驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，本方法通過采集油藏分析數(shù)據(jù)，將地層水樣品的組分含量恢復(fù)至地層溫度壓力條件下的組分含量，建立考慮主要化學(xué)反應(yīng)的水-巖反應(yīng)熱力學(xué)計算模型，再依據(jù)CO2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組分變化來擬合求取水相溶解CO2含量，并計算水-巖反應(yīng)后真實地層水相關(guān)組份的含量，最后采用結(jié)垢預(yù)測軟件或化學(xué)計算法預(yù)測CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢；本發(fā)明突破了現(xiàn)有結(jié)垢趨勢預(yù)測方法不能直接預(yù)測CO2驅(qū)油藏結(jié)垢趨勢的限制，應(yīng)用于實際油藏可認識CO2驅(qū)過程中的無機結(jié)垢趨勢，為合理的防垢方案制定提供科學(xué)依據(jù)，拓展了現(xiàn)有結(jié)垢預(yù)測方法的應(yīng)用范圍。
【專利說明】一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國難動用儲量的開采不斷增加，CO2驅(qū)規(guī)模也隨之不斷擴大，CO2驅(qū)作為一 項提高采收率的有效技術(shù)已為國內(nèi)外許多油田采用，但是對于富鈣礦物含量較高的陸相儲 層而言，例如方解石、斜長石、蒙脫石等，CO 2驅(qū)過程中水相中溶解CO2的增加往往會引發(fā)以 富鈣礦物溶解為主的水巖反應(yīng)，導(dǎo)致地層水中Ca 2+、CO廣等成垢離子含量的增大，這種飽含 成垢離子的地層水流經(jīng)生產(chǎn)井近井地帶和井筒時，由于壓力的大幅降低可能引起難溶無機 鹽過飽和而結(jié)垢，例如碳酸鈣和硫酸鈣等，結(jié)垢往往造成油井近井地層堵塞，井筒阻流，設(shè) 備損壞，嚴重影響油田開發(fā)。
[0003] 關(guān)于油氣藏開發(fā)過程中的無機結(jié)垢問題，國內(nèi)外已開展了大量研究，提出了多種 結(jié)垢趨勢預(yù)測方法，這些方法大體可以分為兩類。
[0004] 其一為化學(xué)計算法，以化學(xué)平衡理論及有關(guān)平衡常數(shù)和溶解度測定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建 立簡單的計算公式來預(yù)測結(jié)垢趨勢，為實現(xiàn)簡單計算的目的，計算公式中常忽略某些因素 的影響作用；目前常用的方法有朗格利爾Langelier飽和指數(shù)法、斯蒂夫一戴維斯Stiff - Davis飽和指數(shù)法、斯克爾曼Skillman熱力學(xué)溶解度法、Ryznar穩(wěn)定指數(shù)SAI法、Oddo - Tomson飽和指數(shù)法、Vetter飽和指數(shù)法、Toddo - Yuan飽和指數(shù)法。
[0005] 其二為軟件預(yù)測方法，根據(jù)化學(xué)平衡原理及大量有關(guān)平衡常數(shù)和溶解度測定數(shù)據(jù) 建立綜合考慮各種影響因素的數(shù)學(xué)模型，編制軟件實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)值計算來預(yù)測結(jié)垢趨勢； 目前常用的軟件有 〇FISTP、ScaleChem3、MultiSCALE、SCALEUP、SDCQPC、PIOSL 0、JHCPS。
[0006] 目前，上述兩種結(jié)垢趨勢預(yù)測方法已經(jīng)應(yīng)用于許多實際油氣藏的無機結(jié)垢趨勢預(yù) 測，預(yù)測天然能量開發(fā)和注水開發(fā)過程中的結(jié)垢趨勢效果良好。但是，這些方法都不能直接 預(yù)測CO 2驅(qū)過程中的無機結(jié)垢趨勢，要預(yù)測CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢尚有兩個關(guān)鍵問題需要解 決。
[0007] 其一為CO2驅(qū)過程中的水一巖反應(yīng)模擬計算，根據(jù)化學(xué)平衡理論，建立考慮主要化 學(xué)反應(yīng)過程的水一巖反應(yīng)熱力學(xué)計算模型，即碳酸的兩級電離反應(yīng)、碳酸鈣的沉淀-溶解 反應(yīng)，可以計算不同水相溶解CO 2含量條件下水巖反應(yīng)后的成垢離子含量，進而即可預(yù)測 CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢。
[0008] 其二為水相溶解CO2含量的擬合，水相溶解CO2含量是水巖反應(yīng)計算必需的參數(shù)， 這一參數(shù)無法直接測定得到，只有通過CO 2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的成分變化來擬合求取。
