微生物驱油数值模拟研究与应用

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大庆石油学院 硕士学位论文 微生物驱油数值模拟研究与应用 姓名：覃生高 申请学位级别：硕士 专业：油气田开发工程 指导教师：贾振岐 20060314

微生物驱油数值模拟研究与应用 摘要
微生物提高采收率是一项具有很大应用前景的提高采收率技术。其中，微生物驱油技 术由于能处理更大范围的地层，因而具有很好的增油效果，能较大幅度地提高原油采收率。 本文

通过广泛的资料采集和现场调研，了解了国内外微生物提高采收率技术的理论研究和 矿场应用的进展、以及微生物采油数值模拟软件开发和应用的现状。 根据大庆油田萨南过渡带注水开发中、低渗透率油层的特点，选择了由组分运移方程、 黑油模型、微生物动力学方程、渗透率降低模型和激活滞留油模型组成的能比较全面地描 述微生物在多孔介质中发生物理、化学和生物反应的三维三相多组分流动数学模型，进行 数值模拟计算。在室内微生物菌种和矿场油层环境配伍性实验研究的基础上，制定了矿场 试验方案，用该数值模拟软件对方案进行了系统评价，从中优选出最具可行性的方案，进 行了微生物改善水驱效果试验。结果表明：试验区注入微生物后，注入压力下降，视吸水 指数上升，油层动用程度提高，产液能力上升，日产油增加，含水下降，微生物驱油效果 明显，这说明注微生物改善水驱开发效果在萨南过渡带油层条件下是可行的，可进一步扩

大试验规模，论证了微生物驱油的效果；试验中所用微生物菌种与过渡带油层配伍性良好，
具有较好的适应性：验证了该数值模拟软件具有较强的计算能力，所得到的数值模拟结果 能有效指导矿场试验。

关键词：微生物提高原油采收率：数值模拟；生物驱油；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．弧ｉｓ

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

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ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆａｌｌｓ．ｔｈｅ

ｉｎｊｅｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｄｅｘ

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
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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

人庆石油学院顺ｆ’研究生学位论文

第１章绪论
根据预测，２１世纪原油需求总量为２５００－－２６００亿吨，按照现有油藏开发技术和措施 年均仅能提供３８０亿吨。因此，要满足需求总量，必须将采收率提高到６５％－－７０％，即现
有水平的２倍。 提高原油和天然气产量的途径主要是增加地质储量和应用高效生产技术，而后者的作 用越来越重要。目前，石油天然气工业面对的最重要的挑战之一就是提高采收率。在过去 的２０年里，采收率提高了１０％，但这主要归功于油藏工程，提高采收率方法的贡献很小。 由于较低的波及系数和洗油效率，油藏中有２／３的地质储量不能采出。波及系数可以通过 油藏工程和化学工程的方法得到提高，洗油效率则只能依靠化学工程。按采收率达到６４％

—６６％的目标，现有技术可将采收率提高２０％达到４８％，剩余１６％要依赖于化学提高采
收率方法的应用。近些年来，随着新开发区块的减少以及大量高产油田的减产，提高原油 采收率技术（ＩＯＲ）正在世界范围内不断得到推广和应用。 微生物提高采收率技术就是一种主要利用化学原理提高波及系数和沈油效率的提高 采收率技术，室内实验和矿场试验表明，这是一种具有潜在经济效益的方法，特别对枯竭

的生产井更是如此。在美国，由于枯竭井（指产油速度少于ｌＯ ｂｂｌ／ｄ的井）的产量占总
采油量的将近５０％１１１；我国的一些大油田近些年来相继进入高含水后期，所以需要一种低 成本的提高采收率方法（ＩＯＲ）。微生物提高采收率方法尤其适合应用于今天这种经济环境。 有足够的资料证明了利用微生物技术增加原油生产的可行性和灵活性。在世界各地，已经 有大量的生产井和油田已经用微生物配方进行了处理。

１．１微生物提高采收率研究概况
１．１．１微生物提高采收率的起源 在石油生产实践中，往往发生细菌堵塞油井以及原油罐和油库中产生Ｈ２ｓ的情况，这 使人们认识到微生物能在油藏内生长。１９２６年，Ｂｅｃｋｍａｎ提出细菌可能有利于石油的生产，

因为它们的代谢产物能帮助地质构造中的石油的释放和运移。这以后没有发表其它的文献
报道，直至Ｚｏｂｅｌｌ于１９４６年和１９４７年发表了他的研究结果，获得了用油层内厌氧硫酸 盐还原菌（如Ｈｙｄｚｏｃａｒ—ｂｏｎｃｌａｓｔｉｃｕｓ脱硫弧菌）进行二次采油法的专利。Ｚｏｂｅｌｌ观察到， 梭状芽孢杆菌和脱硫弧菌的混合培养物在营养物的水溶液中会产生氢化酶，细菌利用这些 氢化酶产生低分子量的氧化物（酸、酮等）和二氧化碳。在实验室的实验中，这些气体和 溶剂有助石油从充填的砂柱中释放出来。在后来的研究中，Ｚｏｂｅｌｌ（１９５３）在实验室中利 用其它发酵类型的细菌产生大量的有机酸和二氧化碳来提高石油采出量，他还观察到有几 株菌可在高达８８℃的温度中生长，而且在几个小时内迁移通过１／２５ ｃｍ未上釉的素瓷，

第１章绪论

并能以每天大于２．５ ＣＩｌｌ的速率通过致密的填充砂柱。 １９５４年，Ｕｐｄｅｇｒａｆｆ和Ｗｒｅｎ重复做Ｚｏｂｅｌｌ的工作并对其它微生物做一些调查，他们 提议注入脱硫弧菌和糖蜜提高石油采收率。１９５４年，Ｕｐｄｅｇｒａｆｆ帮助Ｙａｒｂｒｏｕｇｈ和Ｃｏｔｙ 在美国阿肯色州进行油田现场试验，应用丙酮丁醇梭状芽孢杆菌和糖蜜开采水驱后的残余 油。 Ｈｉｚｔｍａｎ在１９６２年获得将细菌孢子和营养物注入油藏的工艺专利，他在实验室中使用 饱和油的填充砂柱来检验自己的假设，将玫瑰色梭菌的孢予和糖蜜的水溶液流过砂柱，可 使油释放量增加（约３０％）。后来，Ｈｉｚｔｍａｎ获得的专利涉及使用一些消耗注入的聚合物 的微生物，从而以副产品Ｃ０：驱油（１９７２）。在聚合物驱中，注入的微生物消耗吸附在油藏 岩石表面的聚合物，而在ＣＯｓ驱中，那些注入菌耗食ｃＯｚ－一原油段塞推进过后遗留下的碳、 氮、硫的化合物，这些方法在填砂柱实验中能使残余油流动起来，但没见用岩心或油田试 验的报道。 Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ等人（１９６３年）发现在苏联的一些油气藏中找到的细菌，每吨岩石每天由 细菌生产出２克ＣＯｚ。他猜想甲烷可能是在岩石表面由细菌合成ｃＯ：和氢气所形成的。后来 Ｓｅｎｙｕｋｏｖ等人（１９７０）试图应用微生物进行石油开采。Ｉｖａｎｏｖ和Ｂｅｌｙａｅｖ（１９８３）报道过 与注入井有关的好氧与厌氧菌菌落的研究。 但由于油价问题，直到８０年代这项新技术才得到重视，才开始在世界范围内开展研 究和应用。

１．１．２微生物提高采收率研究新进展
微生物提高采收率技术最早在美国诞生，并逐渐成为－－Ｉ＇１新兴的采油方法。１９７９年， 由美国能源部赞助在加利福尼亚州圣地亚哥召开了一个座谈会，并拨款在俄克拉何马大 学、俄克拉何马州立大学、佐治亚大学和南加利福尼亚大学开展研究。美国能源部还继续 拨款资助一些大学和俄克拉何马州马特斯维尔国家石油研究所开展ＭＥＯＲ的油田现场研究。 取得了一定的成果。 ２０世纪８０年代开始，微生物提高原油采收率方法开始受到重视。然而，实际应用的

进展并不大。到９０年代，这项新技术已有突破性进展，进入推广应用的阶段。在这一时 期，美国国家石油能源研究所（ＮＩＰＥＲ）进行了几项ＭＥＯＲ研究计划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发展方向。

美国国家石油能源研究所ＳＧＰｌ３计划的研究成果：
１９８６年公布了在俄克拉荷马州Ｎｏｗａｔａ县ＭｉｎｋＵｎｉｔ油区注入微生物的矿场试验方案。 １９８７年 进行单井注入试验，以确定细菌的注入能力和在地层环境中的存活能力。在 ＭｉｎｋＵｎｉｔ油区进行２０英亩区块的注入试验，２ｌ口注水井中，有４口井注入了微

生物。发现注入微生物后，井口反排液中有微生物代谢产物的存在。
１９８８年首次证实了微生物经注水井运移到生产井。在整个ＭｉｎｋＵｎｉｔ矿场试验中，采收 率提高１３％。
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大庆石汕学院坝Ｉｊ研究生学化沦文

１９９０年在俄克拉荷马州阿肯色县附近的Ｃｈｅｌｓｅａ—Ａ１ｌｕｗｅ油阳丌始扩大试验，试验区面 积５２０英亩（生产面积３８０英亩）。通过中心注水站，在１９口注水井中注入微生物。 １９９２年从１９９２年到１９９３年５月，Ｃｈｅｌｓｅａ—Ａ１ｌｕｗｅ油田通过注入微生物试验，原油产量 增加２０％。 美国因家石油能源研究所ＢＥ３计划的研究成果： １９８４年发表了ＭＥＯＲ技术综述报告，并设计了ＭＥＯＲ数据库。 研制了室内模型，模拟ＭＥＯＲ方法。 筹建了ＭＥＯＲ菌种库，其中含有适合各种地层条件的、性能不同的菌种。

１９８５年发现注入菌与内源菌相溶性对提高采收率和评价环境影响十分必要。
１９８６年建立了细菌对矿场条件适应性的测试方法，并确定了一系列ＭＥＯＲ矿场试验的环 境标准。 发现ＭＥＯＲ能有效地用于重油开采。 １９８７年发现有些ｈｔＥＯＲ方法可降低硫酸盐还原菌群落，减少腐蚀。向ＤＯＥ提交ＭＥＯＲ现场 试验数据库。 １９８８年 为石油生产商举办了一次ＭＥＯＲ讲习班。 筹备了一次有１００多人参加的ＭＥＯＲ专题协作讨论会。 １９８８年发现了芽孢杆菌和梭菌之间的协同效应，两者共同作用比单独作用更能提高采收 密。 首次发现微生物能改变亲水岩石的润湿性。 发现细菌细胞对提高采收率有着重要作用。 发现细菌的代谢产物，如醇、酸等在多孔介质中比细菌细胞移动得更快。

出版了《微生物技术在石油领域应用》国际会议论文集。
１９８９年发现某些低浓度（１％～２％）的添加剂可提高ｂｔＥＯＲ效果，其中一种重要的添加剂就 是ＮａＨＣ０３。 为石油生产商举办了一次短期ＭＥｏＲ讲习班。 １９９０年建立了微生物在一个三维、三相、多组分的多孔介质中运移的模型。 向ＮＩＰＥＲ申请了微生物强化水驱的专利。

向ＤＯＥ提交新的ＭＥＯＲ矿场试验数据库，含有６９个矿物试验数据。
在《石油与天然气》杂志发表了有关ＭＥＯＲ标准。

１９９０年５月在俄克拉荷马州的诺曼举行了第三次ＭＥＯＲ国际会议，会议以矿场试验为主要内 容。向第三次ＭＥｏＲ国际会议提交两篇论文。
１９９１年首次公布微生物的作用对相对渗透率的影响数据。 模拟研究表明，微生物处理比单独水驱能获得更高的油气采收率。ｃＴ成像技术研 究表明，在多孔介质中微生物产生的气体能降低残余油饱和度。 １９９２年发现微生物能改变亲油性岩石的润湿性，这将大大降低残余油饱和度。
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第１章绪论

８月举行了ＤＯＥ／ＳＰＥＥＯＲ讨论会，并提交了生物技术在ＥＯＲ中的应用论文。 １１月在纽约长岛举行了第四次ＭＥＯＲ国际会议，会上提交了两篇论文。 ＦＹ９３研究计划 ＦＹ９３计划继续开展室内实验，完善ＭＥＯＲ的三维数模，同时获得能说明ＭＥＯＲ有关机理 的数据。机理的研究包括微生物对油藏微观性质的改变，如表面张力、润湿性、吸附作用 等，其中吸附作用影响原油的流动方向和渗透性。通过对三个实验进行核磁共振分析表明， 微生物的存在，改变了液流方向。 ＦＹ９３计划评价了微生物在实际应用过程中对环境、安全和健康的影响，完成了装备改 造。 此外，日本国内有关微生物方面的研究较多，但以提高采收率（ＥＯＲ）为主进行的研 究并不突出。日本的石油公司石油开发技术中心（ＴＲＣ）自１９７７年开始着手研究微生物提 高采收率，主要以油层法为主，利用微生物的代谢物来进行研究。 俄罗斯从１９８８年开始在Ｒｏｍａｓｈｋｉｎｓｋｏｅ油田进行通过“激活”地下本源微生物提高 石油采收率的试验。他们在对地层中固有微生物分析的基础上，有针对性地选择营养物和 空气注水作业一起将其注入到油层中。产出液分析表明，菌的浓度比注入前升高，原油产

量也随之提高，在本源微生物采油技术的研究和应用方面具有代表性。另外，英国、加拿
大、澳大利亚、波兰等国也都部分开展了相应的研究试验工作【３】。 我国的石油微生物学始于１９５５年，开始研究细菌勘探：２０世纪６０年代研究了油田微 生物的生态学和生理学，参加的单位有中国科学院、石油都、地质部及一些大专院校，并

取得了丰硕的成果。近几年来，国外（主要是美国）在这方面已有成熟的技术，并开始向 我国市场渗透，这在一定程度上促进了我国这方面研究的发展。 我国吉林油田和中国科学院微生物研究所协作研究了一项微生物吞吐技术，有较好的 增油效果，但在注入微生物的同时需要注入大量的营养液，这相对提高了原油开采的成本。
大庆油田在“七五”国家科技攻关成果简介中，介绍了利用微生物地下发酵的研究成

果。利用微生物地下发酵提高原油采收率是当前引起石油界广泛重视的一种生物技术。大 庆石油管理局和中科院微生物所在国内首先开创了将细菌直接注入地下提高采收率的室
内评价方法，大庆石油管理局利用混合菌种进行了创造性的放大发酵工艺、注入工艺及矿 场试验研究。 据中国石油报１９９５年５月１９日报道，油田专用微生物工厂在徐州建成（投放１吨微

生物可增产原油４００吨）。它由华东输油管理局和美国迈克尔?自克微生物公司合资兴建， 采用美国的技术设备，按美国标准生产油Ｅｌ专用微生物，年产微生物７万加仑。大大促进
了国内微生物提高采收率研究的进展。

１．１＂１．３微生物提高采收率的优势和局限性
１、微生物提高采收率优势
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大庆石油学院硕：ｉ：ｇｆ究生学位论文

微生物方法原理不同于化学法原理，微生物法有着化学法不可比拟的优点：
ｌ、对边远油田而言，在经济上具有吸引力，且效果持续时间长： ２、工序简单，操作方便。一般不必增添井场设备。可以方便地利用常规注入设备。 所用工艺设备只需要对现有的油田设备做小小的改装，降低了成本。该方法适于使用典型 的注水开发地面装置。ＭＥＯＲ工艺安装成本低廉，比其它ＥＯＲ技术更适用； ３、可用于开采各种类型的原油（轻质、重质、中等质量的原油），开采重质原油的效 果更好； ４、注入的微生物和培养物（营养物）价格便宜，易于获得，便于应用。可以针对具 体的油藏，灵活调整微生物配方： ５、只要停止注入营养液，油藏内的营养物被消耗完，即可终止微生物的活动； ６、微生物细胞很小，且能运移，所以能够进入其它的驱油工艺不能完全进入的油层 中的死角和裂缝； ７、成本低。微生物的主要营养源之一是石油，而这些石油本来是采不出来的。另外， 细菌本身能自我复制，通过在地层内繁殖而扩大其有利的作用； ８、原料来源广泛。微生物是从油田产出水中分离出来的。营养物可以是质量较差的 糖蜜； ９、不损害地层，可在同一井中多次应用；

１０、ＭＥＯＲ产物均可生物降解，不会堆积在环境中，不污染环境、
２、微生物方法的局限性 当然，应用微生物采油也有一定的局限性。其局限性主要体现在以下几个方面： １、对于高温（高于８９℃）或高含盐量（高于１０％）的地层，通常不能选用； ２、需要进行实验室室内配伍性测试，以及合理的工程设计，其采油机理尚未完全探 明证实； ３、对特定的油层的最佳微生物应用工艺尚在建立之中； ４、油田应用筛选标准仍然需要不断改进；

５、能可靠预测现场过程的地层模拟技术和数值模拟技术还不成熟。 虽然微生物提高采收率有一些局限性，但由于其独特的经济优势和环境优势，受到越来越
多的专家和领导的重视。

１。２微生物提高采收率的机理和应用
微生物提高采收率是将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层，或单独注入营

养液激活油层内微生物，使其在油层内生长繁殖，＋产生有利于提高采收率的代谢产物，以

提高油田采收率的方法。微生物提高采收率是搜术含量较高的一种提高采收率技术，不但
包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物茵体、微生物
５

