專利名稱：用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于模擬將微生物注入到多巖心驅(qū)替(coreflood)設(shè)備，使用計算機實施的建模來預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長期以來已知在初級采收(recover)過程期間儲層中存在的全部原油的僅僅一部分可以被采收，該初級過程導(dǎo)致石油在儲層的天然能量之下被采收。儲層典型地呈含油地下巖層的形式，所述含油地下巖層具有充分多孔性和滲透性從而存儲和傳遞流體，并且石油與所述含油地下巖層相關(guān)聯(lián)，例如被保持在巖層的孔內(nèi)或顆粒之間。所謂的次級采收技術(shù)被用于迫使額外的石油從儲層出來，該次級采收技術(shù)的最簡單方法是通過用通常為水或氣體的注入流體形式的另一介質(zhì)直接替換。也可以使用增強石油采收(EOR)技術(shù)。這種EOR技術(shù)的目的是不僅恢復(fù)或維持儲層壓力，而且改善儲層中的石油驅(qū)換(displacement)，由此最小化儲層的殘余石油飽和度，也就是說，儲層中存在的石油的體積。 〃水驅(qū)(waterfIooding) 〃是被最成功和廣泛地使用的次級采收方法的其中之一。水受到壓力經(jīng)由注入井被注入到儲層巖層。注入的水用于幫助維持儲層壓力，并且將其前方的被驅(qū)換的石油通過巖石朝生產(chǎn)井清掃，其中石油從生產(chǎn)井被采收。在水驅(qū)中使用的水通常是諸如海水的來自自然源的鹽水，或者可以是產(chǎn)出的水(即在生產(chǎn)設(shè)施處從原油分離的水)。通過采集與儲層的選定特性和/或參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)并且采用計算機實施的儲層模型來分析該數(shù)據(jù)，石油儲層和油田中水驅(qū)和EOR技術(shù)的效果可以被監(jiān)測，并且油田操作可以被管理。解釋和理解儲層水驅(qū)的動力學(xué)有著重大價值。儲層可能包括每個具有不同屬性的許多巖層的復(fù)雜地質(zhì)分層，這可能以不同方式影響流體(包括石油和/或注入流體)的流動模式。在許多情形中，在水驅(qū)期間注入的注入流體可以找到沿著儲層內(nèi)的高滲透性路徑從注入井到生產(chǎn)井的"短路"路徑，由此繞過儲層的(多個)巖層中存在的許多石油。為了減輕這種效應(yīng)的影響并且改善石油采收的效率，聚合物可以被添加到水驅(qū)注入流體；當它們與水混合時，聚合物可以用作針對注入流體的增粘劑，由此有效地部分或完全阻斷高滲透性路徑并且局部地降低巖石的滲透性，引起在較低滲透性區(qū)帶中流動的增強，并且再次提高采收的石油數(shù)量。如US7，300, 973中公開，還已知將聚合物微顆粒添加到注入流體，其中微顆粒具有不穩(wěn)定(可逆)和非不穩(wěn)定的內(nèi)部交聯(lián)，其中微顆粒構(gòu)造(conformation)由不穩(wěn)定的內(nèi)部交聯(lián)約束。受約束微顆粒的微顆粒屬性，諸如顆粒大小分布和密度，被設(shè)計以允許高效傳播通過碳氫化合物儲層基質(zhì)巖石的孔結(jié)構(gòu)。在加熱到儲層溫度時和/或在預(yù)定pH時，不穩(wěn)定內(nèi)部交聯(lián)開始斷開，允許顆粒通過吸收注入流體(通常為水)而膨脹。膨脹的顆粒被改造以具有這樣的顆粒大小分布和物理特性(例如顆粒流變性)，其允許所述顆粒阻礙注入流體在孔結(jié)構(gòu)中的流動。在這樣做時，它能夠?qū)⒆分鹆黧w分流到儲層的清掃較不徹底的區(qū)帶。通過使用這些技術(shù)中的任何一種，高滲透性的區(qū)帶可以在儲層中在深處被阻斷，并且在理論上這將使能實現(xiàn)在儲層的最初滲透性較差的區(qū)帶中石油的更大的清掃以及因此使能實現(xiàn)更大的采收。然而，注入流體的粘度的增加或注入流體中聚合物顆粒的存在可能導(dǎo)致將流體注入到儲層巖石的困難增大。還已知將 表面活性劑添加到水驅(qū)注入流體，從而通過改變巖石對石油的浸潤性而增強石油從巖層表面釋放。表面活性劑還通過乳化或去乳化石油而起作用。也可以采用微生物增強石油采收(MEOR)技術(shù)以增大從儲層提取的石油的數(shù)量(由此減小儲層巖石的殘余石油飽和度)。微生物以及相關(guān)聯(lián)營養(yǎng)物(所述營養(yǎng)物喂養(yǎng)微生物以促進微生物種群生長)被添加到注入水并且因此被注入到儲層。儲層中得到的微生物活動可以通過許多機制提高石油生產(chǎn)，所述機制包括
(a)生成生物質(zhì)(生物膜)，所述生物質(zhì)導(dǎo)致選擇性阻斷并且因此導(dǎo)致高滲透性路徑的滲透性減小，從而促進水驅(qū)清掃儲層的最初滲透性較差的路徑。生物膜也可以改變儲層巖石對石油的浸潤性，由此導(dǎo)致附著的石油從儲層巖石釋放；
(b)生成生物表面活性劑，所述生物表面活性劑可以改變儲層巖石的石油浸潤性或者可以導(dǎo)致石油的乳化或去乳化并且減小界面張力；
(C)生成生物聚合物，所述生物聚合物可以改變注入性剖面和/或?qū)е伦⑷肓黧w的粘度調(diào)整，由此導(dǎo)致選擇性堵住儲層中的高滲透性路徑；
(d)生成有機酸(例如丙酸和丁酸)，所述有機酸可以溶解儲層巖石由此增加其滲透性，并且也可以通過有機酸與注入水或原生水中存在的金屬鹽的交互作用而導(dǎo)致生成表面活性劑；
(e)生成溶劑(丙酮、丁醇、2-丙醇)，所述溶劑可以導(dǎo)致石油粘度減??；
(f)生成氣體(氫氣、二氧化碳或甲烷)，所述氣體可以導(dǎo)致儲層壓力增大、石油溶脹或者界面張力和粘度減小；以及
(g)微生物可以促進重油生物降解為較輕的油。MEOR有利之處在于，它的應(yīng)用相對不昂貴、環(huán)境友好并且技術(shù)上應(yīng)用相對簡單；然而，它可能涉及難以監(jiān)測和評價的復(fù)雜機制。目前，可以應(yīng)用實驗室?guī)r心驅(qū)替測試(其中在石油生產(chǎn)開始之前或在初級采收期間，巖石的樣本從儲層巖層被移除，并且隨后布置在儲層條件下用于在實驗室中測試)，從而確定在水驅(qū)之后該巖層的殘余石油飽和度。單個巖心驅(qū)替實驗在原油采收工業(yè)中是公知的并且被分析從而給出在實驗室規(guī)模的儲層處理的影響的指示。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法，該含油儲層能夠由包括第一多個網(wǎng)格塊的第一計算機生成網(wǎng)格表示，該方法包括下述步驟
