文摘

开发一个简单的和健壮的算法来计算最小混相压力(MMP),这被认为是至关重要的和必要的设计参数之一的混相注气采油项目(采油)。该算法通过信息来跟踪所有结线长度计算的最小距离函数MMP的预测。MMP的压力,任何的一个关键结线长度变成零。验证修正MMC算法的准确性决定MMP的几个例子从发表的文献已被确认。我们修改后的MMC算法的计算结果显示良好的协议与商务部估计,MMC,和细管实验,发现在可接受的精度是可靠的(4.53% - -0.50%)。

1。介绍

有限公司₂混相驱已成为提高原油采收率的技术,是使用最广泛的(1- - - - - -3]。近年来,有限公司₂洪水引起了全球界越来越多的关注和研究兴趣,由于提高采油率减少水库和减少温室气体排放(4,5]。在设计任何一个有限公司₂气体混相驱项目,最小混相压力(MMP)是一个至关重要的和必要的参数来实现最大的石油生产以及评估注入气体和储层流体之间的混溶。MMP,理论上可以达到100%当地采油从水库6),导致巨大的经济收入。因此,MMP的预测不准确会导致喷射过程的成本高或低采油率。根据发表的文献,大量的实验方法,经验公式,计算方法已经开发出来,用于确定不同注入气体和之间的基质金属蛋白酶在各种条件下储层流体。其中,实验方法测量的MMP主要由细管测试,多联系方法(MCM),界面张力消失(VIT)方法,和不断上升的泡沫装置(RBA)方法(7- - - - - -11]。细管测试通常是应用于测量MMP在石油行业标准方法因为它可以再现复杂多孔介质中流体流动的相互作用和相行为。然而,这种方法可以高成本和耗时;这意味着它将花费4到6周的MMP测量给定的油气系统。这种方法也需要大量的实验工作。除了细管法、MCM混相驱替时可以提供一个精确的MMP的蒸发或冷凝驱动器通常发生的频率更低。其他实验MMP的方法,如澳大利亚央行和维特,不能获得MMP的可靠预测,因为他们可能不捕捉复杂的流体流动之间的相互作用和其相行为大多数领域的混溶气体洪水,都是冷凝/蒸发(CV)驱动器。除了实验方法,经验相关性从统计分析实验数据的基础上提出了调整和校准,因此可以获得特定的油气系统的准确性预测基质金属蛋白酶(12]。轻微改变基质金属蛋白酶的储层条件下出现了一个巨大的错误估计这些相关性。

因为实验和实证方法的缺点,许多年的努力开发MMP的计算方法由状态方程(EOS)。计算方法确定MMP的便宜,也比上述方法。三个主要的计算方法来确定MMP 1 d细管组分模拟,该方法的特点(MOC)和multiple-mixing-cell (MMC)方法(13]。事实上,1 d细管组成仿真模拟流体在细管实验确定MMP。细管实验中所描述的,可以估计MMP的“膝盖”恢复曲线。然而,这种方法可以通过数值色散的影响,导致MMP的准确预测。获得一个更好的准确MMP的模拟是重复在不同水平的色散(不同的网格块大小),然后,预测MMP的外推到零色散(14,15]。因此,这种方法比其他的更麻烦和费时的计算方法,因为多个模拟各种网格块大小必须在不同的压力。根据无色散的解析解一维流动方程,商务部方法了(16- - - - - -20.]。所指出的约翰和奥尔18),对数量的组件,混溶的发展天然气洪水是由一系列的控制关键的领带。MMP是所有关键的压力,任何一个领带线相交一个临界点(变成零长度)。然而,商务部方法复杂,很容易收敛到一系列错误的关键系行multicomponent-injected气体,如元,约翰所述20.]。此外,商务部算法的flash计算指出潜在的问题艾哈迈迪et al。13,21,22),估计MMP的分岔条件下有一个巨大的错误。