[0009] 目前，關(guān)于CO2驅(qū)過程中的水巖反應(yīng)模擬計算和水相溶解CO2含量的擬合，國 內(nèi)外未見相關(guān)研究報道，CO 2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢預(yù)測也未見文獻和專利報道。中國專利 CN101148986提出了一種預(yù)測強堿三元復(fù)合驅(qū)機采井結(jié)垢趨勢的方法，但強堿三元復(fù)合驅(qū) 機采井結(jié)垢為硅垢，而CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢為鈣垢，這一方法也不能用于預(yù)測CO 2驅(qū)油藏的結(jié) 垢趨勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明是在解決上述兩個關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上而提出的一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏結(jié)垢趨 勢的方法，本方法能夠準確預(yù)測CO 2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢，進而采取相應(yīng)的防治措施可以減 輕或消除由于結(jié)垢造成的不利影響，對改善CO2驅(qū)油藏開發(fā)效果具有重要意義。
[0011] 本發(fā)明的一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，所述分析方法是采集油藏分 析數(shù)據(jù)，根據(jù)高溫高壓下的地層水樣品的組分含量，建立水-巖反應(yīng)熱力學(xué)計算模型，得到 CO2驅(qū)過程中的水-巖反應(yīng)后的成垢離子含量；對水相溶解CO2含量的擬合過程，即通過CO 2 驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組分變化來擬合求取水相溶解CO2含量，并計算水-巖反應(yīng)后高溫高壓 地層水相關(guān)組份的含量，最后進行結(jié)垢分析。
[0012] 所述方法的步驟為，
[0013] 步驟1，采集油藏分析數(shù)據(jù)；
[0014] 采集常溫常壓條件下的地層水樣品的組分含量，地層水樣品組分分析按照石油和 天然氣行業(yè)標準《油田水分析方法SY/T5523-2006》的規(guī)定進行取樣和分析化驗；
[0015] 步驟1-1，獲取常溫常壓條件下的地層水樣品；
[0016] 步驟1-2,采集所述步驟1-1的地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量以及pH值；所 述地層水樣品的組分含量包括鈣、鎂、鉀、鈉離子以及氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、碳 酸氫根離子以及水相溶解CO 2的含量；
[0017] 步驟1-3,向所述步驟1-1的地層水樣品中注入CO2，采集CO2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組 分含量、產(chǎn)出氣的氣相CO 2含量、油藏的溫度壓力、油藏的飽和壓力、生產(chǎn)井底的溫度壓力、 生產(chǎn)井口的溫度壓力；
[0018] 步驟2,獲取地層溫度壓力條件下所述地層水樣品的組分含量；
[0019] 一般情況下，地層水成分是在實驗室常溫常壓下測定的，與地層高溫高壓條件下 相比，K+、Na+、Ca 2+、Mg2+、cr、S042_離子含量變化不大，測定結(jié)果可代表地層溫度壓力條件下 的組份含量，但H 2C03、HC(V、C0廣、H+含量受碳酸兩級電離反應(yīng)的影響可能存在較大差異，因 此必須考慮碳酸電離反應(yīng)恢復(fù)計算這些組份在地層溫度壓力條件下的含量。
[0020] 輸入所述步驟1-2獲取的所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量，利用恢復(fù)計 算方法獲取地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO 2驅(qū)之前的組分含量；
[0021] 恢復(fù)計算方法的過程如公式1?4所示：
[0022] C〇32_=Ksp/Ca2+ 1 ；
[0023] HCCV= [HCOf]片[CO廣]廠⑶廣 2 ;
[0024] H+=K2XHCO3VCO32- 3 ；
[0025] H2CO3=H+XHCO3VK1 4 ；
[0026] CO廣、HCO3' H+、H2CO3分別為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之前的所述地層水樣品的 組分含量；Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶度積，K 1為地層溫度壓力下碳酸的一級電 離平衡常數(shù)，K2為地層溫度壓力條件下碳酸的二級電離平衡常數(shù)；Ca 2+、[HCO3Ip [CO廣]i為 所述步驟1-2采集的CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中的鈣離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子含 量；
[0027] 步驟3,計算地層溫度壓力下，所述地層水樣品的離子強度：
[0028] 輸入步驟2中獲取的地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分 含量，通過公式5獲取所述地層水樣品的離子強度Si ;
[0029] Si=O. 5 X (K++Na++Cr+HC03>H+) +2 X (Ca2++Mg2++S042>C0 32〇 5 ；
[0030] 其中，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42' HCO3' CO32' H+ 為所述步驟 2 中獲取的地層溫度 壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量，單位為mol/L ;
[0031] 步驟4,建立水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型；
[0032] 建立兩級電離反應(yīng)以及碳酸鈣的沉淀溶解反應(yīng)條件下的水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型， 如公式6所示：