接收表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)，該多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與所述含油儲層相關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本，所述第一和第二樣本能夠由包括第二多個網(wǎng)格塊的第二計算機生成網(wǎng)格表示，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域并且連接成使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本；
將接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)輸入到計算機實施的儲層模型，所述計算機實施的儲層模型配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響；
執(zhí)行儲層模型以生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)；通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型；以及
針對第一網(wǎng)格執(zhí)行校準的儲層模型從而預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。依據(jù)上述第一方面，本發(fā)明還提供用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的系統(tǒng)，該含油儲層能夠由包括第一多個網(wǎng)格塊的第一計算機生成網(wǎng)格表示，該系統(tǒng)包括
數(shù)據(jù)接收裝置，其設(shè)置成接收表示將微 生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)，該多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與所述含油儲層相關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本，并且能夠由包括第二多個網(wǎng)格塊的第二計算機生成網(wǎng)格表示，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域并且連接成使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本；
計算機實施的儲層模型，其配置成基于接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響，并且設(shè)置成生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)；
校準裝置，其設(shè)置成通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型，校準的模型配置成模擬與第一網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響以及由此預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于生成指示將微生物注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括
串聯(lián)地液壓連接設(shè)置成表示儲層的第一區(qū)域的第一材料樣本和設(shè)置成表示儲層的第二區(qū)域的第二材料樣本；
將微生物注入到第一材料樣本；以及
測量流過第一和第二材料樣本的流體和/或從第二材料樣本輸出的流體的參數(shù)，所述參數(shù)指示將所述微生物注入到所述儲層的影響。依據(jù)上述第二方面，本發(fā)明還提供一種設(shè)置成生成指示將微生物注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括
設(shè)置成表示儲層的第一區(qū)域的第一材料樣本；
設(shè)置成表示儲層的第二區(qū)域的第二材料樣本；
用于串聯(lián)地液壓連接第一和第二材料樣本的連接裝置；
設(shè)置成將微生物注入到第一材料樣本的注入裝置；以及
設(shè)置成測量流過第一和第二材料樣本的流體和/或從第二材料樣本輸出的流體的參數(shù)的測量裝置，所述參數(shù)指示將所述微生物注入到所述儲層的影響。儲層模型數(shù)據(jù)對照表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)而匹配，也就是說，該多巖心驅(qū)替設(shè)備具有多個流體連接巖層樣本。與簡單監(jiān)測注入到單個巖石樣本的微生物的影響相比，這種設(shè)備給出注入的微生物在儲層的不同區(qū)域之間傳播的現(xiàn)實得多的解釋。與基于將微生物注入到單巖心驅(qū)替設(shè)備可能實現(xiàn)的預(yù)測相比，在表示儲層的計算機生成網(wǎng)格上執(zhí)行該模型因此提供微生物注入到儲層的影響的精確得多的預(yù)測。本發(fā)明的另外特征和優(yōu)點將通過對僅僅通過示例方式給出的本發(fā)明優(yōu)選實施例的下述描述而顯見，下述描述是參考附圖進行的。


圖I為示出結(jié)合本發(fā)明實施例可配置的原油采收系統(tǒng)的示意 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的雙巖心驅(qū)替設(shè)備；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法在準備利用微生物進行注入的雙巖心驅(qū)替設(shè)備中實施的步驟；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的在執(zhí)行用于生成指示將流體注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的方法中實施的步驟；