第１章绪论

营养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩 石、油、气、水物性的改变。 １．２．１提高采收率微生物的特点 采油微生物繁殖生长和代谢都是在油藏孔隙介质中完成的，而油藏是一个非常复杂的 环境，矿物的组成及性质，孔隙度和渗透率，地层压力，流体的温度、ｐＨ值、矿化度，原 油性质，残余油饱和度等因索都会影响微生物在油藏中的运移、生长、代谢作用及代谢产 物，从而进一步影响到微生物提高原油采收率的最终效果。因此采油微生物至少具有以下 三个特点１３】： （１）能够在油藏条件下生长繁殖。微生物在油藏条件下存活、生长与繁殖是微生物 提高采收率的前提条件，因此，所应用的微生物必须适应油藏的矿物岩性、油藏温度，地 层压力，地层流体的性质，包括原油性质和地层水的性质，如矿化度、ｐＨ值等。 （２）代谢产物能够有利于提高原油采收率。代谢产物的类型和产量始终是微生物提 高采收率最为重要的基础。微生物代谢产物对油层的作用如表２－２所示： （３）除了上述三个特点外，如果要充分发挥微生物采油的潜力，微生物菌种最好能

以石油烃为睢一碳源，它自＆选择性地利用原油中的大组分作为营养源，且在油藏中生长繁
殖过程中不易变异、或变异以后的代谢产物仍然是有利于提高采收率的组分。另外，所选 微生物应无环境污染问题。 １．２．２微生物提高采收率作用机理 １、改变原油的组成，使其变成低粘度的原油 微生物以石油中正构烷烃作为碳源而生长繁殖，从而改变原油的碳链组成。微生物不 断老化，改变了石蜡基原油的物理性质，影响了原油液或固相的平衡，降低了石蜡基原油

的临界温度和压力。微生物的增加能大大减少储层、井眼和设备表面的原油结蜡的温度和
压力。微生物生长时释放出的生物酶，可降解原油，使原油碳链断裂，高碳链原油交为低 碳链原油，使重组分减少，轻质组分增加，凝固点和粘度均可降低，不仅改善原油在油层 中的流动性，而且会使原油品质得到改善。 ２、改变原油的驱油环境 （１）生物表面活性剂提高采收率机理

微生物所产生的表面活性剂会降低油水界面张力，减小水驱油毛管力，提高驱替毛管
数。同时生物表面活性剂会改变油藏岩石润湿性，从亲油变成亲水，使吸附在岩石表面上

的油膜脱落，油藏残余饱和度降低，从而提高采收率。
（２）生物气提商采收率机理 大多数微生物在代谢过程中都产生气体，如二氧化碳、氢气、甲烷等，这些气体能够 使油层部分增压并降低原油粘度，提高原油流动能力。溶解岩石中的碳酸盐，增加渗透率； 使石油膨胀，其体积增大，有利于驱出原油，增加产量。同时气泡的贾敏效应还会增加水
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人庆石油学院硕：ｌ：ｔｉＪｆ究生学位论文

流阻力，提高注入水波及体积。
（３）产生酸及有机溶剂提高采收率机理 生物产生的酸主要是相对低分子质量的有机酸（甲酸，丙酸），也有部分无机酸（即硫 酸），它们能溶解碳酸盐，一方面增加孔隙度，提高渗透率，另一方面，释放二氧化碳，提 高油层压力，降低原油粘度，提高原油流动能力。产生的醇、有机酯等有机溶剂，可以改变 岩石表面性质和原油物理性质，使吸附在孔隙岩石表面的原油被释放出来，并易于采出地 面。何正国等的研究结果表明微生物作用原油主要产生乙酸、丙酸，另外还有其它几种短 链有机酸，与此同时，微生物还产生两种未知醇类，这些都是微生物在发酵原油过程中的 代谢产物，它们有利于改善原油粘度，类似轻度酸化，增加岩石孔隙度，从而提高原油量。 （４）生物聚合物提高采收率机理 在油藏高渗透区的生长繁殖及产生聚合物，使其能够有选择地堵塞大孔道，增大扫油 系数和降低水油比。在水驱中增加水的粘度，降低水相的流动性，减少指进和过早的水淹， 提高波及系数，增大扫油效率。在地层中产生的生物聚合物，能在商渗透地带控制流度比， 调整注水油层的吸水剖面，增大扫油面积，提高采收率。 ３、微生物的直接作用

通过在岩石表面上的生长占据孔隙空间，用物理的方法驱出石油，改变碳氢化合物的
馏分。微生物能粘附到岩石表面，在油膜下生长，最后把油膜摊开，使油释放出来【４】口 １．２．３微生物提高采收率的应用

微生物及其代谢产物对原油的作用类型决定了利用微生物来解决原油生产问题的方 式。归纳起来，微生物代谢产物种类、对原油的作用、解决原油生产问题的类型以及矿场
应用的方式如表１—２、１—３所示。 表卜２微生物代谢物对油层的作用【５１
Ｔａｂｌｅｌ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔ
Ｏｉｌ

ｔｈｅ ｏｉｌ ｌａｙｅｒ［５１

微生物代谢产品 酸 有机酸（甲酸、丙酸等低分子量酸） 无机酸（Ｈ２Ｓ０４）

对油层的作用 １、提高孔隙度和渗透率 ２、与碳酸盐岩反应产生Ｃ０２

提高孔隙度和渗透率 １、增如趣层难力
２、溶解在原油种而使原油粘度下降 ３、溶解矿物，提高渗透率 ４、使原油膨胀 １、降低岩石一油一水系统中的界面张力 ２、形成石油一水乳状液 封堵离渗透层，增大水驱扫油效率并降低 水油比 溶解岩石孔隙中的原油，降低原油粘度

气体（Ｈ２、Ｃ吼、Ｃ０２、Ｎ２、Ｈ２Ｓ）

生物表面活性剂和乳化剂 生物聚合物 溶剂 酵类（甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇）， 酮类（丙酮）、醛类（甲醛）

第１章绪论

表１—３微生物提高原油采收率应用的分类【１】
Ｔａｂｌｅｌ一３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ｏｆ

ＭＥＯＲｌｌ

微生物提高采收率工艺 单井增产措施 水驱 改变渗透率 清理井筒 聚合物驱 减轻锥进

生产问题 地层损害、原油相对渗透率低 原油被毛管力束缚 波及系数低，窜流 蜡问题 不利的流度比，波及系数低 水锥或气锥

利用的微生物类型 产表面活性剂、气体、酸和醇 的菌体 产表面活性剂、气体、酸和醇 的菌体 产聚合物的微生物和／或能大 量繁殖形成生物群落 产乳化剂、表活剂和酸的微生 物，降解烃的微生物 产聚合物的微生物 产聚合物的微生物和／或能大 量繁殖形成生物群落

１．３微生物提高采收率数值模拟
１．３．１微生物提高采收率数值模拟的主要内容 ＭＥＯＲ数值模拟的主要内容包括以下三部分。 第一部分就是要建立数学模型，也就是要建立一套描述微生物、营养物及其代谢产物 在油藏中运移的偏微分方程组。此外，为解此方程组还要有相应的辅助方程、初始条件和 边界条件。

第二步就是建立数值模型。这需要通过三个过程。首先通过离散化将偏微方城转换成
有限差分方程组，然后将其非线性系数项线性化，从而得到线性代数方程组，再通过线性 方程组解法求得所需求的未知量力、饱和度、温度、组分等）的分布及变化。 第三步就是要建立计算机模型。也就是将各种数学模型的计算方法编制成计算机程序 以便于计算机进行计算得到所需要的各种结果。工业性应用的计算机模型也称计算机软 件，它包括图形或数据输入和输出，各种数值解法等，可应用于各种油田实际问题。 １．３．２微生物提高采收率数值模拟的步骤 有了计算机模型之后，油藏数值模拟的步骤如下：

１、选择模型：要根据油藏的实际情况和所研究的问题，选择合适的模型。因为现在
计算机模型均己成为工业性应用计算机软件，因此目前已经有了各式各样的模型。

２、资料输入：包括油藏描述和生产井／注入井的数据。
油藏描述资料包括地质静态描述（油藏构造、油层厚度、孔隙度、渗透率、油层深度、 原始地层压力）、流体性质资料（压力与流体粘度、体积系数、压缩系数之间的关系）和特 殊岩芯分析资料（饱和度与相对渗透率、毛管压力之间的关系）。 油井／生产井持征包括产量／注入量或井底流动压力。

人庆石汕学院碰１１研究生学位论文

３、灵敏度试验：将影响油田开发指标（产量、压力、合水、油气比等）的地质静态资 料、流体性质资料和特殊岩芯分析资料人为地加以变化，输入计算机程序中，观察它们对 升发指标的影响，从中找出其影响比较大的性质参数。对于这一类参数应尽量取全取淮。 ４、历史拟合；用已知的地质、流体性质和特殊岩芯分析资料和实测的生产历史（产量 或井底压力随时间变化），输入计算机程序中，将计算结果与实际观测和测定的＿丌发指标 （油层压力和综合含水率等）相比较。若发现两者间有相当大的差异，则说明我们用的资料 与实际油田资料差异很大，可根据灵敏度试验结果逐步修改输人数据，使计算结果与实测

结果一致，这就是历史拟合。历史拟合的速度和质量不仅与计算机软件的质量有关，而且
与工作人员的经验和对油田的实际情况掌握的程度有关。 ５、动态预测：在历史拟合的基础：对未来的开发指标进行计算。这里往往又分为两 种情况：一是根据规定的产量变化来顶测地层压力和饱和度的变化；二是依据规定的井底 流动压力的变化来预测油、气、水的产量，地层压力和饱和度的变化。 由于实际所要解决的问题是多种多样的，因此要根据所要解决的问题进行历史拟合和 动态预测。

１．３．３微生物提高采收率数值模拟发展概况 数值模拟是确定微生物提高采收率现场实施方案的重要依据，是为微生物采油提供科 学决策的重要手段。微生物采油数值模拟又有费用低，可重复进行的有点。开展这项工作 可以降低微生物采油现场实施的风险，确定科学合理的工作制度。随着对微生物采油研究
的深入，国内外在微生物数值模拟的研究方面做了大量的工作，取得了一些进展。

１、国外微生物提高采收率数值模拟发展状况
８０年代末９０年代初，国外开始进行微生物提高采收率的数学模型研究和数值模拟研 究。１９８８年，Ｋｎａｐｐ Ｒ．Ａ．等在第１２属世界计算机大会上发表了“微生物在多孔介质中 生长和运移模型”论文。在该论文中，作者给出了微生物和营养物在多孔介质中的运移方 程，但没有考虑微生物对原油的作用。１９９０年，Ｚｈａｎｇ Ｘ．在俄克拉何马大学完成了“微生 物强化采油的数学模型”的硕士论文。作者基于组分模型给出了微生物和营养物的运移方 城，只考虑了微生物的调剖作用。Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．等在６５届ＳＰＥ年会上发表了“微生物强化 采油的数学模型”论文。Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．提出的模型是以黑油模型为基础，给出微生物运移 方程。在运移方程中考虑了微生物物的吸附和生长。在假设微生物改变原油性质和微生物

浓度存在一定关系的前提下，研究了微生物的调剖、降粘、降低界面张力和产生气体的作
用。１９９１年，Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．等在第６６届ＳＰＥ年会上发表了“微生物在多孔介质中运移现象 的实验研究与模拟”论文。Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．在该论文中提出了一个三维、三相、多组分的数 值模型，该模型在黑油模型的基础上，给出了微生物和营养物在多孔介质中的运移方程。 在微生物、营养物的运移方程中，考虑了微生物的扩散、对流、趋药性、生长和代谢，营 养物的消耗、扩散、对流。微生物生长方程用了和实验结果比较吻合的Ｍｏｎｏｄ方程来表示。 在解法上，用了ＩＭＰＥＳＩＭＣ（隐式压力、显式饱和度、隐式浓度）方法。但在该模型中，也
９

第ｌ章绪论

只考虑了微生物的调剖作用。１９９４年，俄罗斯科学院油气研究所的Ｓｉｔｎｉｋｏｖ Ａ．Ａ．和Ｅｒｅｍｉｎ
Ｎ．Ａ．在ＳＰＥ上发表了“复合岩石微生物强化采油的数学模型”。同年，Ａ．Ｋ．Ｓａｒｋａｒ等人 在国际微生物采油会议上发表了“微生物提高石油采收率的组分模拟”。在该文中，作者 分析了微生物提高石油采收率各种作用的重要性，指出微生物产生表面活性剂是最有潜力 的发展方向。１９９６年，Ｄｅｓｏｕｋｙ ｓ．Ｍ．发表了题为“微生物强化采油的一维数学模型和实 验验证”的论文。 综观国外微生物数值模拟的发展，可以看出，这些模型都是建立在黑油模型或组分模 型基础上的。微生物在多孔介质中的运移方程考虑了微生物的生长、死亡和吸附等特性。 微生物对油藏的作用主要考虑了微生物调剖作用。建立的～些数学模型和实验结果比较吻 合，有一定的可信度。

２、国内微生物提高采收率数值模拟发展状况
国内在微生物采油数值模拟方面起步较晚。通过国内石油工作者的努力，也取得了一

些成绩。渗流流体力学研究所建立了微生物水驱传输组分模拟器。在该模拟器中，全面考
虑了微生物的生长与衰竭、竞争排斥、诱导、阻遏、乳化、降解、扩散、吸附等特性，并

在现场得到较好的应用。西安石油学院初步建立了一维三相微生物驱油数学模型。在该模 型中考虑了微生物的调剖作用，微生物在多孔介质中运移方程改进了Ｉｓｌａｍ Ｍ．Ｒ．模型以
及Ｃｈａｎｇ Ｍ．Ｍ．模型。石油大学建立了三维三相、多组分产物与营养物的微生物驱油数学 模型，该模型可以计算微生物的生长、运移和浓度分布等。

从国内外微生物驱油数值模拟的进展和现状，可以看出，对于微生物在对多孔介质中
的运移情况得到较好的模拟。在微生物调剖作用的模拟方面进行了有益的探索。在微生物 及代谢产物降低原油粘度和表面张力方面有待予进一步研究。

１．５本文的研究思路及主要工作
微生物提高采收率是一项具有很大应用前景的提高采收率技术。其中，微生物驱油技
术由于能处理更大范围的地层，因而具有很好的增油效果，能较大幅度地提高原油采收率。

本研究属于油气田开发工程的提高采收率领域。核心内容为利用油藏数值模拟方法研
究微生物驱油动态过程，阐述微生物驱油的原理。通过室内实验，对微生物菌种与油层环 境的配伍性进行研究，利用选择的数值模拟软件进行方案优化，为微生物驱油技术的矿产

应用及推广提供依据，并且验证选用的数值模拟软件的计算能力和准确性。通过对微生物 驱油数学模型的研究，详细分析微生物驱油过程所发生的物理、化学和生物的作用，从而
深入理解微生物提高原油采收率的机理。 因此，本文将开展如下的工作： （Ｉ）建立模拟计算油藏的地质模型，详细描述油藏静态地质特征，包括地层构造、沉积 相、储层、油藏类型，油层厚度等，为选用实验菌种培养物和数学模型提供依据；
ＩＯ

人庆Ｚｉ｝ｌＪｌ学院顺『．研究生学位论文

（２）根据模拟油藏的环境选择提高采收率菌种， 在室内刀：展微生物菌种与油藏环境的配 伍性实验评价，优选出能适应油藏环境的、 能最大幅度提高采收率的菌利，，这一步 是关键； （３）根据所用菌种的特点和模拟油藏的条件，选择合适的数学模型，也就是要选择已建 立的搦述油藏渗流的偏微分方程组、相应的辅助方程、初始条件和边界条件； （４）利用选用的模拟软件，进行方案优选； （５）根据矿产试验的结果，分析微生物提高原油采收率的效果，检验所用微生物菌种在 实际油藏中的适应能力和提高采收率的能力，验证选用的数学模型的准确性。确定 微生物驱油技术推广的可行性。

第２章微生物驱浊的数学模型

第２章微生物驱油的数学模型
本章，在一些基本的假设条件下，建立描述微生物在多孔介质中发生物理、化学和生 物反应的三维三相多组分流动数学模型。该模型包括组分运移方程、黑油模型、微生物动 力学方程、渗透率降低模型和激活滞留油模型。

２．１假设条件
在推导ＭＥＯＲ过程数学模型中，主要的假设条件如下： １三维油藏被不渗透区块包围； ２地层岩石和流体微可压缩； ３考虑存在三相流体（油、气和水）； ４细菌、营养物和代谢产物仅存在于水相； ５微生物生长和代谢产生的生物气处理为方程中的源项 ６油藏温度不发生变化；

２．２微生物驱油组分运移方程
水相中的微生物、营养物及代谓｝产物多种组分在主要的力的作用下，比 如粘滞力、毛管力、重力和弥散力，在多孔介质中发生运移。则ｋ组分的物 质平衡方程通常写为：

昙（等ｑ＋纸）一Ｖ隹Ｃｋ）＋Ｖ（鲁瓦Ｖｑ）一万ｑｗ¨鲁见ｃｚ．，，
上式中，Ｃ。和Ｃ。表示ｋ组分的流动相质量浓度和被吸附相质量浓度在地表条件下的值；庐 表示孔隙度；Ｓ。、Ｂ。和ｑ。分别表示水相中的含水饱和度、地层体积系数、和体积注Ａ．／ 采出速度；Ｋ表示岩石总体积：皿是总流动速度，对于细菌，它定义为达西运动速度和细 菌趋化速度之和，其他情况下只表示达西运动速度；西。表示水相中ｋ组分的物理弥散张 量；Ｒｋ表示微生物生长、产物形成或营养物消耗的生物反应速度。 方程（２．１）左边的两项表示组分ｋ在水相中质量变化量和在孔隙空间中的吸附量。右 边的四项分别表示ｋ组分的对流、弥散、注入／采出以及生物反应。该方程中的组分七可以 为细菌（ｂ）、代谢产物（ｐ）、或者基质（ｓ）。 方程（２．１）中的总速度瓦定义如下： 细菌： 代谢产物或基质
１２

Ｅ＝厅。＋ｕｃ

（２．２）
（２．３）

太庆年ｉ油学院硕士研究生学位论文

这里，厅，表示水相的达西速度，露。表示微生物向营养物富集源运动的趋化速度。 生物的趋化性是指一个细胞朝诱导物的一种定向运动。在三维空间中，微生物能感觉 出营养物富集的环境。流体在压力梯度作用下，发生达西流动；这里假定微生物趋化运移 速度与基质浓度成指数变化关系，如下【６】：