[0033] 2X4+aX3+bX2+cX+d=0 6 ；
[0034] 其中，X=(Ca2+)1/2, Ca2+為水-巖反應(yīng)后，所述地層水樣品中鈣離子的含量；
[0035] a、b、c、d的值分別通過公式7?10計算得到；
[0036] a= (H2CO3XK1XK2ZKsp) 172 7 ；
[0037] b= [HCO，] J2 X [CO廣]廠[H+]廠2 X [Ca2+]! 8 ；
[0038] C=-K1XH2CO3A; 9 ；
[0039] d=-2XKsp ； 10;
[0040] 其中，H2CO3為CO2驅(qū)之后水相溶解CO 2含量，Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶 度積，K1為地層溫度壓力下碳酸的一級電離平衡常數(shù)，K 2為地層溫度壓力條件下碳酸的二 級電離平衡常數(shù)；[HCO3Ip [CO廣]i、[H+]i、[Ca2+] i分別為CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中碳酸 氫根離子、碳酸根離子、氫離子、鈣離子含量；
[0041] K2、Ksp的值通過公式11?13計算得到：
[0042] K1=KTpki 11;
[0043] Κ2=10-ρΚ2; 12;
[0044] Ksp=l〇-pKsp 13 ；
[0045] 其中，p的含義是負對數(shù)，pKsp和pKp pK2分別為碳酸鈣溶度積、碳酸的一級電離 平衡常數(shù)、碳酸的二級電離平衡常數(shù)的負對數(shù)；
[0046] ρΚρθ. 39-1. 198 X 1(Γ3Τ+7· 94 X 1(Γ6Τ2-3· 53 X HT5P-L 067 (Si) 1/2+0· 599 (Si);
[0047] ρΚ2=10· 7-5. 19 X 1(Γ3Τ+11. 29 X 1(Γ6Τ2-3· 57 X HT5P-L 332 (Si) 1/2+0· 496 (Si);
[0048] pKsp=7. 94-4. 69 X 1(Γ3Τ+11. 9 X 1(Γ6Τ2-6· 60 X 1(Γ5Ρ-3· 68 (Si) 1/2+1· 270 (Si);
[0049] T為地層溫度，單位是華氏度°卩，T (°F)=1.8XT (°C)+32, Si為所述步驟3獲取 的地層水樣品的離子強度；P為地層壓力，單位是psi，P (PSi)=P (MPa) X 1000/6. 8948;
[0050] 步驟5,水相溶解CO2含量的擬合步驟；
[0051] 步驟5-1，設(shè)定一個水相溶解CO2含量，所述設(shè)定值大于所述步驟1-3中的水相溶 解CO2含量；
[0052] 步驟5-2,將所述步驟5-1的設(shè)定值輸入步驟4的公式6中，計算得到地層溫度壓 力下CO 2驅(qū)之后所述地層水樣品中的HCCV含量；
[0053] 步驟5-3,比較步驟：
[0054] 對比所述步驟5-2的計算得到的HCCV含量所述步驟1-3中CO2驅(qū)過程中得到的 所述地層水樣品中的HCCV含量比較；
[0055] 步驟5-4,若所述步驟5-2的計算值小于所述步驟1-3的HCCV含量，記錄計算值 和設(shè)定次數(shù)；
[0056] 步驟5-5,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一 個水相溶解CO 2含量，且重新設(shè)定值大于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ；
[0057] 步驟5-6,若計算值大于實測水的HCCV含量，記錄計算值和設(shè)定次數(shù)；
[0058] 步驟5-7,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一 個水相溶解CO 2含量，且重新設(shè)定值小于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ；
[0059] 步驟5-8,根據(jù)所述步驟5-1至步驟5-7獲取的一組不同水相溶解CO2含量下的 HCCV含量，利用回歸分析方法建立CO2驅(qū)過程中所述地層水樣品的HCCV含量與水相溶解 CO2含量的經(jīng)驗關(guān)系式，如公式14所示；
[0060] H2C03=2 . 3 5 46XH〇V-2857 14;
[0061] 其中，H2CO3為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中的水相溶解CO 2 含量，HCCV為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中HCCV離子含量；
[0062] 步驟6,計算水-巖反應(yīng)相關(guān)組分含量；
[0063] 步驟6-1，依據(jù)所述步驟1-3的CO2驅(qū)之后地層水樣品中的HCCV含量恢復(fù)計算地 層溫度壓力條件下的地層水HCCV含量，計算公式如下：
[0064] [HCO3 ]地層溫度壓力=[HCO3 ]常溫常壓X (Kltt層溫度壓力/Ki溫常壓）；
[0065] 其中[HCO3 ]地jg溫度壓力、[HCO3 ]常溫常壓分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的地層 水HCO3含星，K1 J4Jgg帛丨丨/K1 分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的碳酸的一級電尚 平衡常數(shù)；
[0066] 步驟6-2,依據(jù)所述步驟6-1得到的地層溫度壓力條件下的地層水HCCV含量以及 所述步驟5-8獲取的經(jīng)驗關(guān)系式，獲取CO2驅(qū)過程中水相溶解CO2含量；