圖5示出包括附加的可選步驟的圖4的方法； 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于確定原油采收系統(tǒng)的原油驅(qū)換系統(tǒng)的一個或多個操作模式的系統(tǒng)；
圖7示出在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法中實施的步驟；
圖8a-8f為在圖7的方法中使用的由第一計算機實施的模型模擬的反應(yīng)的示意 圖9a和9b為在圖7的方法中作為圖8的模型的補充或者備選而使用的由第二計算機實施的模型模擬的反應(yīng)的示意 圖IOa和IOb為圖示分別應(yīng)用到單和雙巖心驅(qū)替實驗設(shè)備的計算機生成網(wǎng)格的示例的示意圖；以及
圖11示出根據(jù)本發(fā)明當圖8和9的計算機實施的模型均用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響時實施的步驟。
具體實施例方式圖I為示出用于離岸油田的原油采收系統(tǒng)100的簡化表示的示意性框圖。在此圖中，多個生產(chǎn)井Ia至Id用于汲取構(gòu)成石油儲層3的至少一個巖層。每個生產(chǎn)井la、lb、1(、1(1具有布置在其中的生產(chǎn)油管5&、513、5(3、5(1并且分別設(shè)有井口 9a、9b、9c、9d。因此，每個生產(chǎn)井的生產(chǎn)油管用于將從儲層3生產(chǎn)的包括原油的流體傳輸?shù)骄?。生產(chǎn)的流體從井口 9a、9b、9c、9d通入與主要流送管線11連接的流送管線7a、7b、7c、7d，所述主要流送管線經(jīng)由豎管17將生產(chǎn)的流體傳遞到位于平臺或浮式生產(chǎn)存儲卸載裝置(FPSO)上的生產(chǎn)設(shè)施13。再者，諸如通常借助部件15所示的附加石油儲層(單個或多個石油儲層，每個儲層具有多個生產(chǎn)井)可以連接到主要流送管線11。原油采收系統(tǒng)100還包括至少一個，優(yōu)選地多個注入井10，以用于將含水注入流體注入到石油儲層3的巖層(類似地，部件15的附加(多個)石油儲層每個設(shè)有至少一個注入井，優(yōu)選地多個注入井)。用于受壓注入水(諸如海水或在生產(chǎn)設(shè)施13處從原油分離的產(chǎn)出水)的主要注入管線12從生產(chǎn)設(shè)施13延伸到用于儲層3的海底歧管16。一個或多個另外注入管線14可以根據(jù)需要被提供，并且應(yīng)理解不同注入管線12、14可以用于將不同注入流體注入到注入井10。(多個)專用注入管線18從海底歧管16延伸到用于儲層3的(多個)注入井。再者，注入管線12、14可以引到用于部件15的每個(多個)附加石油儲層的一個或多個附加歧管20。每個儲層3包括諸如砂巖的至少一個巖層，該巖層是多孔且可滲透的，并且該巖層可以包括諸如粘土的礦物，例如高嶺石或蒙脫石類型粘土。
采收系統(tǒng)100的原油驅(qū)換系統(tǒng)通常包括設(shè)置成將注入流體(優(yōu)選地含水注入流體，諸如海水)注入到一個或多個含原油儲層3的設(shè)備。例如，驅(qū)換系統(tǒng)典型地包括一個或多個注入流體注入井10 (如圖I所示)，用于注入流體的一個或多個注入管線，以及設(shè)置成控制流體注入的控制器。驅(qū)換系統(tǒng)也可以包括與在準備注入時注入流體的處理關(guān)聯(lián)的設(shè)備，諸如用于將用于微生物和/或微生物的營養(yǎng)物按劑量配給到注入水的設(shè)備。因而，營養(yǎng)物和/或微生物可以連續(xù)地或者間歇地按劑量配給到注入水。優(yōu)選注入儲層所天生的并且因此能夠在儲層條件下存活的微生物。這種微生物可以從地面生產(chǎn)設(shè)施(例如從分離的產(chǎn)出的水)獲得并且應(yīng)基于它們在實驗室條件下(例如使用填砂實驗)在實現(xiàn)微生物增強石油采收中的有效性來選擇。含水注入流體通過原油驅(qū)換系統(tǒng)的注入設(shè)備被注入到其(多個)注入井10。含水注入流體隨后通過其中存在原油和地層水的巖層，導(dǎo)致從巖層的孔空間驅(qū)換原油。石油隨后可以被清掃通過地層到達與注入井10隔開的生產(chǎn)井Ia至ld，其中石油從該生產(chǎn)井被采收。對于微生物增強石油采收的情形，微生物趨于至少在最初在地層的鉆井孔區(qū)域附近中或者在儲層的高滲透性渠道中傳播。然而，營養(yǎng)物的連續(xù)或脈沖注入使得微生物和微生物 產(chǎn)物(例如生物表面活性劑、生物聚合物、有機酸、溶劑或氣體)能夠穿透地層內(nèi)的更深處。圖2和3為雙巖心驅(qū)替實驗室實驗和雙巖心驅(qū)替設(shè)備200的示意性表示，其設(shè)計成表示微生物傳播通過儲層(例如圖I的儲層3)的不同區(qū)域。將在下文解釋，流體流動通過巖心驅(qū)替設(shè)備200可以由使用表示受到雙巖心驅(qū)替的兩種巖心樣本的計算機生成網(wǎng)格的儲層模型來模擬，并且此模型的參數(shù)隨后可以按比例擴大，并且該模型可以與儲層規(guī)模，或者甚至油田規(guī)模的計算機生成網(wǎng)格有關(guān)地來執(zhí)行從而預(yù)測在此更大規(guī)模的微生物注入的影響。盡管此處描述的本發(fā)明實施例涉及雙巖心驅(qū)替實驗，應(yīng)理解本發(fā)明實施例類似地適用于包括三個或更多個巖層樣本的巖心驅(qū)替設(shè)備，所述巖層樣本可以經(jīng)由兩個或更多個連接裝置而串聯(lián)地液壓可連接。例如，第三材料樣本可以是經(jīng)由第二連接裝置可連接到第二材料樣本。盡管此處描述的實驗室實驗稱為原油采收工業(yè)中已知的術(shù)語〃巖心驅(qū)替〃，應(yīng)理解，樣本可以是來自關(guān)注的儲層的"巖心"巖石樣本，或者可以是來源于其它某處但是具有與關(guān)注的儲層的巖層的屬性相同或者充分相似的屬性(諸如化學(xué)組份、多孔性和滲透性)的材料樣本。第一和第二樣本21、22的每一個可以是置為彼此接觸的多個樣本的復(fù)合材料，例如對于其中采集的樣本單獨而言不是足夠大的以在實驗中使用的情形。還可以設(shè)想到，可以使用填砂替代一個或多巖心樣本，特別是從儲層生產(chǎn)并且在生產(chǎn)設(shè)施處被分離的一包砂或者一包壓碎的巖心材料。