ｕｃ＝Ｋ。Ｖ（１ｎＣ，）
这里，Ｋ。表示趋化系数；Ｃ，表示基质浓度。

（２．４）

与对流相比较，微生物趋化运动很小。因此，仅仅在静态的条件下，趋化作用才变得 比较明显。 物理弥散现象用全弥散张量来描述【７】：
一

ｆＤｈ。Ｄｈ目 Ｄｈ，１
Ｄ枷．＂

Ｄ舢＝ＩＤ枷，乒

％，岿ｌ 【Ｄ～一、Ｄ～，口 Ｄｈ。。Ｊ

（２．５）

上述弥散张量中的因子ｉｑ时包含了分子扩散和机械弥敖作用。对于各向同性介质，这些因 子由下列式子计算川：

‰；争＋掣爵＋掣
％圹争＋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％。。％群饥Ｉ
川；小：＋嵋＋“：

（２．…

这里，Ｄ。是水相中女组分的分子扩散系数；ｆ表示曲率；ａ。和ａ。表示纵向和横向弥散率； “。、Ｈ。和“。分别表示水相达西速度在Ｘ．、Ｙ＿和Ｚ－方向上的分量。达西速度由下式计算：
（２．１２）

２．３微生物新陈代谢动力学方程

第２章微生物驱油的数学模型

物比如乙醇也可能制约细菌的生长。因此，在双基质和产物共同限制条件下，Ｍｏｎｏｄ微生

物比生长速度表达式变化为【８ｌ：

胪∥ｍ（杂）［彘］（去）
心邓“焘
％一心Ｃｂ Ｒｂ；心（ｏｐｂ。）
表示菌落密度在地表条件下的值。

汜㈣

这里，口ｈ表示最大比生长速度；ｅ。和ｅ：分别表示基质＃１和基质＃２的浓度；Ｋ∥和Ｋ∥ 是基质＃１和基质＃２的饱和度常数；巧是制约作用常数，Ｃ。表示制约物质的浓度。如果 只考虑一种基质限制微生物生长，而忽略产物的抑制作用，则方程（２．１３）简化为一般的

Ｑ。１４’

因此，浮游相菌落繁殖速度（ＲＭ）和固着相菌落繁殖速度（Ｒ。）可由下列式子计算：
（２．１５） （２．１６）

这里，Ｇ表示流动细菌的浓度；仃表示细菌被吸附在孔隙表面而占据的孔隙体积分数；Ｐ。

我们假设浮游相菌落和固着相细菌都形成代谢产物，计算产物形成速度的一个经验方 程【９】为：

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

这里，口，表示产物Ｐ的最大比生产速度；Ｋ，／表示消耗基质ｓ，产物中组分Ｐ的饱和度 常数：Ｃ，。表示能形成产物的临界基质浓度。本模拟研究中涉及的产物有氮气、二氧化碳、 酸、醇、表活剂和聚合物。 细菌消耗基质进行繁殖，形成代谢产物并为生存提供能量。基质利用速度与菌体生长 速度和产物形成速度化学相关，也与维持生存的能量【８１相关：

这里，Ｒ、尺。、Ｒ。和Ｒ。分别表示基质消耗速度、流动相细菌和固着相细菌生长速度、

人庆石汕学院坝ｌ：研究生学位沦义

以及代谢产物形成速度；砀和匕／分别表示基于基质的蔚落和产物的产量系数；／＇ｔｌ，表示
，５

Ｙｓ

微生物消耗基质而存活的能量维持系数。

２．４微生物菌体在岩石表面的吸附
微生物从液态悬浮物中被吸附到孔隙表面被认为是流动相与固着相微生物之间动力 学作用的结果，它与两相间颗粒交换同时发生【１０１：

警：Ｒ，一Ｒｄ
解吸附速度。

（２．１９）

这里，Ｃ。表示每单位孑Ｌ隙体积吸附的微生物量；Ｒ，和凡分别表示微生物的滞留速度和

微生物菌体的滞留速度与进入一已知区域的微生物量“Ｉ厅。ＩＣｂ”和多孔介质的可堵塞
体积“１－盯”成比例。细菌体的解吸附速度是所滞留的细菌量“ｃＴｐ。”和流动相与固着相

之间的剪切力“ｌＶ中。Ｉ”的函数。因此Ｂ和Ｒ。可以表述为［１０］：
Ｒ，一Ｋ，阮Ｉｃ６（１一盯） 凡＝Ｋｄ（ａｐ６）ｌＶ中。ｌ
这里，Ｋ，和％分别是滞留系数和解吸附系数，只是水相势。
基质和代谢产物的吸附用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附描述，与对流和弥散速度相比，它假设平 衡瞬间达到【１１】：
（２．２０） （２．２１）

瓯２而ａｔＣ万ｋ
Ｇ液体悬浮物中组分ｋ的物质浓度。

（２?２２）

这里，Ｃｋ表示单位体积孔隙所吸附的量；ｎ。和ｂ。分别表示组分ｋ的Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附常数

２．５渗透率降低模型
细菌体在多孔介质中发生堵塞的方式有如下两种：（１）细菌体可能沉降到孔隙表面 上，从而减少供流体流动的孑Ｌ隙空间；（２）细菌体在喉道处发生圈闭或者在喉道附近发生 滞留，从而占据或堵塞各流体流动的渠道。因此，须根据孔隙度的降低和流动效率系数的 改变来描述渗透率的变化［１２－“】：
（２．２３）

这

Ｋ

科 ‰ 分 男 表示 移 始 渗透率 ｝

里％黼 叫勰 ≯一九度

Ｋ和∞是ＭＥＯＲ过程Ｌ１，的Ｉ舜时渗透率

和瞬时孔隙度；，定义为与孔隙一喉道堵塞现象有关的流动效率因子。 我们认为孔隙度变化只是由于生物群体在ｊＬ隙表面繁殖的结果， 响。存在固着相生物群时的孔隙度瞬时值吐ｆ流动方程确定【１２ｊ： 忽略其他组份的影

庐＝≠。（１一∥）

（２．２４）

在孔隙表面，细菌体不断沉积，形成生物膜（固着４，ｒｆ刍ｔｔ菌）。通过消耗营养物质， 这些细菌能够生长而占据更多的孔隙空间。下列守恒方程表明：固着相生物群的生氏

繁殖取决于细菌的滞留（Ｒ，）、解吸附（Ｒ。）和细菌的生长（Ｒ，）ｌｌｏⅢ３１：

旦！！笔鱼Ｊ：Ｒ，一Ｒ。＋Ｒ。（２．２５） 甜
“

“。

从概率的观点上来看，解堵或者流动效率因子（ｆ）可以通过估算生物群堵塞孔隙一喉 道的概率而给出【１４１：
ｘ一７．

１９ｂ妞

ｆ＝１一争Ｌ一
ｆｇ（ｘｋ
磊；。

（２．２６）

这里，ｘ。和ｊ。；分别是最小和最大孔隙喉道尺寸；ｘ。是微生物发生堵塞必须的临

界孔隙喉道尺寸；占ｂ）是孔隙喉道尺寸的双峰分布函数，它由下式给出１１５】： ｇ缸）＝ｗｇ。Ｇ）＋（１一ｗ）ｇ：ｘ）
（２．２７）

这里，石是孔隙喉道尺寸；ｇｌ扛）和占：仁）是孔隙喉道尺寸的双峰分布函数；ｗ表示权 数，０ｓＷｓｌ。ｇｌｂ）和ｇ：０）的计算式子如下㈣：

占，ｂ）；●兰』堑Ｌ
，仁ｉ）ｇｒｏｉｎ）。“仁。；一ｚ）“ｄｘ

（２．２８）

，０－－Ｘｍ＊）““扛…一石ｙｌｄｘ

ｇ：仁）：●型』塑鱼型１＿
这里，ｅ。、ｅ：、ｍ，和坍：是孔隙分布的形状的指数参数。 为了计算方便，可以把流动效率因子和孔隙一喉道分布函数转化为无因次形式

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
这里，无因次变量定义如下：
Ｙ：

（２ｔ。ｓ）

兰

（２．３４）

工㈣一工ｍｈ

Ｙ。，：—兰！，Ｌ ＸＭ—ＸＨｉｎ
，ｍ＝—苎！Ｌ ＸＭ一工ｍｋ

（２．３５）

（２．３６）

Ｙ。。＝—！Ｌ
Ｘｍａｘ一工ｍｉｌ

（２．３７）

有学者提出翊下经验表达式作为确定微生物在孑Ｌ隙喉道处发生堵塞的标准１１３Ｊ，【１ ４】，ｆ１６】：

≯卜ｎ卜掣叫】
由下式计算：

㈦，ｓ，

这里，夕／ｇｔｂ表示孔隙一喉道尺寸与细菌细胞体尺寸的比值；ａ。、声。和ｙ。是经验参数。
因此，细菌细胞体在孔隙喉道处发生堵塞和桥堵需要的临界孔隙一喉道尺寸（ｚ。）可

…叩十ｃｘｒ卜掣叫］
这里，假定所有的细菌体（工。）尺寸都是均匀的。

眨ｓ９，

方程（２．３９）表明：在ＭＥＯＲ过程中，细胞体堵塞孔隙喉道的范围（上。）随着浮

游细菌的浓度（ｅ）、流动速度（严彬）以及固着相微生物分数（ｓ）的增加而扩大。
２．６黑油模型
除了多组分传输方程外，我们用如Ｆ多相传输模型来描述ＭＥＯＲ过程多孔介质巾的
１７

箱２章微，Ｅ物驰汕的数学横型

油、气、水的流动。 考虑三种流体相（比如油（ｏ）、气（ｇ）和水（ｗ））巾都存在的某一组分Ｃ的流动 可以导出组分ｃ的基本物质平衡方程：ｆ１７ｌ

＊舅艄）一幢¨寸，磊．；属
度；玩是相，的达西流速；痢，表示每单位体积岩石ｚ相流体的质量注入或采出速度。

旺。。，

这里，Ｘ。，表示相ｆ中组分ｃ的物质分数；ｎ表示油减条件下的相密度；Ｓ，表示相ｆ的饱和

黑油模型中，仅考虑三个拟组分：油（ｏ）、水（ｗ）和气（ｇ）。其它的假设条件为： （１）油水之间不发生相变；（２）气体可以进入油相和水相，并且可以从油相和水相中出来， 但是不允许油水发生蒸发而进入气相。与这些假设条件相应的式子如下：

，；上！
。一ｐｏＢ。
工。。＝０

Ｘｗｏ＝０矿警 一各驴警
Ｘｗｇ—ｏ驴子

包。，，

ｚ∞＝０

这里，Ｐ。。、Ｐ。。和Ｐｐ。分别表不地回条件ｐ的、拙、水和气１卒阴嚣发；Ｂｏ、Ｂｗ丰ｕＢｇ分别 表示油、水和气体的地层体积系数；Ｒ。和Ｒ，。分别表示溶解气一油比和溶解气一水比。 利用以上关系式，可以得到多相流动的连续性方程：
油：

托

＊曼Ｂ０１）２Ｖ附Ｑ 新汁Ｖ时瓯

（２‘４２）

（２ ４３’

气：ｉｏ阿［Ｉｓ，＋警＋警）］＝Ｖ（毒＋百Ｒ。ｏＵｏ＋警卜＋氏见吨川
这里，Ｑ、Ｑ。，和Ｑ，分别表示每单位体积岩石中油、水、气的体积流速。它们定义为：

Ｑｒ鹏ｍｌ
油相、水相和气相的达西流速定义如下：

ｆ ２。，ｗ，ｇ

（２．４５）

弘一盟ｖｆ驴ｐ，点引
∥，

（２４６）

ｌ

ｇ。』

这里，霞表示对角型渗透率张量：Ｋ”Ⅳ，、Ｐ，和Ｐ，分别表示相ｌ的相对渗透率、粘度、

人庆ｄ－ｉｉｄ ｒ学院颂ｆ＋砌ｆ究生学位论文

压力和学度；ｇ是堕力加递腰，ｇ。是转化常数；ｈ是一个『ｆ：的与粟水平参考匪¨晌距禺。汕、 水、气的密度与地层体积系数和气体溶解度的关系由下式给出：

ｐ。；÷∞。。＋Ｒ。ｐ。。） ｐ。２ｉ帆ｃ＋Ｈｓｎ％ｊ

幢４≯ （２，４７）

ｐ。２击∞一氏ｐ。）
Ⅸ２玄 驴等
毛细管压力的概念定义了油～水相之间的压力差和气一油相之间的压力差：
Ｐ。。＝Ｐ。一Ｐ。

ｃｚ㈣
眩．４” ㈦。奶

（２．５０）

Ｐ。＝Ｐ，一Ｐ。

（２．５１）

这里，ｐ。。和ｐ。分别是油一水毛管压力和气一油毛管压力。油、水、气三相饱和度满足 如下关系式：
Ｓ。＋Ｓ。＋Ｓｇ＝１ （２．５２）

利用ＩＭＰＥＳ方法并结合（２．４２）到（２．５２）的方程，可以推导出油相压力（Ｐ）的控 制方程㈣：

妃詈２，。荔。屈［Ｖ劬ｚ印）＋ＧＣ；－毒］
ｃｆ＝Ｃ，＋ｑｓ。＋Ｃ。Ｓ。＋ＣｇＳｇ

ｃ２彤，

这里，ｑ表示综合压缩系数；岛与相ｚ的地层体积系数有关；妒，是相Ｚ的传导性；Ｇｑ项 包括ｚ相的重力和毛管压力：ｑ，表示Ｚ相的体积注入或采出速度。所有这些项定义如下：
（２．５４）

Ｃ，。三型
妒印

（２．５５）

ｃ。：一上堡＋生亟
‘

Ｂ，印

Ｂ，ｏｐ

ｃ。一击警＋专警
ｒ１

（２．５７）

１

。一百芾
ｐ，２Ｂ，一Ｒ。。Ｂｇ

ａＢ。

（２．５８）

（２．５９）
Ｊ９

第２章微生物驱汕的数学模型

ｐ。＝Ｂ。一Ｒ。。Ｂ｜

（２．６０）

８ ｇ＝ｐ ｇ

（２，６１）

”嚣

（２．６２）

钆＝等

（２．６３）

＂瓮城”哪Ｗ
＝

（２．６４）

Ｋｘ （２．６５） Ｋ：

Ｋ＝

呼ｗｍ。纠】
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）

利用上述方程一旦确定了油相的压力，则可根据如下方程给出油、水和气的饱和度

新汁Ｖ咖）帆一Ｋｑｏ

（２＋７３）

孙苦）娟删斌。一嚣
Ｓｇ＝１一Ｓ。一Ｓ。
２０

（２．７４）

（２．７５）

大庆撕ｆ｝ｌｉ学院硕Ｊ一研究生学位论殳

２．７微生物激活地层原油模型
这部分给出了微生物活动提高原油采收率机理的数学描述。该机理包括降低界而张 力、降低毛细管饱和度、改变相对渗透率，以及生物聚合物控制流度比。 ２．７．１界面张力 该模拟器中使用的界面张力模型假定：界面张力和生物表面活性剂浓度呈非线性关
系：［１ ９】

－ｄ引曲如ｍ卟ｇ㈢］（毒杀厂
指数参数。 ２．７．２残余油饱和度

眩，ｓ，

这里，Ｏ＇ｏｗ、盯。。和盯…分别是油水相之间的瞬时界面张力、最小界面张力和最大界面张 力；Ｃ。、Ｃ。川。和Ｃ钿。，分别表示生物表活剂的瞬时浓度、最小浓度和最大浓度。８，是一个

界面张力降低，毛管数则增加，这使得一部分残余相变得可动起来。因此，油和水相 残余饱和度在模拟时作为毛管数的函数［２０－２２】：

Ｓ。＝Ｓ：＋ｂ『ｗ—Ｓ：Ｅ，［１０９（Ｎ。，）＋耳：】

（２．７７）

这里，下标，表示油相或水相；《和融分别表示在低毛管数和高毛管数时，相的残余饱和

度；虬是相，的毛管数：互，和正：是与毛管降曲线（ＣＤＣ）有关的参数。Ｉ。和乃：的定义如
下［２０－２２】：

轮『１０２ｆｔ簿。ｖｏ，）１１－１Ｊ
１２＝一ｌｏｇ（Ｎ：）
性和孔隙大小分布。 ｆ相的毛管数可由下式计算［２３】：

‘ｚ邢）
（２．７９）

这里，ＵｏＴ＊日Ⅳ喜分别表示低毛管数和高毛管数，它们取决于流体和岩石的性质，比如润湿

虬：刨；压墨：竺墨兰兰
ｏＷ

。：彻，

ｏ…

这里，霞表示对角线型渗透率张量；西，表示ｚ相的势；Ｏ＇ｏｗ表示油水相的界面张力，它由 方程（２．７６）确定。 ２．７．３毛管压力 我们使用如下线性关系模型描述汕一水毛管压力（Ｐ…）与油水界面张力（仃。）之 间的关系１１９】：

笳２乖微生物驱汕的数学模型

儿。：Ｐ三。ｆ旦＆１
ｌ盯…一∥ｎｉｎ／

（２．８１）

这里，ｐ三。表示低毛管数时的洲Ｉ一水毛管压力。
２．７，４相对渗透率 由方程（２．７７）计‘算出残余相饱和度，然后将其用于确定相相对渗透率。在ＭＥＯＲ过 程中，我们使用下列方程模拟油水相的相对渗透率【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）

这里，下标ｗ和＾分别表示低毛管数和高毛管数时的情况。油水相在高毛管数时的相对渗 透率由直线关系得到［２４】：

Ｋ三；Ｓ。 Ｋ二＝Ｓ。
２．７．５含聚合物时液相的粘度

（２．８４）
（２．８５）

微生物生长和代谢过程中产生的聚合物能增加液相的粘度。当聚合物浓度相对较低 时，含聚合物液相的粘度（辟。，）可用如下线性方程近似计算（水作为溶剂）１１９］：＋
弘叫＝卢。＋Ｋ月ｆＣ７ （２．８６）