[0067] 步驟6-3,根據(jù)所述步驟6-2獲取的水相溶解CO2含量以及所述步驟4的水-巖反 應(yīng)計算模型，計算地層溫度壓力條件下，經(jīng)過水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含 量，計算過程如公式15?18所示：
[0068] Ca2+=X2 15 ；
[0069] C〇32_=Ksp/Ca2+ 16 ；
[0070] H+= [H+Ji+f-e 17;
[0071] HCO3-= [HCO3I i+e+f 18；
[0072] 其中，e= [CO32 ] i+X-COg2，f=aX+e_[Η ] i ;
[0073] 步驟7,結(jié)垢趨勢預(yù)測分析；
[0074] 根據(jù)所述步驟6-3獲取的水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含量、溫度壓 力以及氣相CO 2含量數(shù)據(jù)，通過所述結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件或化學(xué)計算法完成CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢 趨勢分析。
[0075] 在所述步驟1-2中，采用滴定法測定常溫常壓條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之 前的組分含量；
[0076] 在所述步驟1-3中，測量產(chǎn)出氣的氣相CO2含量的過程是：
[0077] 采用氣體取樣袋在氣液分離器的氣體取樣口采集生產(chǎn)井的采出氣，利用氣相色譜 儀分析測定采出氣中N2、C02、C0、02、CH4、C 2H6、C3H8、C4H1(I、C 5H1。及C6以上氣體含量。
[0078] 測量油藏的溫度、壓力，油藏的飽和壓力、生產(chǎn)井底的溫度、壓力，生產(chǎn)井口的溫 度、壓力的過程是：
[0079] 油藏投入開發(fā)初期，在探井中下入井下溫度壓力計，獲取油藏原始溫度、壓力，并 進行高壓物性取樣，通過單次脫氣實驗，獲得原油飽和壓力；對正常生產(chǎn)井進行停井作業(yè)， 下入井下溫度、壓力計，穩(wěn)定48小時以上，獲取目前井底溫度、壓力；正常生產(chǎn)井在井口加 裝壓力表、溫度計，獲取井口溫度、壓力。
[0080] 所述步驟5-8中的回歸分析方法，是在Microsoft Excel軟件上，按行或列輸入得 到的水相溶解CO2含量和HCCV含量后，繪制相應(yīng)的XY散點圖，利用軟件的回歸分析功能建 立水相溶解CO 2含量與HCCV含量的經(jīng)驗關(guān)系式。
[0081] 所述步驟7中的化學(xué)計算法包括朗格利爾Langelier飽和指數(shù)法、斯蒂夫一戴維 斯Stiff - Davis飽和指數(shù)法、斯克爾曼Skillman熱力學(xué)溶解度法、Ryznar穩(wěn)定指數(shù)SAI 法、Oddo - Tomson飽和指數(shù)法、Vetter飽和指數(shù)法、Toddo - Yuan飽和指數(shù)法。
[0082] 所述步驟7中的結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件包括OFISTP、ScaleChem3、MultiSCALE、 SCALEUP、SDCQPC、PIOSL 0、JHCPS。
[0083] CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢預(yù)測方法的提出，突破了現(xiàn)有結(jié)垢預(yù)測方法不能直接預(yù) 測CO2驅(qū)油藏結(jié)垢趨勢的限制，應(yīng)用于實際油藏可認識CO 2驅(qū)過程中的無機結(jié)垢趨勢，為合 理的防垢方案制定提供科學(xué)依據(jù)，拓展了現(xiàn)有結(jié)垢預(yù)測方法的應(yīng)用范圍。
[0084] 本發(fā)明提出的水巖反應(yīng)熱力學(xué)計算模型考慮了涉及的碳酸的兩級電離反應(yīng)、碳酸 鈣的沉淀-溶解反應(yīng)等主要化學(xué)反應(yīng)，模型設(shè)計較為完善，關(guān)鍵參數(shù)水相溶解CO 2含量擬合 方法較為合理，結(jié)垢趨勢預(yù)測結(jié)果較為可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0085] 圖1為本發(fā)明的一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法流程圖；
[0086] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細地說明，本發(fā)明的保護范圍 不局限于下述的【具體實施方式】。

【具體實施方式】
[0087] 如圖1所示，本發(fā)明的一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其具體步驟為， [0088] 步驟1，采集油藏分析數(shù)據(jù)；
[0089] 步驟1-1，用玻璃磨口瓶或者具塞聚乙烯瓶，在井口取樣閥處取樣500?IOOOml ; [0090] 步驟1-2,采用滴定法對樣品進行化驗分析，采集所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的 組分含量，采用酸度計測量地層水樣品的PH值；
[0091] 步驟1-3,向所述步驟1-1的地層水樣品中注入CO2，采集CO2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組 分含量、產(chǎn)出氣的氣相CO 2含量、油藏的溫度壓力、油藏的飽和壓力、生產(chǎn)井底的溫度壓力、 生產(chǎn)井口的溫度壓力；