參考圖2,第一巖心21和第二巖心22巖石樣本被提供,根據(jù)如下的過程,每個樣本表示含油儲層的巖層，在該過程中，微生物被注入到第一樣本并且傳播到第二樣本，如下文進一步所述。根據(jù)此過程，第一巖心21設(shè)置成表示注入井的〃鉆井孔附近〃區(qū)域(此區(qū)域典型地表示距離注入鉆井孔幾米至幾百米)，而第二巖心22設(shè)置成表示儲層中更深的區(qū)域。第一和第二樣本21、22通過連接流送管線23串聯(lián)連接，使得第一樣本21中存在的流體能夠被直接注入第二樣本22。形式為第一注入流送管線24和第二注入流送管線25的另外流送管線被提供以允許將流體分別注入到第一和第二樣本21、22。第一生產(chǎn)流送管線26和第二生產(chǎn)流送管線27被提供以允許流體分別從第一和第二樣本21、22流動，其中通過第一生產(chǎn)流送管線26流出物從第一巖心21流動，并且通過第二生產(chǎn)流送管線27流出物從第二巖心流動。各種附加流送管線28可以被提供以允許來自各種注入流體源29的流體注入，如將在下文進一步描述，并且各種閥30被提供以控制在每個流送管線中的流體流動。第一和第二測量點31、32分別被提供在第一和第二生產(chǎn)流送管線26、27中或者在其端部。測量設(shè)備60被提供在每個巖心附近和每個巖心21、22處和在測量點31、32處，并且可包括伽馬射線探測器，其沿著第二巖心22并且可選地沿著第一巖心21的長度按合適間隔定位，從而經(jīng)由伽馬射線衰減信號測量第二巖心22以及可選地第一巖心21中石油和水的殘余數(shù)量；一個或多個壓力傳感器，其設(shè)置成測量輸入到每個巖心并且從每個巖心輸出的流體的絕對壓力，這些或附加傳感器還設(shè)置成測量每個巖心的長度兩端的差分壓力；以及溫度傳感器，測量和監(jiān)測巖心以及流送管線溫度。設(shè)置成將流體注入到注入流送管線24、25的一個或多個泵(未示出)被控制，使得注入流體的流速和注入流體壓力是已知的。還進行涉及諸如巖石巖心21、22多孔性(指示巖心21、22的〃孔體積〃)、巖心21、22絕對滲透性以及流體(石油和水)粘度的流體和巖石屬性的各種"靜態(tài)"測量。第一和第二樣本的每一個優(yōu)選地在清洗之前由計算機斷層成像(CT)掃描以識別 異質(zhì)性、層面以及潛在損傷。一旦被清洗，每個樣本的絕對注入流體滲透性(Kwabs)和孔體積(PV)可以被測量。在巖心含有諸如蒙脫石粘土的反應(yīng)性粘土的情況下，巖心優(yōu)選地用煤油和異丙醇清洗，而不是使用更常見的溶劑-甲苯和甲醇，從而不通過松動粘土而人為改變巖心的絕對滲透性。第一和第二樣本21、22優(yōu)選地布置在全儲層條件(即儲層的壓力和溫度)下；然而在MEOR驅(qū)替期間，如下文有關(guān)圖4和5所述，注入的微生物可以在任何很大程度上不受溫度和/或壓力影響，這種情況下巖心21、22可以在實驗室中維持在更合適的溫度和/或壓力。然而，優(yōu)選的是巖心被維持在充分壓力以防止氣體逃脫(在巖心中形成分離的氣相的溶解的氣體)。巖心21、22的溫度因此可以介于25和80° C之間并且?guī)r心21,22的壓力可以為4至650bar，優(yōu)選地10至200bar。優(yōu)選地并且在下述描述中，所使用的注入流體為或者類似于源于儲層的鹽水。圖3為在巖心準備和執(zhí)行控制或基線驅(qū)替期間優(yōu)選地進行的步驟的流程圖，該流程圖涉及在不存在微生物時用鹽水驅(qū)替巖石巖心21、22。優(yōu)選地，設(shè)備的所有裝置以及巖心21、22被消毒(步驟S301)，典型地是通過加熱到例如130° C的標稱溫度達合適的時間段，例如24小時。設(shè)備和巖心21、22隨后典型地冷卻到近似25° C至80° C的溫度并且布置在壓力下，典型地壓力為4至650bar，優(yōu)選地10至200bar，例如近似124bar，并且每個巖心21、22的絕對注入流體滲透性(Kwabs)和孔體積(PV)再次被測量。巖心21、22彼此獨立地被準備。在執(zhí)行任何注入之前需要伽瑪衰減飽和度監(jiān)測(GASM)校準，因為一旦微生物接觸巖心21、22，不可能保證它們可以返回到它們的原始狀態(tài)。GASM校準必須盡可能精確并且因此依賴于利用流體來完全飽和的100%的孔空間，并且潛在生物膜生成可以防止這一點。參考圖3，在巖心21、22上針對石油(步驟S302)以及接著針對鹽水(步驟S303)執(zhí)行GASM。對于精確GASM確定而言，使用含碘化物摻雜物的鹽水是優(yōu)選的，但是碘化物對于微生物可能是有毒的。因此，摻碘化物的鹽水被用于在實驗開始時校準以及在實驗結(jié)束時確定殘余石油飽和度；在雙巖心驅(qū)替實驗從頭到尾不存在碘化物情況下，可以使用GASM技術(shù)獲得信息，這將在下文結(jié)合圖4描述。應(yīng)理解，在前文中符號Swi表示不可還原鹽水飽和度，而符號Sot表示每個巖心21、22的殘余石油飽和度。下一步驟涉及巖心21、22初級引流(步驟S304)到不可還原鹽水飽和度(Swil)。通過經(jīng)由最初100%用鹽水飽和的巖心21、22注入和驅(qū)動來自關(guān)注儲層的石油(通常該石油是采自從其獲得巖心樣本的儲層的石油)來實施此引流。該石油可以或者是"死"油或者是已經(jīng)與氣體復(fù)合的〃活〃油。在石油為〃活〃油的情況下，由于在設(shè)備和巖心中維持的提升的壓力，氣體保留在溶液中。這種技術(shù)優(yōu)選地被使用，這是因為需要維持無菌，實現(xiàn)GASM校準，以及具有完全相同的驅(qū)換過程以與后續(xù)MEOR驅(qū)替比較。重要的是能夠獲得可重復(fù)Swi值。巖心21、22隨后被老化，意味著使它們平衡(步驟S305)達合適的周期，例如三個星期。在此老化期間，與巖石表面接觸的水的一部分隨時間被石油替換，這為實驗中后續(xù)步驟給出巖石浸潤性的更真實表示。在老化之后，兩個巖心經(jīng)歷第一控制鹽水驅(qū)替(步驟S306)直至來自GASM測量的測量輸出穩(wěn)定，以給出殘余石油飽和度Sot1。此是控制驅(qū)替，其用于與后續(xù)MEOR驅(qū)替比較。巖心隨后返回到(步驟S307)不可還原鹽水飽和度(Swi2)，同樣典型地是通過石油驅(qū)動。Swil隨后與Swi2比較并且如果它們被確定是足夠相似，則實驗進 行到MEOR驅(qū)替。可替換地，可以執(zhí)行該實驗而不將石油引入第一巖心21，這種情況下，僅對第二巖心22執(zhí)行步驟S302的GASM石油校準以及后續(xù)老化。可能要求第一巖心21中不存在石油，從而允許微生物在第一巖心21中充分長的停留時間以達到平衡種群；第一巖心21中存在的任何石油減小接種物的可用孔空間。因此，第一巖心21可以100%用鹽水來飽和。