有许多MMC方法估算MMP的出版。然而,研究人员认为主要是两个MMC方法(21- - - - - -25]。第一个MMC艾哈迈迪等提出的方法。21,22]。在这种方法中,首先计算从两个细胞在一个固定的压力和温度,这是由气体和储层流体注入。然后,两个平衡成分,液相摩尔分数和蒸汽摩尔分数 ,得到后 flash的计算。假设平衡汽相( )前总是移动平衡液相( ),计算执行细胞间接触产生的平衡组成。通过使用几个交往继续 闪蒸计算,直到所有的关键绑线位移捕获所需的准确性和最低存储键结线。然后,重复这个过程通过增加压力。在商务部的方法(16- - - - - -20.),确定MMP的最小键时结线相交一个临界点(或成为零长度)。这种方法的优点是独立的阶段的机动性(分数流)和自动收敛一组独特的关键系线后充分的接触。此外,最近MMC方法应用于位移three-hydrocarbon-phase由纯石油有限公司₂考虑到asphaltene-precipitation影响基质金属蛋白酶在低温下(26]。

另一种方法是由Jaubert et al。24,25),梅特卡夫提出的类似et al。23]。在第二种方法中,一维复合细管模拟简化,忽略流方程。首先,拥挤的细管是离散为若干个细胞与一个固定的体积,它最初是由储层油。然后,一定量的气体注入细胞1;假设完美的混合,之后 闪蒸计算混合物的细胞1给定的压强和温度条件下,多余的体积比细胞体积将被添加到细胞2和混合流体的细胞2。这个流程将继续从细胞到细胞,直到实现注入一定体积的气体(通常是细管总容积的1.2倍)。减少数值色散效应,在一个给定的压力下,复苏因素在1.2多孔体积(PV)的细管获得了不同数量的细胞。油回收率的关系和1 / ,在哪里细胞的数量,外推得到预测无色散采油率的压力。然后,阴谋的预测采油速度零色散给出了几个压力,MMP的估计,推断石油回收率近100%。赵等人提出了一个更复杂的MMC方法(27,28),它使用分数流函数将多余的体积从一个细胞到另一个细胞。然而,这是很难计算,因为没有计算MMP的例子给出了他们的工作。因此,有必要给一些MMP的算例的评价方法以及提高他们的MMC方法的鲁棒性和可计算的速度。

在这项研究中,我们提出了一种新的MMC模型估算MMP追踪所有结线长度通过信息计算最小距离函数。事实上,这个算法是跟踪所有结线长度通过修改MMC赵等人开发的方法估计的MMP [27,28]。在第一部分,我们的MMC算法详细描述,结果表明,一系列的关键系线(16- - - - - -20.]捕获所需的精度,这是最初的结线,注入结线,( )交叉绑线。然后,MMP是由跟踪任何一个所有关键系行成为零长度(或相交的一个临界点)。在第二部分中,几个例子从发表的文献,和我们预测的基质金属蛋白酶算法计算结果相比,商务部和MMC和细管实验,测量结果表明优秀的协议。

2。算法和方法

2.1。修改Multiple-Mixing-Cell模型

一个混合性的注气过程由一系列的控制( )主要系行:初始或石油结线,注射或气结线,( )交叉绑线,是组件的数量(16- - - - - -20.]。MMP的压力,任何的一个关键系线相交一个临界点(变成零长度)。发表的文献中指出,结线长度(TL)强劲可以用来估计MMP。TL可以计算方程如下: 在哪里和分别是液体和蒸汽平衡摩尔分数。

在MMC模型中,一个苗条的管和一个连续注气过程离散为若干个相同体积细胞和批次在一系列如图1,分别。图1描绘了MMC模型的示意图。该算法是基于四个假设如下27,28):(1)相同的温度和压力在每一个细胞,(2)没有物理分散在细胞和(3)在细胞和毛细力(4)完美的混合是发生在每一个细胞。基于这些假设,计算细胞可以转移到一个纯热力学 闪蒸计算,加上Peng-Robinson——(公关)EOS用于该算法。