这里，肛。表亲原来水的粘度；Ｋ。是常数；Ｃ７是生物聚合扬的浓度。
２．７．６气体 本研究中考虑的气体包括氮气和二氧化碳。这些生物气对提高采收率过程的作用通过 在黑油模型中的源项体现出来。氮气和二氧化碳的产生速度由下式表示：

２９ｑｗｐＶｚＲ面＝２历＝＿ ｑ９３＝老 ２瓦苟
液相占据的孔隙体积；Ｐ：。和Ｐ，。氮气和『二氧化碳在地表条件下的密度。

∽。８１” （ｚ．８，）

坦’８引 汜㈣

这里，ｑ９２和ｇ柏分别表示氮气和二氧化碳在地表条件下的体积生产速度；Ｒ２和Ｒ，分别表 示微生物生长和代谢过程中每单位体积液榍中产生氮气和二氧化碳的质量速度。■。是被

第３章微生物驱油的数值模型
本研究中导ｍ的各相压力方程和各组分的运移方程是一组互相耦合、：｜Ｅ线性的偏微分 方程组。利用有限差分方法将这些方程变成离散形式。首先用隐式压力、显式饱和度求解 压力和饱和度，利用解出的结果，接着求解组分的运移方程。

３．１网格系统
我们将模拟的空间范围划分为一组数量有限的块，选择块中心网格系统来建立有限差 分格式。将ｘ一和Ｙ－方向定义为重心坐标，Ｚ轴正方向定义为垂直向下的方向。则Ｎ；×Ｎ。 ×Ｎｚ网格系统（每行Ｎｘ个网格单元，每列Ｎｙ个网格单元，纵向上Ｎｚ个平面）的网格块 的标号顺序为行内，由一行到另一行，由～个平面到另一个平面。图３．１和图３．２给出了３ Ｘ３Ｘ２网格系统的网格标号方式及其相应的系数矩阵格式。

ｆ
图３．１
４
ｘ

３×２网格系统标号

Ｆｉｇｕｒｅ３，ｌ Ｂｌｏｃｋ ｎｕｍｂｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ４ｘ３ｘ２ ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ

３．２压力方程的离散近似形式
为了用有限差分方法近似替代偏微分方程，定义如下线性差分算子
ＡＡＡＵ皇△，爿△。Ｕ＋Ａｙ爿△，Ｕ＋△：爿△：Ｕ （３．１）

这里，Ｘ－．方向的差分算子定义为：

△。爿△。【，＝以，一％∽一一ｕ，）＋爿。＋只（ｕ，＋。一ｕ。）

（３．２）

２３

第３章微生物驱汕的数值模型

Ｙ－和ｚ－方向上的差分算子也可以用相似的方法定义。

压力方程（２．５３）乘以体积元∽Ｌ，利用上述线性算子的定义，得到的差分方程则
变为：

图３．２

４

ｘ

３×２网格系统压力方程的系数矩阵
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＂一叽）。ｙｌｒ＋

∞。匕∞；劬”１＋监三群卸”１＋必私：劬“＋ＧＣＧＴ—ｇ。Ｉ。
这里，屹表示网格块的孔隙体积：ＧＣＯＴ，ＧＣＷＴ和ＧＣＧＴ项是包含重力和毛管压力的 项。这些项定义为：

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

（３．４）
（３．５）

人庆也汕堂院顿：Ｊｊ研究生学位论文

ＧＣＧＴ；一△４：△（ｐ。ｈ—ｐ。。ｙ｜一Ｒ三△４：△（ｐ。＾）“一Ｒ２鲋：Ａ（ｐ。ｈ＋ｐ。。）”（３．６）
重力项和毛管压力项在ｘ一方向上可以展丌为

△。月？△，（ｐｚｎＰ＝４＆一－ｆ华 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。∥ｌ＋．一ＣＯｃｌＩ＂ｌ Ｊ
开。

这里，ｚ、ｆ’＝ｏ、ｗ、ｇ；，一ｆ＋。Ｙ－和ｚ一方向上的重力和毛管压力项可以用类似的方式展

把线性差分算子进行推广，则有限差分方程（３．３）可以进一步简化为：

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

然而，经过一个时间步Ａｔ”１，压力的变化量为印。ｎ＋ｌ，则在新的时间点处的压力可以表述 为：

ｐ嚣一ｐ三：＋印譬

（３．１０）

显然，求解宙譬，而不是ｐ２，这可以提高数值模拟的精度。将方程（３．１０）代入方程（３．９），
得封如下有限差分方程：

爿巧争＝＋ＡＳ，印嚣＋爿岷ｐ＝＋ＡＢ：印譬＋州，审篇＋爿ｔ印譬＋Ｅ０印譬＝瓦（３．１１）
这里：

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）中的系数的定义如下： 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。¨一Ｒｓｗ，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章微生物驱汕的数值摸型

≯一ＡＴ：＋ＡＳｙ＋Ａ…。…，一：＋（警）。］㈦∽ 驴一ｆＱＤ粥＋ｆ华）ｊ
Ｉ

㈦ｚ。，

ｎｉ

Ｊ

ｆ

ＱＯＷＧ，＝幢一Ｂ？月；。匕，（ＧＣＯＴ－ｑｏ）。＋协，Ｂ。Ｒ。匕（Ｇｃ胛一日。ｋ＋
Ｂ；一ｔＧＣＧＴ—ｑ ９１。：
块Ｘ和块ｘ一１之闻或者块Ｘ和块ｘ＋ｌ之间的相传递定义如下：

（３ｔ２１）

相传递的几何部分被认为是一个调和平均值：

锄＝（赳Ｋ＝瓯啬‰
‰％＿（啬ｋ（等Ｌ
巧，，ｚ；蜀。

Ａｔ，。％２ ｌ：％Ｍｈ：咒，ｌ。Ｄ，ｗ，ｇ

（３－２２）

㈦２ｓ，

这里，Ｋ是绝对渗透率；Ａ表示截面积，ＤＸ是Ｘ一方向上的网格块的尺寸。相传递的流度 部分由下式给出：

＠ｚ４，

流度项中的压力和饱和度的函数通过单点上游权估算。例如，在块（ｘ，ｙ，ｚ）和块（ｘ＋１）交 界处的，相的相对渗透率定义如下： 如果流动是从ｘ到ｘ＋ｌ 如果流动是从Ｘ到ｘ＋ｌ
（３．２５）

（３．２６）

根据方程（３．９）和方程（３．１０）一旦隐式确定了新的时间步的压力，则可以用空间和时间 变量根据（３．７３）到（３．７５）的离散方程显式确定油、水、气的饱和度：

ｓ盘２Ｍ㈣Ｓ。ｌ＂＋Ａｔ‰＂＋１＋ＧＣＯＴ－ｑｏ）］。
ｓ：毫２（孝）：！［（％鲁）ｎ＋△ｒ（△爿。△ｐｎ＋ｌ七Ｇｃ。ｒ一口。Ｉ。。
ｓ？：：．：ｌ一。ｓ？羔，一ｓ：ｉ：．

㈦２?，

ｃ。．ｚｓ，

（３．２９）

大庆石油学院埘｜研究生学位论义

３．３组分方程的高散形式
对于像代谢产物和基质这样的组分，物质传输方程可写为：

面ｏ（瓦。ｓｗｃｔ＋妒＿一Ｖ陪ｃｔ）＋ｖ（鲁瓦ｗｔ）一号ｃｔ＋等Ｒ妈３∞
因为产物和基质的吸附浓度是用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附来描述的，所以吸附速度可以表述 为：

一ＯＣｋ，：＿奠百监（３．３１） 出ｔｌ＋ｂ＾Ｃｔ厂Ｏｔ
这里，％和钆是Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附常数。 假设孔隙度（，）、相饱和度（Ｓ，）和流体的地层体积系数（Ｂ，）随时间的变化比组 分浓度（Ｃ。）随时间的变化小，那么组分ｋ的传输方程可以重新表述为：

鲁２专［一Ｖ陪ｃｔ）＋Ｖ（等瓦Ｖｃｔ）＿嚣ｃｔ＋鲁Ｒ］
这里，

㈦ｓｚ，

见２每＋毒知
可以表述为：

…

组分传输方程用空间变量离散，而时间解保持连续。在网格块（ｘ，ｙ，ｚ），方程（３．３２）

（鲁）。２［【皿１【１ ＶＩ（巩ｆｆｗ Ｃ。』］＋Ｖ（孥瓦ＶＧ）一号ｑ＋警坟肚ｃｓ埘，
方程（３．３４）的对流项可以展开为：

［Ｖ（蚤Ｇ圯２每（箦ｃｔ）＋喜（每巳）＋老（薏ｃｔ儿ｃｓ筠，
ｘ一方向上的对流项用有限差分方程来代替：

皓（薏Ｇ儿２壶ｌ（善）叫ｃ协＋必一（篑）叫ｃ虹一彤Ｉ
度【２ｌ】，１２５１：

ｃ。舶，

用Ｌｅｏｎａｒｄ三阶上游公式对可变网格尺寸的改进式来近似计算方程（３．３６）中组分ｋ的浓

当中。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）

当（ｐ。，（Ｉ）…Ｊ

笫３壮儆０ １物驱汕的数值模型

当中。“＜母。 当虫。。＜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
利用单点上游公式处理网格块位于油藏边界之外时的情况。 开如下：

㈦ａ”

也可以用类似的方法近似计算Ｙ一和ｚ一方向上的对流项。在使用高阶方法时，可以

因为使用全张量来描述组分传输过程的物理弥散，所以方程（３．３４）的弥散项可以展

舱讽¨
加．里＋％。鲁）Ｌ＋ “４踞／』。 一。旧ｌｏｓ＋．１（ＤＯＹ Ｉ玩Ｉ”’” 吣坠ＯＸ＋％，，坠ＯＹ＋％，，监ＯＺ”＋ 川。 啬ｆ等（％，。坠０）２＋％，，斋＋％，。鲁）１ Ｉ吼ｌ”４ ”‘“ａＺ川。
－。隆－ （“ｋ。 面ＯＣ，Ｘ
ａＺ

Ｊ

Ｂｗ＼

“捕

ｍｃ，ｘｙ

ＯＹ

”‘”

”“‘

“”ａｌ，

（３．４２）

将空间导数用有限中心差分来代替，在ｘ一方向微分的弥散项可以近似为：【２２】

去陪㈠，鲁＋。帆。斋＋％，。鲁圯２击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；一兑△＿＋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
这罩：

船洲：华

（３．４４）

人庆山汕学院艇．Ⅲ非宄生学位论文

△ｌ：％２—ｆ
…

△Ｌ＋△ｙｖ：。

（３．４５）

心叫＝半
／ｃｋ，，：ｌＬ：“＝（ｃ蛐：，Ｌ：。
（ｃ缸！。Ｌ。“＝（ｃ“！，Ｌ。。 ｂ。，ｔ。蟛＝慨，脚Ｌ （ｃ缸。Ａ：形＝ｂ问ｌ

（３．４６）

方程（３．４３）中含下标ｘ±％的浓度项用一阶上游公式来近似表示，；ＨＴ瞄１：
当 当 当 当

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

（３．４７） （３．４８）
（３．４９）

（３－５０）

对Ｙ一和ｚ一方向上的弥散项中含ｙ±％下标的浓度项，可以作类似的处理。
方程（３．４３）中的物理弥散项中的产物系数可以根据如下离散式计算：

（警ｋ糊∥爿器＋晋＠ｓ－，
（警ｋ尚表ｋ叫叫 （半ｋ羡敲ｋ叫残
（３５２） （３５３）

这里：

Ｉｉ。Ｉ，。必罩Ｊｏ眦ｚ：％＋ｏ州Ｅ：％＋ｏ盯Ｅ：％
得１２２】：

（３?５４）

用一阶上游速度替代方程（３?５２）以及（３－５４）中的达西速度比，如ｋ。Ｚ：％和０。Ｅ。％
当舾。）。，㈤。）。

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

（３．５５）
（３．５６’

——＿—————————————————兰鉴生塑！型！塑塑堡竖型
如。ｂ广ｋｋ广；
当舾。Ｌ ｃ细。Ｌ：，
嘎

蟛

（３．５５） （３．５６）

（“。：），，％，，，：＝（“。。）。：，．，，：＝昙 卜㈦ ｋ一 嘎 以电止山 叫 ］¨，、

睡ｗ，Ｌ。，刍，，。＝ｏ。，ｌ，，，，，：盘三［仁；．，ｌ！，，，＋％，＋＆。，ｌ：。，，一彤，：１
（“”慨“ｚ＝（“一ｋ广考陋。ｂ。％＋ｏ。）。，，，叫Ｊ
度项，可以使用相似的方法进行近似处理。 液相悬浮液中的细菌的传输方程表示如下：

（３．５７） （３．５８）

在Ｙ～和ｚ一方向上台微分的弥散项中，对于像缸。Ｌ：％、０。工：Ｊ；｛、０。）ｚ：必和ｂ。ｌ：ｚ速
‘

杀（等ｃｒ＋贮“）一Ｖ陪ｃ，ＫＶ心Ｖ?峨，＋Ｖ（孥瓦Ｖｃ，）一万ｑｗ ｑ＋等ｑ
等咄吨
重新写为：

ｃ３舯，

这里：ｃｆ表示流动相细菌的浓度，ｃ。表示碳源营养物的浓度。把细胞体在孔隙壁上

（３．６。）

这里：Ｒ，Ｙ闭Ｒ一分别表示细菌的滞留速度和解吸附速度。为简单起见，细菌传输方程（３．５９ｊ
上皿

等魄

，。．ｒ √、 瓦～巩

Ｃ

Ｅ颐Ｃ

Ｖ

氏

√飞 数巩
Ｄｓ

ｆｌＤ

ＶＣ

红％

Ｇ

＆巩

甬

沁

耳

缸

２等

（３’６２）

．．

细菌传输方程（３?６１）在空间上的离散基本上与方程（３．３４）中的产物和基质的离散

葶烹相同，不同之处在于需要特别小心的处理方程（３．６１）中的表示趋化性的项。表示趋 化性的Ｉ贞可以进一步展开为：

印（Ｃ，ＶｌｎＣ＝叫并警）＋扑等同ｃ，警）１㈠３。６３’
５Ｋ㈣Ｏ（ｑ１

０时Ｃ”ｃ，同专制＋拈鲁ｑ”

表示趋化性的项在ｘ～方向Ｉ：用下式折似计算．

————笾ｉ！：堕塑ｌ：塑！ｉ尘兰竺堕兰
ｌ叩Ｏ（１ ０肼Ｃ＝＿）Ｌ ２瓦１陋［（１ Ｏ蚜Ｃ”＿）叫一（去鲁ｃ＾卜ａ。，
这里

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

ｋ酱剖５巧尚羲＠ｓｓ，
（ｃ。蚪ｌ：以

｛Ｄ，，＋ｃ。）ｉ面了面ｊｉ¨‘０川

并且，Ｌｅｏｎａｒｄ三阶上游公式对可变网格尺寸的修正式可用于近似计算方程（３．６４）中 的细菌浓度：

Ｃｈ嘎２Ｃ＊。＋Ａ一。（ｃ¨ｒｅｌ，ｘ－２）＋２Ｂ。㈦广ｑ一）
ｑ，％＝ｃ，，＋４（ｃｆ。一Ｃｌ，，）＋２Ｅ（ｃｆ，。一ｃｆ，） Ｃ，％＝ｑ，，＋２Ａ（ｃ，川一ｃｈ）＋也（ｃｈ—Ｃ协＋，） 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井点的处理
这部分将讨论井的流入动态。在数值模拟器中，将井（生产井或者注水井）当作源／ 汇来处理。通常，限制井的流速或者井底流压为常数。根据达西定律，井中舛目的体积流 速与网格块压力与井底流压之间的压差呈线性关系：

ｑ，＝川，ｃＰ—Ｐ。ｊ
这里，ｐ是网椿块压力；Ｐ何是井底流压；％是ｚ楣的流动指数，其定义如下：

（３．７０）

％＝Ｌ詈
井传输系数：

（３．７１）

荨导，＾和马表示ｆ相的流度和地层体积系数；Ｌ定义为；连通网格块与井筒之间流动的

驴眷

限谢

这导，Ｋｒ和巧表示ｘ～和Ｙ一方向上的渗透率；监表示ｚ一方向上网格块的尺寸；ｆ。表
示井筒半径；ｓ表示表皮系数；网格块（厶）的压力等价半径用Ｐｅａｃｅｍａｎ方程式来计算；６】：

笫３壮微生！助驰汕ｉ＇ｌ‘ｊ敞“Ｌ十蛭型

（３．７３）

斛＋∽
磺ｒ采诃论井明限制条件，如流速和井底流压。 ３．４．１定产油速度 如果确定一口井的产油速度为ｑ。，则这口井ｚ层的油、水、气的生产速度可以用下式 计算：

％；－ｇ。婴 ∑㈣）
ｒ４ｌ

（３．７４）

‰：吧，：（铃）：
％：‰Ａｇ／Ｂｇ一）：‰‰坛＾。
这里，ｎｚ表示完井区块的总数。 ３．４．２定产液速度 总油水流度比表述为：

㈦，ｓ，

（３?ｓ）

”薹（赫）： 口”２薹（法）：
叫丧卜

㈦，７，

＠７ｓ，

如果假设地面条件下的总产液速度为ｑ，，则总产油速度可由下式计算：

㈦７，，

如果总产油速度已知，则可以利用方程（３．７４）、（３．７５）和（３．７６）求出每一层的油、水、 气的诔序．
３．４

３定水或气注入速度

总注水或者注气速度由ｑ。矛１：Ｉｑ。确定。每一层的注水或者注气速度是根据总流度计算
而不是只根据注入的流体的流度：

大庆☆油学院坝Ｌ础ｆ究生学位论文

。ｗ，＝２ｑｗ赫 ％：巩栽
≯菰
∑（ｙ，Ｐ，ｚ）ｚ

‘３?８。）

＠ｓ¨

３．４．４定生产井井底流压 在该模拟器中，假设把最顶层的压力确定为生产井的井底流压（ＢＨＰ），则顶层一下的 层的流动ＢＨＰ由下式计算：

Ｐ叽＝Ｐ咖一ｌ＋ｏ．５（瓦△Ｚ：＋兄一１ＡＺ“）
这里，井筒流体的平均比重定义为：

（３，８２）

。’８３’