為了確保對通過控制驅(qū)替和后續(xù)MEOR驅(qū)替之間比較得到的任何觀察到的附加石油生產(chǎn)的信任(步驟S310)，應(yīng)消除潛在飽和度滯后影響，并且因而應(yīng)獲得用于與MEOR驅(qū)替比較的可重復(fù)控制驅(qū)替。在觀察到滯后的情況下，執(zhí)行通過鹽水和石油驅(qū)替序列的第二循環(huán)(分別為步驟S308 和 S309)?，F(xiàn)在將參考圖4描述雙巖心驅(qū)替微生物注入中涉及的步驟。雙巖心驅(qū)替用于表示MEOR儲層驅(qū)替，因為此類型微生物處理存在兩個階段，第一階段是使用微生物以及一組含有復(fù)雜有機物的營養(yǎng)物來接種儲層，從而幫助在儲層的微生物生長區(qū)域中(典型地接種物通過其被注入到儲層的注入井的鉆井孔區(qū)域附近)建立優(yōu)選微生物類型，并且第二階段是使用簡單營養(yǎng)物(略去復(fù)雜有機物)的連續(xù)/脈沖處理。在使用脈沖處理的情況下，注入流體在注入含水驅(qū)動流體(例如海水、產(chǎn)出的水或含水層水)和注入簡單營養(yǎng)物的含水溶液之間交替。在儲層環(huán)境中，該處理的第一階段僅僅是有限范圍的，而長時間營養(yǎng)物添加典型地影響大多數(shù)儲層體積，這是因為微生物和由微生物生成的化學(xué)物質(zhì)(例如生物表面活性劑、生物聚合物、有機酸、溶劑和氣體)移動通過儲層，由此導(dǎo)致隨后采收的大多數(shù)增量石油被釋放。如上所述，接種物含有復(fù)雜有機營養(yǎng)物。雙巖心驅(qū)替設(shè)計因此在任何流體被允許進入第二巖心22之前，清掃掉絕大多數(shù)優(yōu)選地所有未被消耗的復(fù)雜有機營養(yǎng)物和活性副產(chǎn)物以及源于來自第一巖心21的復(fù)雜有機營養(yǎng)物的生物產(chǎn)物，該第二巖心22僅僅接收源于處理的第二階段的流體(其略去了復(fù)雜有機營養(yǎng)物)。微生物和微生物副產(chǎn)物可以隨后從第一巖心21傳遞到第二巖心22。在兩個巖心均具有起始點飽和度Swi的情況下，MEOR驅(qū)替序列典型地如下所述。首先，第一巖心21經(jīng)由第一注入流送管線24使用未摻雜鹽水驅(qū)替(步驟S401)，該鹽水傳遞到第一生產(chǎn)流送管線26。在此階段，連接流送管線23中的閥30被關(guān)閉，使得流體無法在第一和第二巖心21、22之間流動。在步驟S401注入的鹽水為未摻雜模擬注入鹽水(SIBb)從而從第一巖心21移除碘化物。短的，例如I. 5孔體積(PV)的吞吐量的未摻雜SIBb可能足以從第一巖心21移除任何碘化物成分的絕大多數(shù)。在步驟S402，再次經(jīng)由第一注入流送管線24，微生物被注入到第一巖心21 ;此注入也稱為微生物接種。典型地，使用預(yù)先準備的高濃度批次的微生物執(zhí)行I. 5孔體積(PV)驅(qū)替。應(yīng)理解，假如在不存在微生物情況下所采用的鹽水都不導(dǎo)致增量石油采收，則在各個階段注入的鹽水以及它們總的溶解的固體成分可能不同。微生物單獨地可以影響石油采收；然而，MEOR影響的任何可持續(xù)性和傳播會要求另外注入微生物，其中使用營養(yǎng)物來維持/生長種群是更加成本有效的。在步驟S403，第一巖心21經(jīng)由第一注入流送管線24利用含有營養(yǎng)物(略去復(fù)雜有機營養(yǎng)物)的鹽水被驅(qū)替，直至第一巖心21的飽和度達到SOT。從這一點開始不再注入另外的微生物。任何殘余的痕量的接種物的復(fù)雜有機營養(yǎng)物以及來源于這些復(fù)雜有機營養(yǎng)物的生物產(chǎn)物和微生物經(jīng)由第一生產(chǎn)流送管線26從第一巖心21被沖走，并且平衡微生物生長區(qū)帶在第一巖心21中建立，如在第一測量點31測量的從第一巖心21流出的流出物的恒定微生物種群所指示的那樣。第一巖心21現(xiàn)在被認為表示儲層中
鉆井孔附近的區(qū)域。在步驟S404，第二巖心22利用鹽水經(jīng)由第二注入流送管線25被驅(qū)替，該鹽水傳遞到第二生產(chǎn)流送管線27。在步驟S404注入的鹽水同樣是未摻雜模擬注入鹽水(SIBb)從而從第二巖心22移除碘化物。在此階段，連接流送管線23中的閥30保持關(guān)閉，使得流體無法在第一和第二巖心21、22之間流動；因此，第二巖心22的此鹽水驅(qū)替可以與步驟S403的第一巖心驅(qū)替同時執(zhí)行(參考圖2，流過這兩個巖心的流體將并行地流動)，使得這兩個驅(qū)替一起完成并且在該過程的下一階段開始之前存在最小延遲。在步驟S405，連接流送管線23中的閥30打開并且來自第一巖心21的流出物被注入到或者流入第二巖心22。來自第一巖心的流出物將包括微生物、由微生物產(chǎn)生的生物產(chǎn)物以及任何未消耗的簡單營養(yǎng)物。在這一點，沒有其它流體經(jīng)由第二注入流送管線25被輸入到第二巖心22。在步驟S406第二巖心隨后〃禁閉〃，也就是說，連接流送管線23中的閥30關(guān)閉并且對于預(yù)定或優(yōu)選時間段沒有流體流入該設(shè)備，從而提高第一巖心21流出物在第二巖心22中的停留時間。在此禁閉周期期間，經(jīng)由第一注入流送管線24將營養(yǎng)物鹽水驅(qū)替到第一巖心21中以及通過第一生產(chǎn)流送管線26驅(qū)替離開，這是以與先前使用的驅(qū)替速率相同的驅(qū)替速率來繼續(xù)，從而維持第一巖心21中的平衡微生物生長區(qū)帶條件。在步驟S407，如同在步驟S405那樣，連接流送管線23中的閥30打開并且來自第一巖心21的流出物被注入到或者流入第二巖心22。同樣，沒有其它流體經(jīng)由第二注入流送管線25被輸入到第二巖心22。在步驟S405和S407被注入到第二巖心22的流出物的數(shù)量應(yīng)足以使巖心22達到殘余石油飽和度Sot2。在第二巖心中的微生物對巖心的絕對滲透性具有非常小影響的情況下，第二巖心22兩端的差分壓力的減小指示石油的活動化并且可以用于確定何時實現(xiàn)殘余石油飽和度Sot2。然而作為一般規(guī)則，被注入到第二巖心22的流出物的數(shù)量應(yīng)為至少2PV,優(yōu)選地至少4PV，從而確保實現(xiàn)殘余石油飽和度。