[0092] 步驟2,獲取地層溫度壓力條件下所述地層水樣品的組分含量；
[0093] 在OFISTP結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件中輸入所述步驟1-2獲取的所述地層水樣品在CO2驅(qū) 之前的組分含量，利用恢復(fù)計算方法獲取地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO 2驅(qū)之 前的組分含量；
[0094] 恢復(fù)計算方法的過程如公式1?4所示：
[0095] C〇32_=Ksp/Ca2+ 1 ；
[0096] HCCV= [HCCV]片[CO廣]廠⑶廣 2 ;
[0097] H+=K2XHCO3VCO 32- 3 ；
[0098] H2CO3=H+XHCO 3VK1 4 ；
[0099] CO廣、HCO3' H+、H2CO3分別為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之前的所述地層水樣品的 組分含量；Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶度積，K 1為地層溫度壓力下碳酸的一級電 離平衡常數(shù)，K2為地層溫度壓力條件下碳酸的二級電離平衡常數(shù)；Ca 2+、[HCO3Ip [CO廣]i為 所述步驟1-2采集的CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中的鈣離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子含 量；
[0100] 步驟3,計算地層溫度壓力下，所述地層水樣品的離子強度：
[0101] 輸入步驟2中獲取的地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分 含量，通過公式5獲取所述地層水樣品的離子強度Si ;
[0102] Si=O. 5 X (K++Na++Cr+HC03>H+) +2 X (Ca2++Mg2++S042>C0 32〇 5 ；
[0103] 其中，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42' HCO3' CO32' H+ 為所述步驟 2 中獲取的地層溫度 壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量，單位為mol/L ;
[0104] 步驟4,建立水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型；
[0105] 建立兩級電離反應(yīng)以及碳酸鈣的沉淀溶解反應(yīng)條件下的水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型， 如公式6所示：
[0106] 2X4+aX3+bX2+cX+d=0 6 ；
[0107] 其中，X=(Ca2+)1/2, Ca2+為水-巖反應(yīng)后，所述地層水樣品中鈣離子的含量；
[0108] a、b、c、d的值分別通過公式7?10計算得到；
[0109] a= (H2CO3XK1XK2ZKsp) 172 7 ；
[0110] b= [HC0，] J2 X [CO廣]廠[H+]廠2 X [Ca2+]! 8 ；
[0111] C=-K1XH2OVb; 9 ；
[0112] d=-2XKsp ； 10;
[0113] 其中，H2CO3為CO2驅(qū)之后水相溶解CO 2含量，Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶 度積，K1為地層溫度壓力下碳酸的一級電離平衡常數(shù)，K 2為地層溫度壓力條件下碳酸的二 級電離平衡常數(shù)；[HCO3Ip [CO廣]i、[H+]i、[Ca2+] i分別為CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中碳酸 氫根離子、碳酸根離子、氫離子、鈣離子含量；
[0114] K2、Ksp的值通過公式11?13計算得到： _ 5] KfIO'1 11；
[0116] Κ2=10-ρΚ2; 12；
[0117] Ksp=l〇-pKsp 13;
[0118] 其中，P的含義是負對數(shù)，pKsp和pKp pK2分別為碳酸鈣溶度積、碳酸的一級電離 平衡常數(shù)、碳酸的二級電離平衡常數(shù)的負對數(shù)；
[0119] ρΚρθ. 39-1. 198 X 1(Γ3Τ+7· 94 X 1(Γ6Τ2-3· 53 X HT5P-L 067 (Si) 1/2+0· 599 (Si);
[0120] ρΚ2=10· 7-5. 19 X 1(Γ3Τ+11. 29 X 1(Γ6Τ2-3· 57 X HT5P-L 332 (Si) 1/2+0· 496 (Si);
[0121] pKsp=7. 94-4. 69 X 1(Γ3Τ+11. 9 X 1(Γ6Τ2-6· 60 X 1(Γ5Ρ-3· 68 (Si) 1/2+1· 270 (Si);
[0122] T為地層溫度，單位是華氏度°卩，T (°F)=1.8XT (°C)+32, Si為所述步驟3獲取 的地層水樣品的離子強度；P為地層壓力，單位是psi，P (PSi)=P (MPa) X 1000/6. 8948;
[0123] 步驟5,水相溶解CO2含量的擬合步驟；
[0124] 步驟5-1，設(shè)定一個水相溶解CO2含量，所述設(shè)定值大于所述步驟1-3中的水相溶 解CO2含量；
[0125] 步驟5-2,將所述步驟5-1的設(shè)定值輸入步驟4的公式6中，計算得到地層溫度壓 力下CO 2驅(qū)之后所述地層水樣品中的HCCV含量；
[0126] 步驟5-3,比較步驟：
[0127] 對比所述步驟5-2的計算得到的HCCV含量所述步驟1-3中CO2驅(qū)過程中得到的 所述地層水樣品中的HCCV含量比較；