类似地，可已把最顶层的井筒流压作为注入压力。则顶层～下的注入ＢＨＰ可以由下式 计算：

Ｐ—Ｆ—ｐ吖＃－１＋ｏ．５ｂ埘，：丝：＋）＂ｉｎｊ，ｚ－ｉ心：一１）
这里，ｙ咖是注入ｚ层的流体的比重。

（３．８４）

对于定井底流压的井，计算ｚ层中１相的产出或注入速度的表达式为：

ｑ抽＝（％上－”１ＰⅣｌ

（３．８５）

将上述方程代入压力方程（３＿３），从而可以隐式求解压力。然后用计算出的块压力确 定相流动速度ｇ抽。这种隐式压力方法要求对压力方程中的原始系数（Ｅ。和Ｂ。）重新定

ｅ；７＝Ｅ。ｏ／ｄｉ—ｐｔ。ｚ

ｔ３．８６） （３．８７） （３．８８）

Ｂ；一Ｂ尝一８ｔｗｚｐ《≈：

宣＝＝占＾。ｏｌｄ一肛，。∞吖，。一ｐ三：）（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉ。ｎ方法）
Ａ，，＝怕。一ＢｇＲ；。一。＋悟扩ＢｇＲ．，．。冲。＋日。川。Ｌ

（３．８９）

第３带诎生物驱油的数值模型

３，５选择时间步长
该软件中包含了一个时间步Ｋ自动选择器，以避免数值不稳定性并且节省计 Ｉ，Ｑ－ｌ＇ｍ］。

首先，对每一个网格块，计算出初始量（压力、饱和度和浓度）随时间步的相对变化

（诫。蛭型

（３９０）

ｃ蚺烩掣

㈦川 ＠㈣

（△ｃ小≮掣
这里，ｍ，ｌ和后分别表示网格块、相和组分的数目。 接下来，确定每个变量的最大相对变化值：

（卸）一一ｍａ】【［（匈ｂ］

（３．９３）

沁）…；ｍｔａｘ色ａａｘ［（ＡＳＡ Ｊ｝

（３．９４） （３．９５）

（△ｃ）…＝叩ｘ蜒ａｘ【（△ｑ）。＃
最后检查核对上限突破值，建立一下标准：

（卸Ｌ。ｓ（肇）。．

（丛）。。。董（雠），。

∽Ｌ。。ｓ（△ｃ）。；。

（３．９６）

这里，（印），．ｍ、（丛）。和（△ｃ）。分别表示压力、饱和度以及浓度的上限值。
如果方程（３．９６）中的所有标准都得到满足，则时间步长可以增加（乘以因子瓦。），

否则就通过因子凡。而减小时间步长：
Ａｔ”１＝瓦。Ａｔ“
（３．９７） （３．９７）

Ａｔ”１＝‰Ａｔ”
但是新的时间步长必须受以下条件的限制：
Ａｔｍ ｓＡｔ”１ Ｅ出一

（３．９９）

这里，缸。。和Ａｔ。。是所确定的时间步长的下限和上限。

３．６矢量化
把所有变量矢量化，以便于根据网格块的标号的顺序把这些变量存放在一维数组中。 这有利于计算，并较为灵活。 自然、＂－－Ｄ々ｕＹ种．形式是，网格块标号方法为：

＿人庆。汕学院硕．Ｆ：１０Ｆ究生学位论文

当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）

这里，Ｎ：、Ⅳ，和Ⅳ：是ｘ一、Ｙ一和ｚ一方向的总网格数。因此，可以建立网格块标号数岳。） 与块下标扛，Ｙ，ｚ｝的关系式：
ｎ。；ｚ＋（ｙ一１）ＩＬ＋（ｚ一１）Ｎ，Ⅳ。，
这里，Ⅳ表示网格系统的总块数。
Ｎ＝Ｎ。Ｎ，Ｎ： （３．１０４）

ｎ。一１，２，３，．．．．．．，Ⅳ

（３．１０３）

因此，有以下定价关系

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±”：｝一协。±ｌ＇ｌｘ±”，Ｎ：±ｎ：Ｎ；Ｎ，Ｊ
这里 １蔓胛，茑Ⅳｊ，
１ｓ ｒ门，蔓Ｎ，

（３．１１３）

（３．１１４）

１ｓ珂：蔓Ｎ：

（３，１１５）

３５

————————————————————一。一

３．７计算步骤

第３翌塑！！望翌塑塑塑笪堡篓—一
鬻篡鬻篡美蕊≥渺框阶一Ｒｕｎｇｅ
【分方程的解ｊＨ线性（ＭＯＬ’万纭”１删２∞Ｉ
４ Ｂ ｐ 舯件 ４Ⅳ ｙ Ｐ
Ｈ ＋‘

求解数学模型的数值解包含几个步骤。首先隐式解出压力分布；接着显式解出相饱和

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

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

饱和度

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

ｓ》眦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组分传输方程的有限差分格式
流动细菌：

（鲁）。

ｔ瓦１一－Ｉ（引ｆｆｗ唧（鲫帅Ｖ（警西ｗＶ卟≯鲁驯（¨ｍ＿
（３．１２０）

涵驴鲁
产物和营养物：

（鲁）。＝甚∽尝ｅ＂（等瓦Ｖｃ０
这早
３６

堕圪
。

Ｃｋ

ｒ

盟玑
。一

ＲＪ

≈

｛ｌ

２ ３

１Ｏ

（３．１２１）

人庆石汕学院硕＝匕研究生学位论＝盘：

琅２鲁＋南ｂ
３

（３．１２２）

口。

Ｃ （１＋￡ｔ）２

固着相细菌

ｆ塑１：ｆ Ｒｄ—Ｒ，＋Ｒｈ
ｌ
３ｔ

ｋ Ｉ

ｐ｜；：

Ｌ

（３，１２３）

３７

第４帚微生物驱油数值模拟应用

第４章微生物驱油数值模拟应用
大庆油ＦＨ萨南过渡带的中、低渗透率油层，由于砂体规模较小，分布相对零散，连通 性差１３“，经过多年注水开发，现有的常规措施控水稳油效果较差，因此急需寻找新的三次 采油方法来减少产量递减。为探索微生物的适用性，在室内研究的基础上，通过数值模拟 计算，选择萨南东部过渡带３５０米地区‘丌展微生物驱油改善水驱效果试验，以研究适合萨 南油田中、低渗透油层的微生物菌种，评价其在油田应用的可行性和相应工艺技术，从而 为改善低渗透储层水驱效果寻找一条行之有效的途径。

４．１模拟软件基本介绍
４．１．１主要特点及功能 模拟软件的主要特点和功能包括ｆ３２‘３４１： １、三维多相（油、气、水）多组分（油、水、气、微生物、营养物、代谢产物）传输方 程： ２、考虑了微生物提高采收率所涉及到的主要现象： （１）微生物在多孔介质中的对流、弥散、吸附、生长及死亡及新陈代谢； （２）微生物在多孔介质中的堵塞与解堵； （３）微生物堵塞引起的孔隙度下降及渗透率变化； （４）微生物的趋化性； （５）微生物在多孑Ｌ介质中的沉积； ３、考虑了微生物驱油过程中三种主要的质量传递方式： （１）由速度引起的对流； （２）由势梯度引起的弥散； （３）相间传质； ４、数值方面： （１）时间步长自动调整； （２）井位任意分布； （３）满足现场应用的注采条件； （４）油藏孔隙度、渗透率、厚度及深度等任意分布； （５）油藏流体饱和度、压力等任意分布； （６）各物理量分布和结果报告可以在任意时刻输出： （７）具有灵活的初始化能力； （８）系统解法为隐式求解压力、显式求解饱和度、隐式求解微生物及营养物的浓度：

欠庆石油学院硕Ｊ．ｑｔ）Ｆ兜生学位论文

５、基本参数描述：模拟软件中有关参数（包括岩石的、流体的、微生物的和营养物的参 数）的描述主要基于实验资料，各个参数都有明确的物理意义，并且可以由实验确定。 ６、模拟软件适应的对象： （１）单纯的水驱采油过程； （２）微生物提高采收率方法采油过程； （３）上述过程任意段塞的组合； ７、软件的主要功能： （１）模拟采收率的情况；

（２）模拟微生物及营养物的分布；
（３）模拟微生物代谢产物的情况； （４）模拟压力的分布、变化； （５）模拟微生物的粒子性； （６）模拟微生物的部分生物性（包括消耗营养物生长繁殖、趋化性、产气等）；

（７）模拟渗透率变化； ４．１．２模拟软件的输入输出数据
１、初始化数据 （１）网格几何尺寸；

（２）第一层网格块顶部的深度；
（３）孔隙度及渗透率的分布； （４）相对渗透率及毛管压力表； （５）油、水、气ＰｖＴ表；

（６）微生物数据；
（７）诊断及排错代号； （８）软件运行控制参数； （９）求解方法控制参数；

（ｉ０）压力及饱和度初始化数据； （１１）时间步及输出控制代号；
（１２）井信息记录； ２、模拟软件的输出：模拟软件主要产生两个输出文件： （１）流量总结报告 通过流量总结报告，可以快速浏览有关生产井历史的模拟结果。流量总结报告中列出 的信息有平均油藏压力、注采资料和浓度情况。通过分析原油产量、水油比及气油比等有 用信息，可以了解油藏的动态及生产状态。 （２）正规输出报告 正规输出报告是关于模拟结果的完整报告，它由两部分组成：
３９

第４审微生物驱ｍ数值模拟应用

（】）用户给定的关于油藏、流体及井的初始数据； （２）在用户指定时间处的再发生产报告。征再发生产报告中，利用输出代号，用户 可以打印输出如下信息： ①井报告：如果指定了要输出的井报告， 那么软件就可以把各井各层的采出及注入情况 以及累计情况进行总结并制成表，对于采油井， 报告中会打印出油、气、水的产量；

②总结报告：其中包含的信息有；ａ平均
油藏压力：ｂ油田油、气、水的产量以及累计 产量；ｃ油田的水和气的注入量：ｄ油Ｉ＝｜＝｜目前 及累计的水油比和气油比；ｏ时间步及油、气、 水的物质平衡；ｆ目前时间步及以后有关时问 步的最大压力及饱和度变化值。

③压力及饱和度分布：在模拟运算期间， 为了确保压力及饱和度趋势的正确性，应该在
立三的时间点上仔细检查压力及饱和度的输出 结果； ④微生物浓度、营养物浓度及孔隙度降低

值：用户可以根据需要打印出微生物浓度、营 养物浓度及孔隙度降低值的分布。营养物浓度
与微生物的浓度密切相关。孔隙度的降低值反

映了沉积在岩石颗粒表面的微生物数量。渗透 率的降低值也可以由关系式计算出来。
图４．１程序流程图

４．１．３程序流程图
（见图４．１）

Ｆｉｇｕｒｅ４．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ

４．２模拟油藏试验区概况
１、基本情况 试验区位于萨南油田东部过渡带３５０南７。丙

米开发区，北起南７区１０排，南至南７区
２１排，试验目的层为萨、葡差油层。试验南７“‘” 区井位图见图４，１。试验区共有注粟井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之间，平均注采并距２００ ｍ。试 ｍ～２１４ １１１之间，平均注采井距２００ ｍ。试
４０

图４．２试验医井住圈
Ｆｉｇｕｒｅ４．１

Ｗｅｌｌ

ｓｉｔｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏ！ａｒｅａ

人庆Ⅱ汕学院硕ｆ例目Ｃ生学位｜＾文

验区地质参数如表４－１所示。
表４－１试验区地质参数表
Ｔａｂｌｅ４一ｌ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｃｒｓ
ａｔ

ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

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

区

油层温度 地层原油粘度 地层原油密度 地面原油粘度 地面原油比重 采出水矿化度 含蜡量

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

平均砂岩厚度 平均有效厚度 平均有效渗透率 油层中部深度 原始地质储量 油层孔隙体积 原始地层压力 原始饱和压力 补孔后平均有效厚度 中心井区面积 中心井区平均有效厚度 ｝ｂ－？Ｌ后有效厚度

１１．５２ＭＰ８

．凝吲点 ９．２４ＭＰａ 原始地层水矿化度 ６．６ｍ 补孔后地质储量 中心茹区 ０．０５ ｌｃ，－ｎ２ 中心井区孔隙体积
５．１ ｍ ７．２ｍ

１１１∥Ｌ

１４．５９×１０４ｔ

６．２３×１０４ｍ３ ２．７８×１０４ｍ３ ３．９３×１０４

中心井区原始地质储量 补孔后地质储量

ｏ

２、油层描述 萨南东部过渡带３５０１＂１１地区位于萨尔图构造东翼，储层分为萨尔图、葡萄花油层，试 验区目的层砂岩厚度在１３．４ ｍ～３４．２ ｍ之间，平均砂岩厚度２０．６ ｍ，有效厚度在２．２ ｍ～
１１．９

ｍ之间，平均有效厚度６．０ ｍ，有效渗透率在０．０８１ ｔｔｍ２～Ｏ．３９０Ⅳｍ２之间，平均有效

渗透率０．２０２“ｍ２。通过各井静态数据的分析，试验区在平面上北部砂岩厚度和有效厚度较 大，发育相对较好。试验区以表外砂体沉积为主，其次是主体砂和非主体砂。 ３、开发简况 （１）开采简史 萨南东部过渡带３５０ ｍ地区基础井于１９７０年投入注水开发，开采层位为萨、葡两个 油层组，采用的是四点法面积注水井网。 １９９４年１０月一次加密井开始投产，注水井于１９９５年相继转注。 ２００１年７月南７．２０一丙６５５井油井转为注入井。 （２）油层水淹状况及剩余油分布

油层在平面上已大面积水淹，各井点的水淹程度存在差异。通过２００２年７月份的综
合含水分析，油层在平面上已大面积水淹，且水淹程度较高，各井点水淹程度存在差异。 其中有２口基础老井水淹程度最高，含水为９２．２％和８７．９％。根据试验区１９９４年至１９９７ 年相继投产的８口井水淹解释资料分析，在纵向上汕层水淹差异较大，其中萨ＩＩ组和葡Ｉ 组水淹程度最高，剩余油主要分布在萨Ｉ组和萨ＩＩＩ组。 （３）水驱玎采状况

１９９５年１月６日－－２００２年９月２４日为水驱注入阶段，试验区累积注入污水４３．７１２５
４ｌ

第４章微生物驱汕数值模拟成ｊ＝ｆ；】

ｘ １０４

ｒｆｌ３，相当于１．４ ＰＶ。水驱结束时，试验区注入压力为１３．１［＼１ｌＰａ，同注水量２５７

ｆｆｌ’。

试验区Ｆ｜产液］９０ ｔ，日产油２６ ｔ，综合含水为８６．３％：巾心井日产液２４ ｔ，同产油２ 综合含水为９Ｉ．７％。水驱结束时ｃＩ。心井累积产液５．５８５７×１０４ ｔ，累积产油１．２８２×１０４ 采出程度为４６．１２％。

ｔ， ｔ，

４．３模拟油藏的环境与菌液的配伍性评价
４．３．１

Ｂｓ生物表活剂菌液性能

Ｂｓ菌液是我们针对低渗透油藏开发出的生物表活剂高科技产品。该产品具有界面活性 强、原油降粘率及原油防蜡率高的优点。Ｂｓ菌液应用于油井清防蜡、单井吞吐采油、水井

增注及油水井区深度调剖驱油等方面都见到良好的效果。
１、Ｂｓ菌液的生产与性能评价 Ｂｓ菌液是产表活剂为主的细菌和其反应产物的混合物。 菌种是从大庆油田油井产出的油水混合物中分离得到的，属兼性厌氧菌，在阱原油为 碳源的厌氧液体培养基中，厌氧生长的最高菌数可达１×１０８个每毫升，并能产生一定的表 面活性剂，能厌氧分解Ｃ２０至Ｃ６０的固体石蜡，该菌种以碳水化合物为碳源好氧发酵时能 产生非常优秀的生物表面活性剂。 （１）Ｂｓ菌液的制各

菌种的挑选、培养、发酵过程实际上是菌种由实验室室内研究到中试放大的过程。
通过从油井采取油水样定向室内培养优选，获得最佳符合标准的菌株。菌株获得后进 行了牛奶管保藏，待中试放大。中试放大即包含了培养及发酵过程，流程图见图４，２： 细菌培养过程中有一些监测指标如菌数、ｐＨ值测定、张力值测定、清防蜡率测定等，， 当菌液培养生长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蜡率高的优点。 ①菌液的界面张力

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

臣量口—臣卫

图４．３ Ｂｓ菌液的制备流程图
Ｆｉｇｕｒｅ４．３ Ｆ１０ｗ ｃｈａｔｔ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｔａｌ ＤｒｅＤａｒａｔｉｏｎ

发酵液与油相的界面张力（ＩＦｒ）是衡量生物表面活性剂性能的一个重要参数。

人庆Ⅱｆｌｔｌ学院颂Ｉ．研究生学位论文

测定ｐＨ值为４．５的菌液复配体系与萨南过渡带原油的界面张力为３．４×１０～ｍＮ／ｍ，既 明所筛选到的微生物在以碳水化合物为碳源时能产生界面张力很高的生物表面活性剂。 ②原油降粘率和防蜡率 试验区中、低渗透油田，原油粘度相对较高。因此，发酵液的降粘特性对于这些中、