在步驟S408，用摻碘化物的鹽水驅(qū)替第一和第二巖心21、22的每一個，并且使用GASM測量每個巖心的殘余石油飽和度SOT。圖5示出圖4的過程的可選擴展，其中步驟S501-S507對應(yīng)于步驟S401-S407。該擴展提供用于第二巖心22的第二禁閉周期。為了包括此，驅(qū)替序列在步驟S507修正，當?shù)诙r心22用摻碘化物的鹽水經(jīng)由第二注入流送管線25來驅(qū)替時，該鹽水傳遞到第二生產(chǎn)流送管線27。在此階段，連接流送管線23中的閥30關(guān)閉，使得流體無法在第一和第二巖心21、22之間流動；同時，經(jīng)由第一注入流送管線24將營養(yǎng)物鹽水驅(qū)替到第一巖心21中以及通過第一生產(chǎn)流送管線26將營養(yǎng)物鹽水驅(qū)替離開，這是以與先前使用的驅(qū)替速率相同的驅(qū)替速率來繼續(xù)，從而維持第一巖心21中的平衡微生物生長區(qū)帶條件。在步驟S509，連接流送管線23中的閥30再次打開并且來自第一巖心21的流出物被注入到或者流入第二巖心22。同樣，沒有其它流體經(jīng)由第二注入流送管線25被輸入到第二巖心22。
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在步驟S510第二巖心22隨后被〃禁閉〃 了第二時間，同時繼續(xù)使用營養(yǎng)物鹽水驅(qū)替第一巖心21，從而維持第一巖心21中的平衡微生物生長區(qū)帶條件。最后，在步驟S511，使用摻碘化物的鹽水驅(qū)替第二巖心22，并且使用GASM測量殘余石油飽和度SOT。對于含有石油的第一巖心的情形，它還使用摻碘化物的鹽水驅(qū)替(與第二巖心或者串聯(lián)或者并聯(lián))。應(yīng)理解，在完成巖心驅(qū)替之后，即一旦摻碘化物的鹽水注入已經(jīng)執(zhí)行，僅僅經(jīng)由GASM確定最終飽和度分布從而獲得精確終點飽和度。在該實驗始終，經(jīng)由GASM可測量巖心中的流體飽和度的實時測量。伽馬射線衰減程度指示巖心21、22中的石油飽和度隨時間的變化，因此提供石油采收分布。巖心兩端的差分壓力與注入流體的壓力一起也被測量。這些測量可以提供有關(guān)任何增量石油采收以及巖心對于石油和水的相對滲透性隨時間變化的信息。用于確定巖心對于石油和水的相對滲透性的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。這種方法要求測量下述參數(shù)針對巖心的飽和度分布(也稱為石油采收分布)，石油和鹽水的流體粘度，巖心的多孔性及其孔體積，巖心對于流過巖心的100%石油或100%水的絕對滲透性，注入壓力，巖心兩端的差分壓力，巖心的溫度，以及通過巖心的流速。在MEOR過程開始時，在Swi，水的相對滲透性為零(水不能移動)而石油的相對滲透性處于其最大值。在MEOR實驗結(jié)束時，在S。,，石油的相對滲透性為零(不再有石油可以移動)并且水的相對滲透性處于其最大值。可以獲得對于不同的初始水飽和度Swi和不同的終點飽和度Sot的相對滲透性表格。在巖心驅(qū)替設(shè)備處測量的參數(shù)包括下述中的一種或多種來自第一巖心的流出物流的微生物群落計數(shù)，每個巖心兩端的差分壓力測量，沿著每個巖心的水飽和度，沿著每個巖心的石油飽和度，接種物和來自第一巖心的接種物流出物的化學(xué)分析，注入到第一巖心的含有營養(yǎng)物的鹽水的化學(xué)分析，來自第一巖心的流出物以及來自第二巖心的流出物。具體而言，針對殘余營養(yǎng)物以及針對諸如醋酸鹽(從乳酸鹽產(chǎn)生)和亞硝酸鹽(從硝酸鹽產(chǎn)生)的生物產(chǎn)物來分析流出物。或者從公開文獻或者從實驗獲得與微生物的界面活性有關(guān)的數(shù)據(jù)以及與注入到多個巖心驅(qū)替設(shè)備的營養(yǎng)物的反應(yīng)的動力學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)。巖心驅(qū)替結(jié)果被匹配到營養(yǎng)物動力學(xué)方程，該動力學(xué)方程表不在巖心中發(fā)生的反應(yīng)并且捕獲營養(yǎng)物對微生物生長的影響。因而，在巖心中發(fā)生的營養(yǎng)物的原理化學(xué)反應(yīng)被確定。這些化學(xué)反應(yīng)是基于由微生物消耗的營養(yǎng)物以及由微生物產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物。這些化學(xué)反應(yīng)考慮到下述事實，由特定微生物產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物可以被不同微生物用作營養(yǎng)物，由此導(dǎo)致產(chǎn)生不同的化學(xué)產(chǎn)物。隨后或者從公開文獻或者從實驗獲得這些化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計量和反應(yīng)動力學(xué)。營養(yǎng)物系統(tǒng)可以是硝酸鹽營養(yǎng)物系統(tǒng)，其中硝酸鹽用作電子受主。營養(yǎng)物系統(tǒng)也可以包括碳源(例如乳酸鹽)、痕量金屬、痕量維生素、磷酸鹽(例如磷酸鈉)以及銨鹽(例如氯化銨)。微生物可以選自下述屬(genera)中的一種或多種微生物希瓦氏菌屬(Shewanella)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、明串珠菌屬(Leuconostoc)、黃單胞菌屬(Xanthomonas)、不動桿菌屬(Acinetobacter)、紅球菌屬(Rhodococcus)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、短梗霉(Aureobasidium)、產(chǎn)喊桿菌屬(Alcaligeness)、菌核(Sclerotium)、短桿菌屬(Brevibacterium)、梭菌屬(Clostridium)、發(fā)酵單胞菌屬(Zymomonas)、克雷白氏桿菌屬(Klebsiella)、腸桿菌屬(Enterobacter)、混合產(chǎn)酸菌屬(Mixed acidogens)以及甲燒桿菌屬(Methanobacterium)。