[0128] 步驟5-4,若所述步驟5-2的計算值小于所述步驟1-3的HCCV含量，記錄計算值 和設(shè)定次數(shù)；
[0129] 步驟5-5,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一 個水相溶解CO 2含量，且重新設(shè)定值大于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ；
[0130] 步驟5-6,若計算值大于實測水的HCCV含量，記錄計算值和設(shè)定次數(shù)；
[0131] 步驟5-7,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一 個水相溶解CO 2含量，且重新設(shè)定值小于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ；
[0132] 步驟5-8,根據(jù)所述步驟5-1至步驟5-7獲取的一組不同水相溶解CO2含量下的 HCCV含量，利用回歸分析方法建立CO2驅(qū)過程中所述地層水樣品的HCCV含量與水相溶解 CO2含量的經(jīng)驗關(guān)系式，如公式14所示；
[0133] H2C03=2 . 3 5 46XHC(V-2857 14;
[0134] 其中，H2CO3為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中的水相溶解CO 2 含量，HCCV為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中HCCV離子含量；
[0135] 步驟6,計算水-巖反應(yīng)相關(guān)組分含量；
[0136] 步驟6-1，依據(jù)所述步驟1-3的CO2驅(qū)之后地層水樣品中的HCCV含量恢復(fù)計算地 層溫度壓力條件下的地層水HCCV含量，計算公式如下：
[0137] [HCO3 ]地層溫度壓力=[HCO3 ]常溫常壓X (K1地層溫度壓力/K1常溫常壓）；
[0138] 其中[HCO3 ]地層g度壓力、[HCO3 ]常溫常壓分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的地層 水HCO3含星，K1 J4Jgg帛丨丨/K1 分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的碳酸的一級電尚 平衡常數(shù)；
[0139] 步驟6-2,依據(jù)所述步驟6-1得到的地層溫度壓力條件下的地層水HCCV含量以及 所述步驟5-8獲取的經(jīng)驗關(guān)系式，獲取CO 2驅(qū)過程中水相溶解CO2含量；
[0140] 步驟6-3,根據(jù)所述步驟6-2獲取的水相溶解CO2含量以及所述步驟4的水-巖反 應(yīng)計算模型，計算地層溫度壓力條件下，經(jīng)過水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含 量，計算過程如公式15?18所示：
[0141] Ca2+=X2 15;
[0142] CO廣=Ksp/Ca2+ 16 ；
[0143] H+= [H+] j+f~e 17 ；
[0144] HCO3-= [HCO3I i+e+f 18;
[0145] 其中，e= [CO32 ] i+X-COg2，f=aX+e_[Η ] i ;
[0146] 步驟7,結(jié)垢趨勢預(yù)測分析；
[0147] 根據(jù)所述步驟6-3獲取的水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含量、溫度壓 力以及氣相CO 2含量數(shù)據(jù)，通過所述OFISTP結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件完成CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢 分析。
[0148] 實施例
[0149] 某CO2驅(qū)油藏CO2驅(qū)之前測定的地層水樣品組分，CO 2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的成分與氣 相CO2含量，油藏的溫度、壓力與飽和壓力，生產(chǎn)井井底的溫度、壓力，生產(chǎn)井井口的溫度、壓 力等數(shù)據(jù)如表1所示：
[0150] 表ICO2驅(qū)油藏分析數(shù)據(jù)
[0151]

【權(quán)利要求】
1. 一種分析CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其特征在于： 所述分析方法是采集油藏分析數(shù)據(jù)，根據(jù)高溫高壓下的地層水樣品的組分含量，建立 水-巖反應(yīng)熱力學(xué)計算模型，得到CO2驅(qū)過程中的水-巖反應(yīng)后的成垢離子含量；對水相溶 解CO2含量的擬合過程，即通過CO2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組分變化來擬合求取水相溶解CO 2含 量，并計算水-巖反應(yīng)后高溫高壓地層水相關(guān)組份的含量，最后進行結(jié)垢分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分析CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其特征在于：所述方法的步驟為， 步驟1，采集油藏分析數(shù)據(jù)； 步驟1-1，獲取常溫常壓條件下的地層水樣品； 步驟1-2,采集所述步驟1-1的地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量以及pH值；所述地 