低渗透油田的开发，将具有重要的意义。我们对部分油井原油样品的降粘测试结果表明， 发酵液中所含的细菌代谢产物对不同来源和不同性质的原油都具有较好的降粘效果和防
蜡率。见表４－２．和表４．３。
表４－２发酵液对原油的降粘率
Ｔａｂｌｅ４－２ Ｖｉｓｂｍａｋｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｂｙ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｌｉｑｕｉｄ

油田

油样 南７－２１。丙６５６ 南７．２０．丙６５６

～＼蛙酵液浓度（％）
粘度／ｃｐ 降粘率／％ 粘度／ｃｐ 降粘率，％ 粘度／ｃｐ 降粘率／％ 粘度／ｃｐ 降粘率／％

指标＼

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

萨南 南７．２０．丙６５４ 南６．４－Ｂ４１

３４．５
３２

４５
０

４０
１１

２８．９

袁４－３发酵液对原油的防蜡率

油田

油样 南７－２１一西６５６ 南７－２０．丙６５６ 南’７－２０检６５４

＼ 指标＝
防蜡率／％ 防蜡率／％ 防蜡率，％

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

萨南

③耐温性能好

将发酵液（ｐＨ值为４．５左右）置于不同温度的恒温箱中，每隔一定的时间测定不稀释
浓度下界面张力的变化，结果表明，菌液具有很好的耐温性能。表４－４是７５℃条件下的 测量结果。
表４－４ ７５℃条件下表面张力的变化 时间（ｄ） 原液 ２％发酵液 １％发酵液
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菌液具有很强的洗油能力。室内实验表明，紧固粘附在玻璃壁上的原油，用 浓度为１０％的溶液，在室温２８℃左右的条件下，见到明显效果，加温至４５℃，完全可 以清洗净玻璃壁上的原油，使溶液变成黑色液体。

孵４章微生物驱油数值模拟应用

（４）对固结的固体沉淀物（岩石碎屑、蜡、胶质物等）具有很强的溶蚀能力。室内 实验表明，用原菌液在５０℃下放置１２ ｈ．将固体沉淀物变成胶体溶液。 （５）室内物理模拟实验结果表明，可降低压力，提高采收率。 ①室内驱油实验流程见图４．４： ②人造岩心微生物驱油实验结果
测 气 抽 测

空
、

饱
弄口

水

相
渗
■

饱
和

透
，室

水

水 相 渗 透 童

驱
至 含
＇

注 微
生

后

原 油

续 水
＇

水
口 四 ％

物 段
塞

驱

图４．４室内驱油实验流程
Ｆｉｇｕｒｅ４．４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂ

表４－５微生物驱油实验结果
Ｔａｂｌｅ４－５ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型
号

孔
隙

度
／％

气相 渗透 童
／ｍＤ

原始 油饱 和度
ｌ％

孔隙

体积 倍数

水驱 采 结束 收 时的 益 压力
／％ ／ａｔｍ ３．５０ ４．００ ３．８５ ７，００ ８．５０ ７．８０

注发酵波
浓 度
／％

后续水驱 采收 孔隙 采 结束 体积 率／％ 体积 收 时的 塞 倍数 倍数 压力
孔隙
／％

压力 降低 值／％

采收 率增 加值
ｌ％

最终 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天然岩心微生物驱油实验结果 表４－６微生物茵液驱油实验数据表
模 型
号

孔 隙 度
／％

气相 渗透 蛊
／ｒｎＤ

原始 油饱 和度
，％

孔隙 体积 倍数

水驱 采 结束 收 时的 塞 压力
／％

浓 度
／％

注发酵液 孔隙 采 体积 收 童 倍数
／％

孔隙 体积 倍数

后续水驱 采 结束 收 益
，％

时的

压力 降低 值／％

采收 率增 加值
／％

压力
／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

大庆“油学院砸：ｌ：，ｌｉＪＦＪｔ生学位隆文

４．３．２

Ｂｐ生物聚合物菌液’『生能

针对低渗透油层薄、差特征，油、水饱和度分布复杂，开发效果差的情况，我们已丌 发出产聚合物的生物产品。 １、细胞形态 摇瓶培养时呈短杆状，斜面或平面培养时呈丝状。细胞宽度为０．５～Ｏ．７，ｕｍ，长度一般 为３～５，ｕｍ，呈丝状时长约２０～８０“ｍ。 ２、新菌种在有氧条件下的生长特征： （１）最适合生长的温度为３５℃； （２）最适合生长的ｐＨ值为７．Ｏ左右，在６．３３～７．４６之间生长良好； （３）该菌是兼性沃氧菌，通气过于强烈，生长并不有利； （４）生长周期短，一般为２０小时左右ｉ （５）能利用原油。 ３、在厌氧条件下的生长特性 （１）在５０℃厌氧管中，７个半月仍然生长良好； （２）厌氧条件下生长时，对有机物要求的浓度很低； （３）能利用原油

４、生物聚合物粘度随浓度和温度的变化

１００００

９００

８０００

、
｛ 々 ＼
Ｚ０

瑚
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？６０００ 蛊 ５ 倒４０００ 舞
２００。

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０ ３０

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４０ ５０ ６０
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２０ ４０ ６０ ８Ｄ

／

ｉ

００

温度（℃） 图４．５生物聚合物粘温曲线
Ｆｉｇｕｒｅ４．５ Ｃｕｒｖｅ ｏｆｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ

浓度（％）

图４．６不同浓度生物聚合物粘度变化曲线
Ｆ／ｇｕｒｅ４，６ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ａｔ ｄｉｔｉｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

５、生物聚合物菌种地下发酵驱油实验

第４ ｒ，微生物驱汕数值模拟脚Ｊ口

表４—７产聚合物菌种地下发酵驱油实验结果
Ｔａｂｌｅ４—７ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｔｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｙ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｔｈａｔ ｆｅｒｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ｐｏｌｙｍｅｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ

模
罂 号

孔 隙

气相

渗透
蛊
／ｍＤ

度
，％

原始 油饱 嗣『度
／％

水驱

注发酵液
结束 时的 压力
／ａｉｍ ２．２ ２．０ ５ １０ ０．４３ ０．３５

孔隙 体积 倍数

采
收 奎 ｝％

浓

度
／％

孔隙 体积 倍数

采 收
益
，％

后续水驱 孔隙 采 结束
体积 倍数 收 益
，％ １０．５ ２３．８ １．７ １．８

砾』ｊ 升高

采收
率增

时的

倍数

加值
，％

压力
，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生物聚合物菌在地层条件（温度５０℃，矿化度为２６００ ｐｐｍ，ｐＨ为 ７）下是可以生长的。 ６、生物聚合物菌液驱油实验

袁４－８生物聚合物菌液驱油实验结果
Ｔａｂｌｅ４—８ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型
号

孔 隙

气相

渗透
塞 ／ｍＤ

原始 油饱 和度
／％

度
／％

孔隙 体积 倍数

水驱 采 收 益
，％

结束
时的 压力 ／ａｔｍ
１．２ ０．８ １．０ ０．９

注发酵液 孔隙 采 体积 收 空 ／ｃｐ 倍数 粘 度
，％ ３７ ４６ ４５ ４８ ０．３６ Ｏ’３０ Ｏ．８６

孔隙 体积 倍数

后续水驱 采 结束 收 时的 益 压力
，％ ，ａｔｍ １．６ １．１ １．４ １．２

压力 降低 倍数

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－－元体系驱油实验 １、人造岩心驱油实验 针对试验区油层纵向大部分未水淹，少数层水淹，而平面上已全部水淹的地下状况， 我们进行生物表面活性剂二元体系驱油实验。 （１）驱油实验方法 ①气测模型的渗透率； ②实验模型抽空４ ｈ，在真空条件下模型注入饱和地层水，在５０℃下恒温１２
ｈ；

③油驱水至束缚水饱和度；
④在１ ｍ／ｄ左右的速率下向模型内注驱替水，至模型出口不出油为止。在相同的速率 下注入不同ＰＶ数的生物表面活性Ｎ－－－元体系段塞，然后注驱替水，直到模型出口不出油 为止。实验结果如表４．９所示。

人庆Ｉ＋汕学院颂Ｉ：珂ｆ究生学位论文

表４－９生物表面活性剂二元体系驱油实验
Ｔａｂｌｅ４—９ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ

模 型 号

孔 隙 度
，％

气相 渗透
盎
／ｎ１Ｄ

原始 油饱 和度
／％

孔隙 体积 倍数

水驱 采 收 益
／％

注发酵液 注入 速度
｜ｍ｜ｄ

后续水驱 孔隙 体积 倍数 采 收 斑
／％ １．２１ Ｏ．９０ １．２２ １０．５８ １０．７０ １０．８４

孔隙 体积 倍数
０．１６ Ｏ．１９ ０．１２

采 收 奎

采收 率增 加值
／％

最终 采收 率／％

备注

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）结果分析 从上面的实验结果可以看出，生物表面活性剂二元体系的驱油效率均达到１０％以上， 采收率提高幅度不高，原因有三个方面：①岩心实验采用的是人造岩心，其性质与天然

岩心相差很大；②未加聚合物保护段塞，将直接影响到采收率；③聚合物浓度较低，分
别为２００ ｐｐｍ和４００ ｐｐｍ，二元体系的注入量也较少，为０．１２～Ｏ．１９ ２、生物表活剂二元体系驱油可视化实验 （１）实验条件 透明平板玻璃模型尺寸４０×４０ ｍｍ，油湿。实验用油为试验区油井的无水脱气原油加 煤油配置成模拟油，粘度为７．８ ｃｐ，实验水为矿化度２０００ ｐｐｍ盐水。实验在常温、常压下 进行。生物表活剂为５ ｔ发酵罐中试产品加助表活剂。聚合物为部分水解聚丙烯酰胺。 （２）驱油机理分析【３５】
ＰＶ。

生物表面活性剂与聚合物二元复合体系能与原油产生超低界面张力，且由于其协同效 应，可起到良好的驱油效果，微观驱油实验表明，它能大幅度地提高采收率，如图４．７。 ①有更高的洗油能力
原油与驱替液之间大的界面张力是影响驱替效果的主要因素。由于二元复合体系与原 油之间的超低界面张力，且使油相的润湿接触角增加，这样，原油的润湿张力和附着张力 就大大降低，使油从岩石表面被拉开所需的粘附功大大降低，符合体系的洗油能力就大大 提高（见图４．８），于是，残余油就以分散成小油滴的形式被驱动，而在大孔隙中的大的油 滴重新运移，并在逐渐变形中向前移动。随着复合体系注入量的增加，复合剂的浓度逐渐 增大，那些在变形过程中移动的残余油被拉成细长的油丝向前移动，见图４．９。

一一
第４章微生物驱油数值模拟廊用

水驱结束

徽生物驱结束

水驱结束

微生物驱结束

图４．７水驱结束与二元复合体系驱结束时驱油效果对比
Ｆｉｇｕｒｅ４．７ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｂｙ ｗａｔｅＦ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

水驱结束

微生物驱结束

图４．８二元复合体系将粘附在岩石表面的油膜状残余油驱走
Ｆｉｇｕｒｅ ４．８ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｊｌ ｆｉｌｍ ａｔｔａｃｈｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ，

ｗｈｉｃｈ濑ｄｉｓｐｌａｃｅｄ

ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ

人庆石汕学院坝小埘究生学位｜＝仓文

水驱结束

微生物驱结束

图４．９－－元￥＿６－体系将残余油分散成油滴、拉成油丝向前移动
Ｆｉｇｕｒｅ４．９ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｉｌ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｔｏ ｄｒｏｐｌｅｔｓ， ｐｕｌｌｅｄ ｔｏ ｓｉｌｋ ａｎｄ ｍｏｖｅｓ ｆｏｒｗａｒｄ

②能减小亲油孑Ｌ隙介质的毛管阻力
在油湿孔隙介质中，毛细管力在水驱油时表现为阻力。由于二元复合体系可使油水界 面张力降低和使油对岩石表面润湿接触角增加，所以符合体系可大大地减少毛细管阻力。 同时，由于复合剂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，使二元体 系可进入半径更小的而普通水原先进不去的喉道，提高了驱油效率，见图４．１０。

水驱结束

微生物驱结柬

图４．１ ０二元复合体系进八水原来进不去的细喉道
Ｆｉｇｕｒｅ４．１０ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｎ ｔｈｒｏａｔｓ ｔｈａｔ ｉｓ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ— ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃａｎ’ｔ ａｌｌｏｗ ｗａｔｅｒ ｂｅｆｏｒｅ

③可驱替出盲端残余油
由于复合体系的协同效应，且复合体系盐的浓度较低，随着驱替液注入量的增加，复 合体系可以改变吸附在岩石表面的油溶性物质在水中的溶解度而解吸ｉ又因复合体系、驱 替剂具有粘弹性，其离心拉伸作用使驱油效率有较大幅度的提高。图４．１１显示了二元复合

第４章微生物骄汕数值模拟脚用

体系驱替肓状残余油的结果。

水驱结束

微生物驱结柬 图４．１１二元复合体系驱替盲状残余油

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
由于表面活性剂可是原油乳化且复合体系为水溶液物质，所以，二元复合体系驱油 时可使残余油形成大量的水包油型乳状的小油珠，见图４．１２。这些乳化的小油珠不易再粘 附在岩石表面，随复合剂携带着通过孔隙介质，提高了驱油效率。

水驱结柬

微生物驱结柬

图４．１ ２二元复合体系使残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历史拟合
在油减数值模拟过程中，通过历史拟合，可以再现油藏开发过程，从而进一步正确分 析汕减油水动态关系，正确认识油减连通情况合地质、流体特性，因此成为油减工程师进

大庆石汕学院坝二卜研究生学位论文

行油藏开发的重要手段【”Ｊ。 在本次模拟研究中，先进行了地址储量的历史拟合。然后，对产量和含水率进行了拟 合，在拟合过程中，不同开发阶段，分别对全区和单井注采情况进行了对比分析。通过这 次数值模拟的动态拟合分析，清楚了浚井组区域的油水流动关系，注水驱替情况和地层剩 余油分布。 １、地质储量的拟合 根据资料，地址储量为２．７８×１０４万吨，模拟储量２．８０ｘ１０４万吨，相差０．７％。产油、 含水相差分别为０．６％合１．５％。达到了历史拟合的要求。 ２、生产指标（产量和含水率）的拟合 本次拟合采用定油求产方式，主要拟合的动态指标为全区和单井的产量与含水，从拟

合结果综合来看，全区产量以及含水的拟合精度较高，单井产量拟合情况好于单井含水拟 合情况。在拟合过程中，对边界部分井参数局部调整，均达到了历史拟合的要求。
（１）全区模拟 在模拟过程中，对整个区块的开发指标，如注采速度、累积注采量、含水率、采出程 度等进行了历史拟合，并将各项模拟指标与实际指标进行对比。 经过动态拟合与分析表明，全区累积产液、全区综合含水率与实际分别相差２．９５％和 ２．１９％。达到了历史拟合的要求。 （２）单井模拟

单井模拟含水率与实际含水率曲线对比见图６．１３和图６．１４。模拟结果表明，单井含水 率拟合情况较好，含水率整体相差小于５．０％。单井产量拟合情况较好，整体相差小于１．０
％。单井压力拟合情况也能够较好地与现有的单井压力实测资料相符，达到了历史拟合的 要求。

矿●一ｉ一＾
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∞旨：盯伯舳∞蚰如孙加０● 拄 图４．１ ３

十实际。
７－２０－Ｊ６５４井实际含水率与模拟含水率对比

４－Ｂ４１井实际含水率与模拟含水率对比
ｏｆＷｅｌｌ
４?Ｂ４１

图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章微生物驱汕数值模拟应用

３、剩余油饱和度分布特征 根据区块数值模拟结果，从剩余油分布图上可以看出，总体上，剩余油分布在井间，

各层的分布不均匀，并分布在地层渗透率较低、注入水波及不到的区域。在采出程度较高
的层位和井区，剩余油分布较少一些；生产井井刚密度较大的井区，剩余油较少。而储量 动用程度较小的井区，剩余油分布则较多，油水井分布较少的区块，剩余油分布也较高。

４．４微生物驱油方案数值模拟结果
１、参数优化 首先根据室内微生物生长一般实验规律，利用本次产表活剂微生物、产聚合物微生物 室内物化实验、驱替实验结果。结合吉林、大港油田微生物驱油的经验对微生物驱油特性 参数进行了筛选，使其更符合实际。 ２、模拟计算 微生物驱油、调剖是目前高含水期油田提高采收率的经济、有效的方法之一。国内外 室内实验和矿场试验表明，微生物驱油、调剖可以获得较大的经济效益。吉林、大港油田 现场试验就取得了可喜的效果。证明微生物驱油是可行的。

本次根据室内研究结果，利用微生物驱油组分模型模拟器，对本井组微生物驱油进行
了优化设计和可行性分析，从而为下一步现场试验提供依据。 为了更好的模拟以取得较佳的技术经济可行方案，特设计不同段塞浓度、注菌量条件

下的模拟方案。方案１３～３０是模拟用菌量相同，不同菌浓度的驱油效果。方案３２～６７是
模拟小段塞不同菌浓度的驱油效果。 （１）方案设计 １、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ２、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度３６０ ｄ，再注水。 ３、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度５４０ ｄ，再注水。 ４、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度７２０ ｄ，再注水。 ５、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度９００ ｄ，再注水。 ６、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度１０８０ ｄ，再注水。 ７、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ８、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度３６０ ｄ，再注水。 ９、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度５４０ ｄ，再注水。 １０、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度７２０ ｄ，再注水。 １１、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度９００ ｄ，再注水。 １２、注产聚合物菌１５ ｄ，然后注产表活剂菌５％菌浓度１０８０ ｄ，再注水。 １３、注产表活剂菌５％菌浓度１８０ ｄ，再注水。