生物質(zhì)的生長(如巖心驅(qū)替測試中至少第一巖心兩端差分壓力變化所證實)取決于接種物中的初始微生物種群加上營養(yǎng)物的濃度；在巖石表面上生長的生物質(zhì)減小巖層中的可用孔空間并且因此減小巖石滲透性。生物表面活性劑濃度(微生物產(chǎn)生的表面活性劑)與微生物種群和各種營養(yǎng)物濃度二者有關(guān)。應(yīng)理解，微生物可以與營養(yǎng)物 組合以在任何微生物注入之前激活微生物?；钚晕⑸锟梢噪S后被注入到第一巖心21并且流到第二巖心22 (要求使用鹽水注入)，并且此MEOR驅(qū)替的影響被觀察，而不要求單獨的營養(yǎng)物注入。為了預(yù)測MEOR驅(qū)替對圖I的石油采收系統(tǒng)100的石油采收數(shù)量的影響，如圖6所示，借助一個或多個儲層模型模擬上文描述的雙巖心驅(qū)替過程，如在下文所詳細描述。可以采用第一儲層模型611。儲層模型611為包括多個算法的計算機程序，所述多個算法典型地被應(yīng)用到表示其流程被建模的結(jié)構(gòu)的計算機生成網(wǎng)格。計算機生成網(wǎng)格包括多個網(wǎng)格塊，并且儲層模型算法針對每個網(wǎng)格塊執(zhí)行，這些計算的輸出進而被傳遞到相鄰網(wǎng)格塊。也可以提供第二儲層模型612。如下所述，基于結(jié)合圖2至5如上所述的雙巖心驅(qū)替實驗，(多個)儲層模型可以基于來自所執(zhí)行的算法的數(shù)據(jù)來預(yù)測從儲層巖石驅(qū)換的增量石油數(shù)量；可替換地，此預(yù)測可以由單獨的增量石油預(yù)測軟件元件或工具617執(zhí)行，從該模型輸出的儲層模型數(shù)據(jù)可以傳遞到該元件或工具617。還在處理系統(tǒng)600中提供歷史匹配軟件元件613，其用于匹配多組實驗和儲層模型數(shù)據(jù)；以及儲層模型比較元件614，其用于比較不同儲層模型的輸出。在一種布置中，參考圖6，儲層模型611、612以及其它軟件元件613-617由處理系統(tǒng)600執(zhí)行，處理系統(tǒng)600可以包括傳統(tǒng)操作系統(tǒng)和存儲元件，諸如連接中央處理單元(CPU)603、硬盤602、隨機存取存儲器(RAM)601、I/O和網(wǎng)絡(luò)適配器604的系統(tǒng)總線，其中網(wǎng)絡(luò)適配器604促進到用戶輸入/輸出設(shè)備的連接以及與網(wǎng)絡(luò)NI上的其它設(shè)備互連。隨機存取存儲器(RAM)601含有操作系統(tǒng)軟件615，其按照已知方式控制處理系統(tǒng)600的低級別操作。服務(wù)器RAM 601在其執(zhí)行時含有模型611、612。每個模型可以用存儲于一個或多個數(shù)據(jù)庫或者可操作耦合或連接到處理系統(tǒng)600的其它存儲元件中的測量和/或預(yù)定數(shù)據(jù)來配置；在圖6的系統(tǒng)中，存儲元件DBl可以存儲與第一和/或第二儲層模型611、612有關(guān)的這種數(shù)據(jù)并且可由第一和/或第二儲層模型611、612訪問，并且也可以存儲供系統(tǒng)600其它元件使用的所有其它數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)600的接收裝置接收的測量數(shù)據(jù)是基于雙巖心驅(qū)替實驗室實驗的測量的特性，如下文所解釋。測量數(shù)據(jù)可包括由適當?shù)夭贾玫臏y量設(shè)備60直接測量的特定的測量值，如圖2所示，或者特性的值的比例，或者可包括根據(jù)已知技術(shù)從許多分離的特性測量導(dǎo)出的值。因此，原始測量的特性根據(jù)需要或優(yōu)選地可以由適當軟件操縱，從而生成合適于輸入到(多個)儲層模型611、612的測量數(shù)據(jù)，其中該適當軟件由系統(tǒng)600的CPU 603執(zhí)行。這種操縱可以簡單地包括測量單位轉(zhuǎn)換或形成所需的測量值的比例。參考圖7，示出用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法的第一實施例中涉及的步驟的概述。在步驟S701，經(jīng)由測量設(shè)備60在處理系統(tǒng)600接收表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)。如上所述，多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與含油儲層關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本。在步驟S702，接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)被輸入第一儲層模型611和/或第二儲層模型612 ;將在下文詳細描述兩個模型的使用。每個儲層模型能夠使用包括多個網(wǎng)格塊 (下文中稱為儲層網(wǎng)格)的計算機生成網(wǎng)格表示儲層，其中所述多個網(wǎng)格塊被匹配到儲層的地質(zhì)模型。類似地，雙巖心驅(qū)替設(shè)備可以由不同配置的計算機實施網(wǎng)格表示，該計算機實施網(wǎng)格包括不同的多個網(wǎng)格塊(下文中稱為巖心驅(qū)替網(wǎng)格)。表示結(jié)構(gòu)(例如網(wǎng)格塊的特定配置)的數(shù)據(jù)可以存儲于存儲元件DBl。如上文解釋，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域，即鉆井孔附近區(qū)域和深儲層區(qū)域，并且被連接使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本。每個第一和第二 611、612計算機實施的儲層模型因此配置成模擬與巖心驅(qū)替網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的影響。