在本文中,我们提出了一个MMC方法跟踪所有的长度绑线修正MMC方法由赵et al。27,28]。在修改后的MMC模型中,计算细胞细胞转移后,我们首先执行 检查是否所有flash计算关键系线对当前压力。然后如果找到关键系线在给定压力,计算应该实现下一个越来越大的压力。

下面的步骤总结详细的程序进行修改MMC模型估计MMP的:(1)指定第一个总细胞数( ,鉴于1000),细胞体积( ,给1.0厘米³)、气/油比(气油比,0.3),储层温度、天然气和石油成分,和初始压力低于MMP(2)注气的总批数( )可以通过公式计算如下: 在所需的注气体积总量的1.2倍细管是一种广泛使用的标准。气体每批的数量, ,是添加到细胞1(3)这是认为完美的混合注入气体和液体之间的细胞达到热力学平衡,所以蒸汽分数( )和气体和液体的平衡成分的细胞可以从计算 闪蒸计算(4)多余的体积从细胞1 - 2所示。多余的液体从细胞1转移到细胞2是由分数决定的流函数( ,1)作为赵等。然后,提出计算TL的一步(5)多余的体积从细胞1 -细胞2等等,直到最后一个细胞(6)一批完成后,一个新的气体注入细胞1执行,重复步骤3 - 5的过程,直到所有细胞细胞计算关键绑线。如果所有关键的领带在给定的压力分布,计算在下次应该实现的压力越来越大,直到TL等于零个或少于10指定的公差⁶

算法流程图如图2。

当我们的方法用于计算实际油田原油样品的基质金属蛋白酶,首选工作流给出如下:第一步,C₁₁+描述过程也由Neau et al。29日从真沸点)建议将组件(真正的沸点)原油蒸馏数据样本;在第二步中,完善PPR78模型用于预测二元交互参数组件可在石油液体(30.];最后,基于上述参数的原油和注入气体,可以计算MMP的工艺图的MMC算法如图2。

2.2。最小距离函数

最小距离函数root-finding技术的最重要的一步是用来发现绑线的关键。根据分析理论,如果连续两个领带行是关键的,他们必须相交。在 - - - - - -空间,两行向量值函数描述如下: 在哪里 , , , , ,和向量在 - - - - - -空间,和是真实的参数。

因此,可以使用最小二乘判断两条直线之间的最小距离(31日]。如果最小距离等于零,两行必须相交。

3所示。结果与讨论

在本节中,下面的例子从发表的文献已经检查验证我们的MMC模型确定MMP的准确性。所需的石油和天然气组成的三个案例被发表文献[16- - - - - -22]。

3.1。案例1:四分量系统气体驱替

我们给两例四分量系统从发表的文献:案例1 a和1 b。两种情况,如表所示1是石油和天然气的组成和PR-EOS属性(使用16,17,21]。

例1是三分量的石油(CH₄C₄C₁₀)流离失所纯有限公司₂气体在温度为71.1°C (160°F)。这个案例研究的驱替机理具有重要的简历洪水的特点被认为是一个挑战。估计MMP和关键系线使用MMC方法对于这种情况也被艾哈迈迪和约翰21)和Teklu et al。22]。

如前所述,对于这样一个位移的四分量系统,有三个关键的领带行:石油/初始结线,气体/注入结线和交叉绑线。图3显示键结线长度的变化和压力。如图3计算是停在一个压力接近MMP的;交叉结线1将成为完全MMP零长度。这是由于遇到的共同挑战,当一个人试图做flash的计算的临界区(32]。确定MMP通过推断过去五(如图压力点4)。对于这个系统,MMP的估计为11.46 MPa MMC (1662 psia)的方法。计算MMP的比较结果报道在梅特卡夫et al。2311.7 MPa (1700 psia)通过贝雷砂岩核心洪水。这种情况下的MMP的决心被MMC 12.03 MPa (1745 psia),据艾哈迈迪和约翰21]。

案例1 b是三分量的油(CH₄C₄C₁₀双组分(CH)取代₄和有限公司₂)系统注入气体的温度71.1°C。估计MMP和关键系行对于这种情况申请商务部也报道了奥尔et al。17王),和奥尔16]。

