油技术受到越来越多的关注,同时也发现纳米流体在驱油过程中具有很多的驱油机理:降低界面张力、改变岩石润湿性、降低原油黏度、乳化原油、稳定泡沫、产生结构分离压力等一系列驱油机理。以上纳米流体的机理对纳米流体驱油过程中的原油采收率发挥着重要的作用。

2、评价纳米流体提高原油采收率最直接的方法就是室内岩心驱替实验,通过模拟真实油藏环境、原油形成历史背景、生产技术次序等,明确纳米流体可提高原油采收率的幅度。调研发现,纳米流体岩心提高原油采收率的相关实验和研究有很多,影响纳米流体岩心提高原油采收率的影响因素有很多,包括纳米流体注入速度、纳米流体浓度、注入pv数、油藏渗透率、原油粘度、矿化度、温度等多种影响因素,常规的方法就是控制变量法或单因素分析法,即选定一个影响因素为变量,其他保持不变,从而研究单因素对纳米流体岩心提高原油采收率的影响规律。但单因素分析方法或控制变量法使得各个影响因素之间没有相互联系,是独立的,这显然是不准确的;而正交实验设计虽然考虑了影响因素之间的相互组合关系,但其无法建立在整个变量区域内因素与响应值(采收率)之间的一个明确的函数表达式即回归方程。目前,利用响应面分析方法建立纳米流体驱油影响因素及各个水平值与原油采收率之间的回归方程未见报道,但其确有非常大的现实意义,在室内可优化驱油体系的最佳注入参数,从而指导矿场试验。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,包括:

3、选取研究因素并设置相应水平值,设定响应值,基于研究因素、因素水平值与响应值生成驱替实验方案;通过岩心夹持器固定岩心,对岩心进行预处理;基于预处理后的岩心与所述驱替实验方案进行驱替实验,分析实验结果获得回归方程,根据回归方程获得最佳注入参数。

4、可选的,对岩心进行预处理的过程包括:

5、将岩心固定在岩心夹持器中心后,将岩心堵头安装于所述岩心夹持器,并对出入口进行标注;向岩心夹持器中加入围压,对所述岩心夹持器进行抽真空,测量岩心的饱和水体积、水测渗透率;测量完成后,向所述岩心中注入模拟油,并恒温静置改变岩心润湿性;测量岩心饱和油体积后进行恒温静置。

6、可选的,测量岩心的饱和水体积的过程包括:

7、采用手摇泵向岩心中注入水至饱和后,摇动手摇泵直至手摇泵压力表指针波动时停止,根据手摇泵的初始刻度值与停止时的刻度值,获得饱和水体积。

8、可选的,采用平流泵或柱塞泵测量基于达西公式测量岩心的水测渗透率。

9、可选的,测量岩心饱和油体积的过程:

10、向岩心中注入原油至饱和原油,并记录总注入量,获取岩心夹持器的两端死孔隙体积,结合所述总注入量与模拟油有的注入量获得岩心饱和油体积。

11、可选的,驱替实验的过程包括:

12、启动平流泵或柱塞泵并设置注入速度开始进行水驱,预设时间间隔记录一次产液量和压力示数,当驱替前端含水98%时,关闭柱塞泵,停止水驱,计算水驱采收率;

13、启动平流泵或柱塞泵并设置注入速度,打开纳米流体驱的阀门进行纳米流体驱替,预设时间间隔记录一次产液量和压力示数,注入体积达到预设体积值时,关闭纳米流体驱的阀门,打开水驱阀门进行水驱,当驱替前端含水98%时,关闭柱塞泵,停止水驱,计算纳米流体驱采收率。

14、可选的,驱替实验全过程加入围压,其中所述围压大于注入压力。

15、可选的,生成驱替实验方案的过程包括:

16、分别选取单个因素的水平值,在水平值上下各取一个水平值,对水平值进行编码后,根据box-behnken设计原则生成驱替实验方案。

17、可选的,利用design-expert软件对实验结果进行回归拟合分析,获得以原油采收率为目标函数的回归方程。

18、本发明的技术效果为:

19、本发明借助design expert中的box-behnken方法进行响应面优化设计,利用响应面分析方法得到不同影响因素值与原油采收率值之间的多项偶合回归方程,根据得到的多项耦合回归方程可推算其它因素及水平下的提高采收率效果。本发明可以减少研究每种因素提高石油采收率效果所耗费的大量时间,并且能够优化出该驱油体系的最佳注入参数,以指导该驱油体系在矿场的应用。



技术特征:

1.一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

5.根据权利要求2所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

8.根据权利要求1所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,其特征在于,


技术总结
本发明公开了一种基于响应面法的纳米流体岩心注入参数优化方法,包括:选取研究因素并设置相应水平值,设定响应值,基于研究因素、因素水平值与响应值生成驱替实验方案;通过岩心夹持器固定岩心,对岩心进行预处理;基于预处理后的岩心与驱替实验方案进行驱替实验,分析实验结果获得回归方程,根据回归方程获得最佳注入参数。本发明可以减少研究每种因素提高石油采收率效果所耗费的大量时间,并且能够优化出该驱油体系的最佳注入参数,以指导该驱油体系在矿场的应用。

技术研发人员:梁拓,杨昌华,王辰
受保护的技术使用者:西安石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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