層水樣品的組分含量包括鈣、鎂、鉀、鈉離子以及氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫 根離子以及水相溶解CO2的含量； 步驟1-3,向所述步驟1-1的地層水樣品中注入CO2，采集CO2驅(qū)過程中產(chǎn)出水的組分含 量、產(chǎn)出氣的氣相CO2含量、油藏的溫度壓力、油藏的飽和壓力、生產(chǎn)井底的溫度壓力、生產(chǎn) 井口的溫度壓力； 步驟2,獲取地層溫度壓力條件下所述地層水樣品的組分含量； 輸入所述步驟1-2獲取的所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量，利用恢復(fù)計算方 法獲取地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量； 恢復(fù)計算方法的過程如公式（1)?（4)所示： CO廣=Ksp/Ca2+ (1)； HCCV= [HCO3I才[CO32I廠⑶廣(2)； H+=K2XHCO3VCO32- (3)； H2CO3=H+XHCO3VK1 (4)； CO廣、HCO3' H+、H2CO3分別為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之前的所述地層水樣品的組分 含量；Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶度積，K1為地層溫度壓力下碳酸的一級電離平衡 常數(shù)，K2為地層溫度壓力條件下碳酸的二級電離平衡常數(shù)；Ca2+、[HCO3I i、[CO廣]i為所述步 驟1-2采集的CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中的鈣離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子含量； 步驟3,計算地層溫度壓力下，所述地層水樣品的離子強度： 輸入步驟2中獲取的地層溫度壓力條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量， 通過公式（5)獲取所述地層水樣品的離子強度Si ; Si=O. 5X (K++Na++Cr+HC(V+H+) +2X (Ca2++Mg2++S0廣+CO廣）(5)； 其中，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42'HCO 3'CO32'H+為所述步驟2中獲取的地層溫度壓力 條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的組分含量，單位為mol/L ; 步驟4,建立水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型； 建立兩級電離反應(yīng)以及碳酸鈣的沉淀溶解反應(yīng)條件下的水-巖反應(yīng)熱力學(xué)模型，如公 式（6)所示： 2X4+aX3+bX2+cX+d=0 (6)； 其中，X= (Ca2+)1/2, Ca2+為水-巖反應(yīng)后，所述地層水樣品中鈣離子的含量； a、b、c、d的值分別通過公式（7)?（10)計算得到； a= (H2CO3XK1XK2/Ksp)1/2 (7)； b= [HCO3I i+2X [CO32I -[H+] j-2 X [Ca2+]x (8)； C=-K1XH2CO3A; (9)； d=-2XKsp ； (10)； 其中，H2CO3為CO2驅(qū)之后水相溶解CO2含量，Ksp為地層溫度壓力條件下碳酸鈣溶度積， K1為地層溫度壓力下碳酸的一級電離平衡常數(shù)，K2為地層溫度壓力條件下碳酸的二級電離 平衡常數(shù)；[HCO3I p [CO32I^ [Hli、[Ca2Ii分別為CO2驅(qū)之前所述地層水樣品中碳酸氫根離 子、碳酸根離子、氫離子、鈣離子含量； I、K2、Ksp的值通過公式（11)?（13)計算得到： K1=HTa (11); K2=10-PK2; (12)； Ksp=l(TpKsp (13); 其中，P的含義是負對數(shù)，PKsp和pKp pK2分別為碳酸鈣溶度積、碳酸的一級電離平衡 常數(shù)、碳酸的二級電離平衡常數(shù)的負對數(shù)； pKi=6. 39-1. 198 X l(T3T+7. 94 X l(T6T2-3. 53 X KT5P-L 067 (Si) 1/2+0. 599 (Si); PK2=IO. 7-5. 19 X 10_3T+11. 29 X 10_6T2-3. 57 X KT5P-L 332 (Si) 1/2+0. 496 (Si); pKsp=7. 94-4. 69 X 1(T3T+11. 9 X l(T6T2-6. 60 X l(T5P-3. 68 (Si) 1/2+l. 270 (Si); T為地層溫度，單位是華氏度。?，！1 (°F)=1.8XT (°C)+32，Si為所述步驟3獲取的地 層水樣品的離子強度；P為地層壓力，單位是psi，P (psi)=P (MPa) X 1000/6. 