图5显示键结线长度的变化和压力。这种情况下被发现的MMP 16.20 MPa (2350 psia) and15.88 MPa (2303 psia)据琼斯和奥尔(18和艾哈迈迪和约翰21),分别。这个案子的MMP的估计为15.96 MPa (2314 psia)在本研究使用算法开发。

图6给出了 - - - - - -值的每个组件沿细管(细胞)在一个压力(15.6 MPa)只是略低于MMP (15.96 MPa)估计的方法。的概要文件 - - - - - -值显示明显的溶混性的发展,中间的细管,结合简历驱动器的特点。此外, - - - - - -值的交叉结线最近的1.0,表明交叉结线控制位移混溶。气体驱替过程中,冷凝开车发生在细管下游(位移)的前沿,而汽化开车发生在细管上游(位移)的后缘。

3.2。案例2:六个组成系统气体驱替

例2是六分力CH石油组成的20%₄,5%的公司₂,5% C₄H₁₀,40% C₁₀H₂₂,10% C₁₄H_30.,20% C_20.H₄₂流离失所的纯有限公司₂注入气体。计算结线长度的函数如图的压力7。对这六个组成系统,有五个关键的领带:石油/初始结线,气体/注入结线,和三个交叉绑线。和交叉结线的长度1 MMP达到零。MMP的决心是16.02 MPa (2323 psia)多项式外推,这比较好估计MMP 16.4 MPa (2378 psia)报道的文献[23]。

3.3。案例3:富气驱Eight-Component油

案例3 eight-component石油流离失所five-component气体的温度100°C (212°F),据赫恩,惠特森(33和王19]。表2列出了石油和天然气成分和PR-EOS属性。

图8显示键结线长度的变化与MMC的压力。从我们的MMC算法估计MMP 21.72 MPa (3150 psia)(如图8)。这是在良好的协议与组分模拟MMP 21.92 MPa (3190 psia)和22.75 + / - -0.69 MPa的苗条tube-measured MMP (3300 + / -100 psia)这个系统被赫恩和惠特森(33),分别。22.47 MPa的MMP (3259 psia)这个系统使用由王[商务部报告19]。这种气体位移是一个结合简历开车,因为这种情况下由交叉控制的混溶结线。

4所示。MMP的比较结果

基质金属蛋白酶在这项研究中获得的值进行比较与那些从发表的文献与商务部(约翰·奥尔,奥尔et al .,和小王和奥尔)(16- - - - - -18],MMC(艾哈迈迪和约翰)[21,细管实验方法(梅特卡夫等人,赫恩和惠特森)[23,33]。表3从本研究显示MMP的比较值和文献。本研究可以看到,MMP的价值观与商务部的结果有很好的一致性,MMC和细管实验,发现在可接受的精度是可靠的(4.53%到0.50%)。

5。结论

multiple-mixing-cell (MMC)算法被使用为估算MMP的开发PR-EOS加上经典的混合规则。在比较传统的实验方法和1 d细管模拟,修订后的MMC算法简单,健壮,快。本研究的主要结论如下:(1)MMC模型可以准确定位所有关键领带行中的任何一个气体洪水,无论油气系统中的组件的数量。因此,新的MMC算法提供了一个非常有用的工具,准确地确定MMP研究注气作为一个潜在的三次采油方法(2)MMC算法的结果与基质金属蛋白酶和关键的协议将台词MMC和商务部模型和细管实验从发表的文献,发现可靠的在可接受的精度(4.53%到0.50%)。MMC算法是可靠的任何位移类型,包括简历驱动相结合(3)MMC可用于揭示出的注气驱替机理 - - - - - -值的每个组件沿细管或任何一个键结线长度变得零长度越来越大的压力

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果都包含在这篇文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

的自然科学基金支持的项目是广西(格兰特数字:2016 gxnsfba380180, 2017 gxnsfaa198105, 2018 jja120001),北部湾大学的科学研究基金会(授予数量:2016 pygj09)和高级人才的基础北部湾大学(批准号:18 kyqd52)。