人庆石汕学院砸．㈠¨究生学位论文

１４、注产表活剂菌５％菌浓度３６０ ｄ，再注水。 １５、注产表活剂菌５％菌浓度５４０ ｄ，再注水。 １６、注产表活剂菌５％菌浓度７２０ ｄ，再注水。 １７、注产表活剂菌５％菌浓度９００ ｄ，再注水。 １８、注产表活剂菌５％菌浓度１０８０ ｄ，再注水。 １９、注产表活剂菌４％菌浓度２２５ ｄ，再注水。 ２０、注产表活剂菌４％菌浓度４５０ ｄ，再注水。 ２１、注产表活剂菌４％菌浓度６７５ ｄ，再注水。 ２２、注产表活剂菌４％菌浓度９００ ｄ，再注水。 ２３、注产表活剂菌４％菌浓度１１２５ ｄ，再注水。 ２４、注产表活剂菌４％菌浓度１３５０ ｄ，再注水。 ２５、注产表活剂菌３％菌浓度２９９ ｄ，再注水。 ２６、注产表活剂菌３％菌浓度５９８ ｄ，再注水。 ２７、注产表活剂菌３％菌浓度８９７ ｄ，再注水。 ２８、注产表活剂菌３％菌浓度１１９６ ｄ，再注水。 ２９、注产表活剂菌３％菌浓度１７９４ ｄ，再注水。 ３０、注产表活剂菌３％菌浓度２３９２ ｄ，再注水。 ３１、水驱 ３２、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度３０ ｄ，再注水。 ３３、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度６０ ｄ，再注水。 ３４、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度９０ ｄ，再注水。 ３５、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度１２０ ｄ，再注水。 ３６、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度１５０ ｄ，再注水。 ３７、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌２％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ３８、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活荆菌３％菌浓度３０ ｄ，再注水。 ３９、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌３％菌浓度６０ ｄ，再注水。 ４０、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌３％菌浓度９０ ｄ，再注水。 ４１、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌３％菌浓度１２０ ｄ，再注水。 ４２、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌３％菌浓度１５０ ｄ，再注水。 ４３、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产袁活剂菌３％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ４４、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌４％菌浓度３０ ｄ，再注水。 ４５、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌４％菌浓度６０ ｄ，再注水。 ４６、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌４％菌浓度９０ ｄ，再注水。 ４７、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌４％菌浓度１２０ ｄ，再注水。 ４８、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活荆菌４％菌浓度１５０ ｄ，再注水。

第４币微生物驱油数他｛！】：！拟Ｊ，＇，ｉ Ｊ１

４９、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌４％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ５０、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度３０ ｄ，再注水。 ５１、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度６０ ｄ，再注水。 ５２、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度９０ ｄ，再注水。 ５３、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度１２０ ｄ，再注水。 ５４、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度１５０ ｄ，再注水。 ５５、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌１％菌浓度１８０ ｄ，再注水。 ５６、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌Ｏ．５％菌浓度３０ ｄ，再注水。 ５７、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度６０ ｄ，再注水。 ５８、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度９０ ｄ，再注水。 ５９、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度１２０ ｄ，再注水。 ６０、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度１５０ ｄ，再注水。 ６１、注产聚合物菌７ ｄ，然后注产表活剂菌Ｏ．５％蔚浓度１８０ ｄ，再注水。 ６２、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活剂菌Ｏ．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌０．５％菌浓度９０天，再注水。 ６３、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌１％菌浓度９０天，再注水。 ６４、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌２％菌浓度９０天，再注水。 ６５、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌３％菌浓度９０天，再注水。 ６６、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活荆菌Ｏ．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌４％菌浓度９０天，再注水。 ６７、第一年注产聚合物菌７天，然后注产表活剂菌０．５％菌浓度９０天，然后注水，第 二年再注产表活剂菌５％菌浓度９０天，再注水。 （２）大段塞模拟研究 ①段塞尺寸大小对驱油效果的影响 计算结果表明，微生物驱油存在最佳段塞，对于注入５％菌浓度１０８０天时，采出程度 较高，见表５—１０；注４％菌浓度１３５０天时较佳，见表５—１１；注３％菌浓度２３９２天时较 高，见表５—１２。在不同段塞浓度下与不同段塞大小比较可以看出高浓度比的浓度的驱油 效果要好。同一浓度下，较小段塞驱油效果变差。

火庆石汕学院砸：㈠叶究生学位渣文

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

方

案
１３ １４ １５ １６ １７ １８

注入菌浓度／（ｗｔ％）
５．Ｏ ５．Ｏ ５．Ｏ ５．０ ５．Ｏ ５．０

注入段塞时间／ｄ
１８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０

到２０１１：阽时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
７４０９３ ７８６４５ ８２３１０ ８６６９２ ９０５４５ ９４２９３

表４一儿段塞尺寸大小对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４－１１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ
Ｏｎ

方 案
１９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４

注入菌浓度／Ｍ％）
４．０ ４．０ ４．０ ４．Ｏ ４．０ ４：０

注入段塞时间／ｄ
２２５ ４５０ ６７５ ９００ １１２５ １３５０

到２０１１粘时累积采油ｔ／ （从２００２年７月起ｍｅｔ［驱油）
７３５７６ ７７５６０ ８１３１６ ８５０７６ ８８７８５ ９２４２０

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

方 案
２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０

注入菌浓度ｌ（ｗｔ％）
３．０ ３．０ ３．Ｏ ３．０ ３．０ ３．０

注入段塞时间，ｄ
２９９ ５９８ ８９７ １１９６ １７９４

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
７２９０８ ７６９２５ ８０４９２ ８４２５７ ８７３４２ ９１０６８
．

２３９２

②段塞浓度不同对采出程度的影响
模拟计算结果表明，注入微生物菌浓度不同对微生物驱油的效果有直接的影响，浓度 高比浓度低好，在微生物菌用量相同的条件下对该井组选择注入浓度５％较好。 表４－１ ３段塞浓度不同对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４－１３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

方 案
１６ ２２ ２８

注入菌浓度／（ｗｔ％）
５．Ｏ ４．Ｏ ３．Ｏ

注入段塞时间／ｄ
７２０ ９００ １１９６

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
８６６９２ ８５０７６ ８４２５７

第４章微生物驱汕数值模拟应用

注菌结构对驱油效果也有明显的影响，从设计方案１～１２模拟结果表明，其结构为注

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

⑧产聚合物菌先期段塞注入对微生物驱油效果的影响
当注产聚合物菌先调剖时，后续注入产表活剂菌，然后再注水，模拟结果表明，先调 剖再进行微生物驱效果最好，见表４一１４。其中注产聚合物菌７天先调剖方案较好，注产 聚合物菌１５天先调剖方案并不比注产聚合物菌７天先调剖方案明显增油，其增油效果相 当，因此，选择注产聚合物菌７天先调割方案。而方案４注入产聚合物菌７天先调剖后， 注入产表活剂菌７２０天方案较佳。 表４—１４段塞尺寸大小对采出程度的影响
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

注入产聚合 物菌时间／ｄ
７ ７ ７ ７ ７ ７ １５ １５ １５ １５ １５ １５

注入菌浓度 ，（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

注入段塞时间／ｄ
１８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０ １８０ ３６０ ５４０ ７２０ ９００ １０８０

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
７５４９２ ８０３６７ ８４９５０ ８８７５３ ９２５７５ ９６０２８ ７５８２１ ８０８２７ ８５５７６ ８９３４７ ９２９８３ ９６６２９

④微生物驱油效果分析 大量模拟计算表明，微生物驱油明显可以提高原油的采收率，到２０１１年１月方案４ 微生物段塞驱累积采油为８８７５３ ｔ，水驱为６３８９５ ｔ。微生物驱比水驱增油２４８５８ ｔ。由此可 以看出，微生物驱油方案的实施是可行的，见表４－－１５。
袁４—１ ５微生物驱与水驱产油量比较
Ｔａｂｌｅ４—１５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｏｄｉｎｇ

方案

注入产聚合 物菌时间／ｄ
７ Ｏ ０ Ｏ

注入菌浓度 ／（ｗｔ％、
５．０ ５．０
‘

注入段塞时间／ｄ
７２０ ７２０ ９００ １１９６

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｔａｂｏｒ驱油）
８８７５３ ８６６９２ ８５０７６ ８４２５７ ６３８９５

４

１６ ２２ ２８ ３ｌ

４．０ ３．０

水驱

水驱

水驱

人庆年Ｉ汕学院坝小圳究生学位论文

（３）小段塞模拟研究 方案３２～６７是模拟小段塞不同菌浓度的驱油效果。 ①段塞尺寸大小对驱油效果的影响 计算结果表明，微生物驱油存在最佳段塞，对于注入２％菌浓度９０～１２０天时增油幅 度较高，见表４—１６；注３％菌浓度９０～１２０ ｄ时效果较佳，见表４—１７；注４％菌浓度９０～
１２０

ｄ时效果较佳，见表４—１８。在不同段塞浓度下与不同段塞大小比较可以看出高浓度比

低浓度的驱油效果要好。其中低菌浓度Ｏ．５％、１．Ｏ％时增油效果相对较少。
表４－１６段基尺寸大小对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４—１６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ＯＯＩＰ
ｏｎ

方 案
３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７

注入菌浓度 ／（ｗＩ％）
２．Ｏ ２．０ ２．０

注入段塞时间
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
６４４２５

增油／ｔ
Ｓ３０ １９３７ ３３４２ ５０９８ ６０８７ ６７２９

６５８３２
６７２３７ ６８９９３

２．０
２．０ ２．０

６９９８２
７０６２４

表４－１７段塞尺寸大小对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４－１７ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｇ

ｇｅｏｒｆｔｅ田Ｏｉｌ

方 案
３８ ３９ ４０ ４１

注入菌浓度 （ｗｔ％）
３．０ ３．Ｏ ３．ｏ ３．Ｏ ３．Ｏ ３．０

注入段塞时间
，ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｎｌｅｏｒ驱油）
６４５７９ ６６１２４

增油／ｔ
６８４ ２２２９ ４４０８ ５９４０

６８３０３
６９８３５

４２
４３

６９９２０
７１５１６

６９２５
７６２１

表４－１ ８段塞尺寸大小对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４－１８ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｇ ｇｅｏｍｅｌｒｙ
ＯＥＩ

方 案
４４ ４５ ４６ ４７ ４８ ４９

注入菌浓度 ，（叭睨●
４．０ ４．Ｏ ４．０ ４．０ ４．０ ４．０

注入段塞时间
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘时累积采油ｔ／ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
６４７３４ ６７０２７ ６８８４６ ７０７８５ ７１８３０ ７２６３８

增油／ｔ
８３９ ３１２３ ４９５１ ６８９０ ７９３５ ８７４３

批４章微：｝二物驱｝ｉ】ｉ数㈣葵拟心用 表４－１ ９段塞尺寸大小对采出程度的影响
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

注入黼浓度 ／（ｗｔ％）
１．Ｏ １．Ｏ １．Ｏ １．０ １．Ｏ １．０

注入段塞时间
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１ ｌ粘时累积采７ｔｌｌ／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｆ驱油）
６４０２５ ６４５３２ ６５５２７ ６６８９３ ６７６８２ ６８３６１

增｝￥／ｔ
１３０ ６３７ １６３２ ２９９８ ３７８７ ４４６６

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

方 案
５６ ５７ ５８ ５９ ６０ ６１

注入菌浓度 ／（ｗｔ％）
０．５ Ｏ．５ ０．５ ０．５ ０．５ Ｏ．５

注入段塞时间
／ｄ ３０ ６０ ９０ １２０ １５０ １８０

到２０１１粘时累积采油，Ｉｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
６３９９８ ６４２８３ ６４６７５ ６５１９２ ６６０３５ ６６７２４

增油／ｔ
１０３ ３８８ ７８０ １２９７ ２１４０ ２８２９

②段塞浓度不同对采出程度的影响
模拟计算结果表明，注入微生物菌浓度不同对微生物驱油效果有直接的影响，浓度高 要比浓度低好，其中微生物菌注入浓度２％～４％较好。
表４—２１段塞浓度不同对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４—２１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ｏｎ

ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｉｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ００１Ｐ

方 案
５８ ５２ ３４ ４０ ４６ ３１

注入菌浓度 ／（ｗｌ％）
０．５ １．０ ２．０ ３．０ ４．０

注入段塞时间
，ｄ ９０ ９０ ９０ ９０ ９０

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
６４６７５ ６５５２７ ６７４３７ ６８３０３ ６８８４６ ６３８９５

增油／ｔ
７８０ １６３２ ３５４２ ４４０８ ４９５１

水驱

水驱

注菌结构对驱油效果也有明显的影响，从设纠‘方案３２～６１模拟结果表明，方案３４、 ４０即注入菌浓度２％～４％驱油效果较好。到２０１１年底可比水驱增汕３０００～５０００ ｔ，最高 含水下降１０．３％。在同注入时间条件下，增油比段塞菌浓度４％的略高，但用菌浓度２％、 ３％０的驱油效果也较好。其产出投入比以菌浓度２４、３％ｏ、４％的分别约为：１．７７、１．４６、
１．２３。

人庆心油学院砸．１：聊『究生学位论文

③多级段塞对采出程度的影响
方案６２～６７是对微生物年注入３个月，共进行２年的微生物驱油效果，模拟计算结 果表明，注入微生物菌浓度不同对微生物驱油效果有直接的影响，浓度高要比浓度低好， 其中微生物菌注入浓度２％－－４％较好。

表４－２２段塞浓度不同对采出程度的影响
Ｔａｂｌｅ４－２２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｕｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

方 案
６２ ６３ ６４ ６５ ６６ ６７ ３１

注入菌浓度 ／（ｗ￡％）
０．５ １．Ｏ ２．０ ３．０ ４．０ ５．０

注入段塞时间
／ｄ ９０＋９０ ９０＋９０ ９０＋９０ ９０十９０ ９０＋９０ ９０＋９０

到２０１１粘时累积采油／ｔ （从２００２年７月起ｍｅｏｒ驱油）
６５３３２ ６７２４０ ７０１４８ ７１４２１ ７２０８９ ７２５５８ ６３８９５

增油／ｔ
１４３７ ３３４５ ６２５３ ７５２６ ８１９４ ８６６３

水驱

水驱

模拟结果表明，其结构为第一年注产聚合物菌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年底可比水驱增油５０００－－６０００吨，最高含水下降 ９．７％。在同注入时间条件下，增油比段塞菌浓５％的最高，用菌浓２％、３％的驱油效果也 较好。其产出投入比用菌浓２％、３％、４％、５％分别约为：１．５６、１．２６、１．０２、Ｏ．８７。

４．６微生物驱油注入方案的确定
１、注入方案的原则ｆ３７】，【３８１

依据油层条件、水井注入情况拟采用弱凝胶（高粘度表活剂或聚合物溶液）作堵剂进
行调剖，以调整吸水剖面提高充满度为主，尽可能少升高注入压力。其理由有：

①注入井注入能力不强
目前试验区３口注入井平均注入压力为１３．２６ ＭＰａ，平均单井曰注量７３ ｍ３，注入强度
１１．１２

ｍ３／（ｄ．ｍ），平均视吸水指数Ｏ．８４ ｍＳ／（ｄ?ｍ?ＭＰａ），平均砂岩厚度２３．１ｍ，平均有效厚 表４－２３微生物试验区注入井生产状况统计袁
Ｔａｂｌｅ４－２３ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ

度６．６ｍ（见表４—２３）。
ｔｈｅⅫｅｃｆｉｏｎ 注入强度
／ｍ １０ｒ３７ ８．０４ ２１．３９ １１．１２ １１．１２

井号 南７－２０．水６５３ 南７．２０．丙６５５ 南７．２１．水６５５ 合计
平均

砂岩厚度
／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

注入压力
／ｍ １３．３ １４．１ １２．３８

注入量
／ｒｎ【

视吸水指数／ ｍ３／（ｄ?ｍ?。。ＭＰａ）
Ｏ．７８ ０．５７ １．７３ ０．８４ ０．８４

５６ ８６ ７７ ２１９

１３．２６

７３

第４章微生物驱油数值模拟应用

②ｉ吸水剖面差异不太大 由３口井的吸水剖面看，都是多层ｆ及水，单层吸水比例一般在２０％以下，只有南７—２０一 丙６５５井的Ｓ３１０ａＣ相对吸水量为３８，４３％。并且，吸水多的层为好出油层，堵死部分层会 影响产量。 由以上情况分析，确定注入方案的原则为：弱凝胶调剖堵水，充分发挥水驱油作用， 进行有限度的微生物驱油。 ２、微生物（Ｂｓ菌液）注入量的确定 根据弱凝胶调剖后所得充满度，结合实验得到最佳投入产出比条件下，理论计算的驱 油剂用量最佳值为Ｏ．０２Ｖｐ，注入量为：

功×Ｏ．０２＝６．２３ｘ１０４×Ｏ．０２＝１２４６ｍ３
考虑试验区渗透层联通情况，波及系数取１／３，注入量为４１５ ｍ３。考虑二厂资金投入 能力，总体注入量初定为４００ ｍ３左右。 ３、微生物注入浓度的选择

假设注入浓度为２％，需实际注入天数：４００／（２１９ｘ０．０２）＝９１（ｄ）； 假设注入浓度为３％，需实际注入天数：４００／（２１９ｘ０．０３）＝６１（ｄ）；
由数值模拟结果知：２％浓度，注入９０天，增油３３４２ｔ，每吨菌液增油８．４８ｔ／ｍ３；３ ％浓度，注入６０天，增油２２２９ｔ，每吨菌液增油５．６５ｔ／ｍ３。故选择２％浓度注入。另外根 据段塞浓度不同对采出程度的影响的数值模拟结果，在同样注入９０天段塞的情况下，２％ 浓度的每吨增油８．９９ｔ／ｍ３，也高于３％浓度的每吨增油７．４５ｔｉｍ３的效果。 ４、注入方式的确定 在现实条件下，微生物驱油要充分发挥微生物洗油和水推油作用，试验期暂定为３年， 分两大段塞注入，２００２年注入２００ｔ左右，２００３年注入２００ｔ左右。每年注入９０天。 ５、经济效果分析