8948; 步驟5,水相溶解CO2含量的擬合步驟； 步驟5-1，設(shè)定一個水相溶解CO2含量，所述設(shè)定值大于所述步驟1-3中的水相溶解CO2 含量； 步驟5-2,將所述步驟5-1的設(shè)定值輸入步驟4的公式（6)中，計算得到地層溫度壓力 下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中的HCCV含量； 步驟5-3,比較步驟： 對比所述步驟5-2的計算得到的HCCV含量所述步驟1-3中CO2驅(qū)過程中得到的所述 地層水樣品中的HCCV含量比較； 步驟5-4,若所述步驟5-2的計算值小于所述步驟1-3的HCCV含量，記錄計算值和設(shè) 定次數(shù)； 步驟5-5,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一個 水相溶解CO2含量，且重新設(shè)定值大于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ； 步驟5-6,若計算值大于實測水的HCCV含量，記錄計算值和設(shè)定次數(shù)； 步驟5-7,判斷設(shè)定次數(shù)，若設(shè)定次數(shù)小于3,則回退至所述步驟5-1，重新設(shè)定一個 水相溶解CO2含量，且重新設(shè)定值小于前次的設(shè)定值；若設(shè)定次數(shù)大于等于3則進入步驟 5-8 ； 步驟5-8,根據(jù)所述步驟5-1至步驟5-7獲取的一組不同水相溶解CO2含量下的HCCV含 量，利用回歸分析方法建立CO2驅(qū)過程中所述地層水樣品的HCCV含量與水相溶解CO2含量 的經(jīng)驗關(guān)系式，如公式（14)所示； H2C03=2 . 3 5 46XHCCV-2857 (14)； 其中，H2CO3為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中的水相溶解CO 2含量， HCCV為地層溫度壓力條件下CO2驅(qū)之后所述地層水樣品中HCCV離子含量； 步驟6,計算水-巖反應(yīng)相關(guān)組分含量； 步驟6-1，依據(jù)所述步驟1-3的CO2驅(qū)之后地層水樣品中的HCCV含量恢復(fù)計算地層溫 度壓力條件下的地層水HCCV含量，計算公式如下： [HCO3 ]地層溫度壓力=[HCO3 ]常溫常壓X (K1地層溫度壓力/K1常溫常壓）； 其中[HCO3]地層g度壓力、[HCO3]常g常壓分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的地層水 HCO3含星;，K1地層g度壓力/K1常溫常壓分別為地層溫度壓力下和常溫常壓下的碳酸的一級電尚平 衡常數(shù)； 步驟6-2,依據(jù)所述步驟6-1得到的地層溫度壓力條件下的地層水HCCV含量以及所述 步驟5-8獲取的經(jīng)驗關(guān)系式，獲取CO2驅(qū)過程中水相溶解CO2含量； 步驟6-3,根據(jù)所述步驟6-2獲取的水相溶解CO2含量以及所述步驟4的水-巖反應(yīng)計 算模型，計算地層溫度壓力條件下，經(jīng)過水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含量，計 算過程如公式（15)?（18)所示： Ca2+=X2 (15)； CO廣=Ksp/Ca2+ (16)； H+=[H+]i+f-e (17)； HCO3-= [HCO3Ii+e+f (18)； 其中，eKCO/li+X-CO/-，PaX+e-EHli ; 步驟7,結(jié)垢趨勢預(yù)測分析； 根據(jù)所述步驟6-3獲取的水-巖反應(yīng)后的所述地層水樣品中的組分含量、溫度壓力以 及氣相CO2含量數(shù)據(jù)，通過所述結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件或化學(xué)計算法完成CO2驅(qū)油藏的結(jié)垢趨勢 分析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分析CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其特征在于：在所述步驟1-2中，采用滴定法測定常溫常壓條件下，所述地層水樣品在CO2驅(qū)之前的 組分含量； 在所述步驟1-3中，測量產(chǎn)出氣的氣相CO2含量的過程是： 采用氣體取樣袋在氣液分離器的氣體取樣口采集生產(chǎn)井的采出氣，利用氣相色譜儀分 析測定采出氣中N2、C02、C0、02、CH4、C 2H6、C3H8、C4H1(I、C 5H12及C6以上氣體含量； 測量油藏的溫度、壓力，油藏的飽和壓力、生產(chǎn)井底的溫度、壓力，生產(chǎn)井口的溫度、壓 力的過程是： 油藏投入開發(fā)初期，在探井中下入井下溫度壓力計，獲取油藏原始溫度、壓力，并進行 高壓物性取樣，通過單次脫氣實驗，獲得原油飽和壓力；對正常生產(chǎn)井進行停井作業(yè)，下入 井下溫度、壓力計，穩(wěn)定48小時以上，獲取目前井底溫度、壓力；正常生產(chǎn)井在井口加裝壓 力表、溫度計，獲取井口溫度、壓力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分析CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其特征在于： 所述步驟7中的化學(xué)計算法包括朗格利爾Langelier飽和指數(shù)法、斯蒂夫一戴維斯 Stiff - Davis飽和指數(shù)法、斯克爾曼Skillman熱力學(xué)溶解度法、Ryznar穩(wěn)定指數(shù)SAI法、 Oddo - Tomson飽和指數(shù)法、Vetter飽和指數(shù)法、Toddo - Yuan飽和指數(shù)法。
5.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種預(yù)測CO2驅(qū)油藏?zé)o機結(jié)垢趨勢的方法，其特征在于： 所述步驟7中的結(jié)垢趨勢預(yù)測軟件包括OFISTP、ScaleChem3、MultiSCALE、SCALEUP、 SDCQPC、PIOSL 0、JHCPS。
【文檔編號】G01N33/26GK104343427SQ201310314197
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】賈紅育, 趙淑霞, 李遠欽, 馬濤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院