①由数值模拟结果知，２％浓度，两段塞注入，投产出比为１：１．５６。按投入产出比１：
１．５计算，两年注入菌液４００ｔ，共增产原油应为６０００ｔ。数值模拟结果有效期为２．５年。我 们取１．５年计算，单井日增油应为６０００／（１２ｘ３０ｘ１８）＝ｏ．９３（ｔ／ｄ）。再扣除递减率，实际投入 产出比争取达到２以上。 ②中心井采收率 由数值模拟计算结果，中心井（南７—２０检６５４）每天增油１０ｔ以上，实际平均日增油 按２ｔ／ｄ计算，两年增油２
１４４０／２．７８×１０４：０．０５１２＝５．１２％。
ｘ

３０

ｘ

２４＝１４４０（ｔ），可提高原油采收率为：

人庆彳阳｝ｊ学院坝｝‘训究生学位沧文

表４—２４微生物试验区注入数据表
Ｔａｂｌｅ４—２４

Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｄａｔａ ａｌ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

南７—２０一山６５５ 南７．２０．水６５３

父
牟区

托力／ＭＰａ 第一段 帮二段 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击
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
删

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

视吸水指数／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矿场微生物驱油试验结果及其分析
４．７．１试验效果评价 在试验过程中，对试验区３ １３注入井进行浅调，南７－２１－水６５５井￥ｔｑＬ、分层注入， 这些措施对试验效果起到积极作用，但由于浅调时３ １３注入井共用１０００ｍｇ／Ｌ聚合物溶液 １５ｍ３，平均单井５ ｍ３，聚合物用量少，南７—２卜水６５５井补孔后新动用油层有效厚度０．６ｍ， 油层动用厚度小，因此试验效果评价中未考虑措施效果。在试验过程中，试验区采出液菌 数由注入前的１０３ｃｅｌｌ／ｍｌ最高升至１０５ｃｅｌｉ／ｍｌ，说明微生物菌与过渡带油层适 应性良好。通过各种测试和监测资料分析表明微生物驱油效果明显【３９ｌ。 １、注入压力下降，视吸水指数上升 试验区注入微生物后，注入压力由试验前的１３．ｉＭＰａ最低降至１２．０ＭＰａ，下降１．１
ＭＰａ，

降幅为８．４％；视吸水指数由试验前０．８６ ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ）．．Ｅ升至０．９５ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ、，

上升０．０９ｍ３／（ｄ?ｍ?ＭＰａ）。采出液监测资料表明，试验区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。说明微生物菌液注入地层后，与

岩石表面吸附的胶质、沥青质和重质组份发生作用，从丽起到减小毛管力，疏通孔道，减 小渗流阻力的作用。注完微生物后２个月，注入压力开始回升，视吸水指数下降。
表４～２５微生物试验区采出液ｐＨ值变化情况
Ｔａｂｌｅ４－２５ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ

试验 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 井号

南７－２０．检６５４１
南７．２０．水６５６ 南６－４．丙４１
南７．２．丙４４ 南７．２１一丙６５４ 全两

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

中心计隔

８．７１

２、微生物注入油层后能够改善剖面，提高油层动用程度 微生物菌液注入油层后，可解除井底周围的堵塞，增加吸水厚度，进而提高油层动用 程度。对比注微生物前后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 水有效厚度比例为７６．１％，增加３５个百分点，中心井南７—２０一检６５４井注微生物后Ｓ ＩＩ ２—３油层得到动用，产液有效厚度增加了０．８ｍ，产液有效厚度比例为９４．４％，增加２２个 百分点。注入产出剖面得到改善。

表４—２６注微生物前后试验区注入井和中。井剖面变化数据表
Ｔａｂｌｅ４－２６ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ

ｉｒｌｊｅｃｔｉｏｎ

ｗｅｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ

ｗｅｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ ａｒｅａ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｆｌｏｏｄｉｎｇ

井号 南７．２０．水６５３ 南７－２０一丙６５３ 南７．２１．水６５５ 合计

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、试验区日产液、目产油上升，综合含水下降 从原油物性监测结果分析，试验区采出原油中轻烃组份都有不同程度的增加，试验区 ∑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％。试验区原油粘度由４９．ＯｍＰａ．Ｓ最低降至２１．１ｍＰａ．Ｓ，下降了５６．９４％。
说明微生物可降解原油中的重质组份，使轻质组分增加，改善原油的流动性能ｆ４０】。
表４—２７试验区采出原油粘度统计表
Ｔａｂｌｅ４－２７ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ
ａｒｅａ

井号 南７－１０一丙６５３ 南７．２０．检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

试验区注入微生物前日产液、日产油下降，含水上升。注微生物见效后，产液能力上 升，日产液由１９０ｔ增加到２５０ｔ，日增液６０ｔ，日产油由２６ｔ最高增加到３５ｔ，月增油９ｔ， 同产汕在２６ｔ以上稳定了１８个月，综合含水由８６．３％最低下降至８４％，下降２ ３个百分点。 试验效果较为显著的是２口基础井，其中南６—４一丙４ｌ井注入微生物３个月后，日产液和

Ｆｌ产汕上升，综合含水下降幅度大，Ｆｌ产液增加２２ｔ，门产油增加ｌｌｔ，含水卜，降１４．３个

｜，１分，＿，…河微生物持续有效。一ｌｑｘ，．Ｉ汕层条件好的丛础Ｊ｝二，?卜心井注入微生物后见效滞后，
含水下降缓慢，注入微生物第二段塞期问达到效果最佳时期，日产液由２４ｔ最高上升到４４ｔ， Ｆ１增液２０ｔ，日产油由２ｔ上升到７ｔ，同增油５ｔ，综合含水由９１．７％下降至８５．０％，下降 ６．７个百分点，较低含水稳定５个月后，含水回升。目前综合含水９２．４％，日产油量已恢 复试验前水平。

表４—２８微生物试验区全区生产数据表
Ｔａｂｌｅ４．２８ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｐｉｌｏｔ
ａｒｅａ

水驱结束时 井号 日产 液（Ｏ 南７－１０＿丙６５３ 南７－２０．检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

日产油最高班 ２００４年１０月 含水 含水 日产 含水 流压 日产 日产 流压 日产 日产 流压 蛊 蛊 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

巨亘亟巫三至互至三巫亘三至匦至曼巫卫
图４．１
５

南６—４一丙４１井烃组份变化曲线

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

互｝；４章微生物驱汕数值模拟成ｊ『Ｊ

７

６

５

４

３

２

１

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

图４－１ ６

南７－２ Ｏ－检６５４井烃组份变化曲线

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

４、试验区见到降水增油效果 截止２００４年１０月３１日，试验区累积增油５７１４ｔ，中心井累积增油８３０ ｔ，提高采收 率３．０％，根据综合含水上升趋势，预计含水９８％时累积增油９０５ ｔ，提高采收率３．２６％。 根据水驱规律曲线，预计中心井含水９８％时累积增油９９０ｔ，提高采收率３．５６％。这两种方

法计算的中心井增油量相近，说明中心井预计含水９８％时可提高采收率３．２６％以上。
５、试验区经济效益初步分析， 试验区的投入费用与产出效益均截止到２００４年１０月底。 （１）总投入 由于试验是在原水驱井上开展的，因此投入仅考虑药剂费用、微生物注入工艺加工费 用和样品检验费： 药剂费用（微生物菌液）：２００万元 注入工艺加工费用：２５万元 检验费用：１７．１万元 总投入：２４２．Ｉ万元 （２）总产出 截止目前试验区累积增油５７１４吨，吨微生物增油１４ｔ。油价按１２３８ 元／ｍＥ＇ｌ：ｔ‘算如下： 总产出：１２３８元／ｍＥ×５７１４吨＝７０７．３９万元
６４

（３）投入产出比 投入产出比为：ｌ：２．９２ ４．７．２几点认识 １、微生物取得降水增油效果，证明微生物驱油技术在萨南过渡带油层条件下具有可行 性 试验区注入微生物后，注入压力下降，视吸水指数上升，油层动用程度提高，产液能 力上升，同产油增加，含水下降。截止２００４年１０月３１日，试验区累积增油５７１４ｔ，中心 井累积增油８３０ ｔ，提高采收率３．Ｏ％，微生物驱油效果明显，说明注微生物改善水驱开发

效果在萨南过渡带油层条件下是可行的，可进一步扩大试验规模论证微生物驱油的效果。
２、Ｂｓ微生物菌种与过渡带油层配伍性良好，具有较好的适应性 试验结果表明，Ｂｓ菌在过渡带油层条件下可存活，采出液菌浓度达到１０５ｃｅｌｌ／ｍｌ，采 出液ｐＨ值下降，原油中轻烃组份增加，改善原油流动性能，调整层问矛盾，提高水驱开 发效果，证明Ｂｓ微生物菌种适合萨南过渡带中、低渗透率油层。 ４．７．３存在问题及建议

１、试验区各井连通状况存在差异，驱油效果明显不同。与注入井主吸水连通好的油
井效果明显，中心井和２口基础面积井油层发育较好，与周围注入井有２个以上连通方向，

并且与注入井主吸水层连通厚度大，比例高，注微生物后见效早，综合含水下降幅度大， 日增油高达１４ｔ，综合含水下降９．８个百分点，目前仍保持微生物效果。而试验区连通状
况较差的井见效滞后，４口角共油层发育较差、单向连通、与周围注入井主吸水层连通厚 度小，注入微生物第二段塞后开始见效，含水下降幅度小，下降４个百分点，日增油３ｔ。

以上数据说明在油层连通情况下，微生物驱改善水驱效果技术可行，因此，若今后再开展
微生物驱油试验，应选择连通状况较好的井。
表４－２９试验区连通油井的注入并层吸水比例表
Ｔａｂｌｅ４－２９ Ｓｃａｌｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌａｙｅｒｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｏｉｌ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ

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

ｔｈｅ蛳ｅｃｔｉｏｎ

ｗｅｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ

ａｒｅａ

南７－２０．水６５３ 连通有效

南％２０．丙．６５５ 连通有效 厚度（ｍ）
７

南７－２１．水６５５ 连通有效 厚度（ｍ）
１．６

连通方向

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

鳓４章似生物驱汕数值模拟心』ｆＪ

综 合 含 水
（％）

日 产

油
（ｃ）

图４．１７试验区连通状况好与连通差的采出井日产油、含水变化曲线
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、根据试验方案设计，本试验注入微生物菌液４００ｍ３，分２个段塞注入，用量少，影 响到微生物驱油效果评价，下～步研究微生物注入浓度、段塞用量大小、交替注入次数及

间隔周期的优化，以提高驱油效果。同时研究调剖与微生物菌液驱油的联作技术，可有效
的调整注入剖面，扩大波及体积，提高微生物驱油效率。

人庆石汕学院硕：ｊ二研究生学位论文

结论
１、微生物驱油技术能处理大面积的地层，增油效果显著，这是微生物采油技术发展 的主要方向，能较大幅度地提高采收率。 ２、室内实验表明，所选微生物与油藏环境具有良好的配伍性，能有效激活水驱后的 滞留油。 ３、选择的包括组分运移方程、黑油模型、微生物动力学方程、渗透率降低模型和激 活滞留油模型的三维三相多组分流动数学模型能比较全面地描述微生物在多孔 介质中发生物理、化学和生物反应。 ４、矿场试验表明，所选微生物在模拟油藏中具有较强的适应能力，使试验区降水增 油幅度较大，试验效果较好，可进一步扩大应用范围。 ５、所选数值模拟软件具有较强的计算能力和较高的准确性，能有效指导矿场试验。

致谢
本论文是在贾振岐导师的悉心指导下完成的。在这个过程中，贾老师为我们创造了良 好的学习条件，定期给予指导，解决理论和实验中的疑点，难点，鼓励我们用开放型、发 散型、创新型思维来处理问题，引导我们进行创新，重视培养我们的创新能力。在此特别 对导师贾振岐教授表示感谢。 论文中涉及的实验部分是在吴景春老师的指点下完成的，吴老师严谨的治学态度，敏 锐的观察能力也使我受益匪浅。美国俄克拉何马大学的Ｒ．Ｍ．Ｋｎａｐｐ教授和劳伦斯国家实 验室的吴玉树博士也给予了很大的帮助。在软件的运行、调试过程中，大庆油田有限责任 公司采油一厂信息中心的孙彦玲给予了很多宝贵的建议。在此表达我对他们的深深的谢 意。

人庆铂汕：‘≯院｛ｌ！ｉｉ Ｈ洲究生学位玲业

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ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅｓ，３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈ

Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ

Ｍ．Ｊ．ＭｃＩｎｅｒｎｅｙ：”Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｇｒｏｗｔｈ
ａｔ

ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ

ｏｆ

Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｉｎ Ｐｏｒｏｕｓ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ，”Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ
１９８８，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １２ｔｈ

ＩＭＡＣＳ，Ｐａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ，Ｊｕｌ．１８－２２，
Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，Ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｒ．

Ｗｏｒｌｄ

Ｃｏｎｇｒｅｓｓ

ｏｎ

Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ

Ｖｉｃｈｎｅｖｅｔｓｋｙ，ＰＩ Ｂｏｒｎｅ，ａｎｄ

Ｊ．Ｖｉｇｎｅｓ，Ｖ０１．３，（１９８８）６７６—６７９．
ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｙ
ｏｎ

【１３］Ｚｈａｎｇ，Ｘ．，Ｒ．Ｍ．Ｋｎａｐｐ，ａｎｄ Ｍ．Ｊ．Ｍｃｌｎｅｒｎｅｙ：”Ａ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ

Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，’。Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９２ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

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

【１４］Ｃｈａｎｇ，ＦＩ Ｆ’ａｎｄ

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．

［１５］Ｐｏｐｐｌｅｗｅｌｌ，Ｌ．Ｍ．，Ｏ．Ｈ．Ｃａｍｐａｎｅｌｌａ，ａｎｄ Ｍ．Ｐｅｌｅｇ：”Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ

ｏｆ

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

人从乍Ｉ汕学院ｆ，“卜１ｐ｝宄‘｝学位沦殳

５３，Ｎｏ．３，（１９８８）８７７—８８１．

【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．

【１７］Ｔｈｏｍａｓ，Ｇ ｗ．：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｏｆ

Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ

Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｕｍａｎ

Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｏｓｔｏｎ，（１９８２）．

【１８］Ｆａｎｃｈｉ，Ｊ．Ｒ．，Ｋ．Ｊ．Ｈａｒｐｏｌｅ，ａｎｄ
Ｔｈｒｅｅ—Ｐｈａｓｅ Ｏｉｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｓ．ｗ

Ｂｕｊｎｏｗｓｋｉ：ＢＯＡＳＴ＇Ａ

Ｔｈｒｅｅ—Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ， Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｎｄ

Ｔｏｏｌ（Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１），Ｖ０１．Ｉ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ

Ｆｏｒｔｒａｎ Ｃｏｄｅ，Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．ＤＯＥ／ＢＣ／１００３３—３，Ｓｅｐｔ．１９８２．

【１９］Ｂａｎｇ，Ｈ．ｗ．ａｎｄ Ｂ．Ｈ．Ｃａｎｄｌｅ：”Ｍｏｄｅｌｉｎｇ
６１７—６２７．

ｏｆ

ａ

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

【２０］Ｌａｋｅ，Ｌ．ｗ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ
【２１］Ｓａａｄ，Ｎ．：Ｆｉｅｌｄ
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）．

Ｒ．Ｌ．Ｄａｌｔｏｎ：Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＳＰＥ Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ Ｖ０１．１３，Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ，

【２８］Ｐｅａｃｅｍａｎ，Ｄ．ｗ．：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ
Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｎｅｗ

ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ。Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ

Ｙｏｒｋ，（１９７７）．
Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ，２ｒｉｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ａｃａｄｅｍｉｃ

【２９］Ｐ，ａｎｅｓ，ｗ．Ｆ．：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ
Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ

Ｙｏｒｋ，（１９７７）．
Ｃｌａｓｓｉｃａｌ Ｒｕｎｇｅ—Ｋｕｔｔａ Ｆｏｒｍｕｌａ ｗｉｔｈ Ｓｔｅｐｗｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
ＴＲ一３１

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

Ｓｏｍｅ

Ｐｒｏｂｌｅｍｓ，”Ｎａｔｉｏｎａｌ

Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ

ａｎｄ

Ｓｐａｃｅ

Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．ＮＡＳＡ

５，（１９６９）．

【３ｔ］史连杰，陈建革，苏永新等．大庆东部低渗透油减开发过程中储层介质利流体的变化．

人庆７ｊ汕学院硕－ｔ：１０Ｉ：究生学位论文

大庆石油学院学报．１９９９，２３（２）：８５～８７ ［３２】朱维耀，杨ｊＦ明，迟砾等．微生物水驱传输组分模型．重庆大学学报
２０００，２３（１０）：１１４～１１６

（自然科学版）．

【３３］朱维耀，鞠岩．强化采油油减数值模拟基本方法．第一版．北京．石油工业出版社，
２００２．１０２～１０５

［３４】朱维耀，鞠岩，王世虎等．提高油层波及效率增产渗流理论和方法．第一版．北京：石 油工业出版社，２００４．３９～７０ ［３５］王芳．生物表面活性剂稀体系微观模拟驱油．石油学报．１９９４，１５（１）：１０１～１０５ ［３６】陈兆芳，张建荣，陈月明等．油藏数值模拟自动历史拟合方法研究及应用．油藏数值模 拟自动历史拟合方法研究及应用．２００３，３０（４）：８２～８４ 【３７】向延生，余跃惠，何正国等．微生物采油实验室研究及矿场试验．石油钻采工艺．１９９８，
２０（４）：８４—８８

【３８】张春英，孟凡儒，石梅．大庆油田微生物提高采收率的矿场试验．石油学报．１９９５，１６
（１）：８８～９５

【３９】贾振岐，覃生高，田利．低渗透油藏微生物的调剖驱油．大庆石油学院学报．２００６，３０
（１）：１０６～１０８

［４０］庞林绪，莫冰．微生物采油中原油组分的变化．石油勘探与开发．１９９８，２５（１）：５０～
５】



  本文关键词：微生物驱油数值模拟研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。