就使用計算機實施的模型模擬雙巖心驅(qū)替實驗而言，如在下文進一步描述，雙巖心驅(qū)替被認為是單個〃系統(tǒng)"，很像在建模儲層時的儲層的不同區(qū)域。雙巖心驅(qū)替設(shè)備中的流送管線24-27可以被比作儲層中的注入和生產(chǎn)井；然而，在雙巖心驅(qū)替設(shè)備中，存在連接流送管線23形式的額外的一對〃井"，其分別用作第一巖心21的出口和第二巖心22的入口。雙巖心驅(qū)替設(shè)備中兩個巖心之間的油管的體積典型地非常小(優(yōu)選地幾毫升)，這種情況下它可以不被明確地包括在該模型中。儲層模型611、612在在步驟S703被執(zhí)行，并且結(jié)果生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)。被輸入儲層模型611、612的數(shù)據(jù)的類型取決于模型的類型并且將在下文進一步討論。接著，在步驟S704通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型。再次參考步驟S704，數(shù)據(jù)組優(yōu)選地由歷史匹配軟件元件或工具613使用歷史匹配技術(shù)來匹配。歷史匹配可以利用結(jié)合圖3在上文描述的(多個)控制或基線驅(qū)替，使得(多個)MEOR雙巖心驅(qū)替和(多個)控制驅(qū)替均是歷史匹配的。在分析雙巖心驅(qū)替實驗的石油采收分布和/或原位流體飽和度分布以及由儲層模型輸出的儲層數(shù)據(jù)確定的那些分布時，可以確定由于注入微生物引起的任何增量石油采收。在已經(jīng)將具有適當濃度的適當流體注入適當時間(包括禁閉周期)時，通過調(diào)整被輸入儲層模型611、612的相對滲透性曲線，連同巖心兩端的差分壓力，該儲層模型與雙巖心驅(qū)替的采收/飽和度分布被數(shù)值匹配。對于MEOR處理，通過調(diào)整反應(yīng)化學(xué)計量和動力學(xué)，還可能使流出物微生物群落計數(shù)與營養(yǎng)物利用和生物產(chǎn)物生成匹配。對于MEOR驅(qū)替的情形，相對滲透性曲線的導(dǎo)出形狀可以取決于石油釋放反應(yīng)的動力學(xué)。因此，歷史匹配提供涵蓋該不確定性的相對滲透性曲線和石油釋放動力學(xué)參數(shù)的可能范圍。在將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配時比較從而校準儲層模型的參數(shù)包括下述中的一種或多種微生物群落計數(shù)，每個巖心21、22的長度兩端的差分壓力測量，水飽和度，石油飽和度，與微生物注入相關(guān)聯(lián)的注入流體的化學(xué)分析，營養(yǎng)物鹽水的化學(xué)分析，與生物膜的界面活性有關(guān)的流出物(來自每個巖心)數(shù)據(jù)的化學(xué)分析，以及與營養(yǎng)物消耗和生物產(chǎn)物產(chǎn)生的動力學(xué)和化學(xué)計量有關(guān)的數(shù)據(jù)。被輸入儲層模型的動力學(xué)、化學(xué)計量以及相對滲透性被調(diào)整，直至實驗數(shù)據(jù)(化學(xué)數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和石油/鹽水飽和度數(shù)據(jù))很好擬合該模型。例如，如果差分壓力翻倍，則滲透性減半。滲透性的變化指示由于存在生物質(zhì)引起的石油移動性的變化。最后，在步驟S705，針對儲層網(wǎng)格執(zhí)行校準的模型。結(jié)果可以隨后被分析以預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。

預(yù)測將微生物注入到儲層的影響可包括確定由于微生物活動引起的巖石滲透性、流體屬性和/或浸潤性/界面活性的變化(步驟S706)。巖石滲透性變化可以由于生物質(zhì)的產(chǎn)生而出現(xiàn)，或者作為微生物產(chǎn)生的有機酸蝕刻巖石的結(jié)果而出現(xiàn)。界面活性可以由于巖石表面上存在生物膜或生物表面活性劑的產(chǎn)生而出現(xiàn)。流體屬性(石油粘度)變化可以由于微生物產(chǎn)生生物聚合物、溶劑或氣體而出現(xiàn)。此分析和/或預(yù)測可以手動地執(zhí)行，或者通過軟件模型611、612或通過形式為處理系統(tǒng)600的增量石油預(yù)測元件617的單獨軟件元件自動執(zhí)行。優(yōu)選地，來自儲層模型數(shù)據(jù)的輸出與控制或基線水驅(qū)模型比較，從而預(yù)測與不存在微生物的驅(qū)替相比，將被驅(qū)換并且因此可以使用MEOR處理采收的增量石油(步驟S707)。可替換地，來自儲層模型數(shù)據(jù)的輸出可以與閾值或預(yù)定石油數(shù)量比較，其中預(yù)測元件617可以從數(shù)據(jù)存儲元件DBl訪問該閾值或預(yù)定石油數(shù)量?；谀Ｐ蜕傻念A(yù)測數(shù)據(jù)，可以確定原油驅(qū)換系統(tǒng)的一個或多個操作模式(步驟S708)。例如，可以確定是否值得執(zhí)行與某一儲層相關(guān)的MEOR驅(qū)替。(多個)操作模式可以經(jīng)由驅(qū)換系統(tǒng)控制器616手動地或自動地被應(yīng)用(步驟S709)到驅(qū)換系統(tǒng)。商業(yè)上可獲得的〃STARS" (Computer Modelling Group Ltd的蒸氣、熱和先進過程儲層模擬器)軟件程序可以配置成建模雙巖心驅(qū)替實驗，從而捕獲遍及MEOR驅(qū)替中石油釋放的機制的細節(jié)；該模型配置成描述石油釋放過程的反應(yīng)動力學(xué)。因此，此模型可以被采用作為圖6的處理系統(tǒng)600的第一軟件模型611，并且可以與巖心驅(qū)替和儲層網(wǎng)格有關(guān)地被執(zhí)行(分別在圖7的步驟S703和S705)，從而如圖7所述預(yù)測MEOR儲層驅(qū)替的影響。STARS儲層模型611包括多個反應(yīng)算法，所述多個反應(yīng)算法基于至少下述來配置石油(即碳氫化合物成分)、水、微生物和儲層中存在的關(guān)聯(lián)營養(yǎng)物的化學(xué)屬性(其中水屬性表示注入水、原生水和生產(chǎn)水的組合存在和影響)。溶解的氣體也可以存在于系統(tǒng)中，這種情況下其物理和化學(xué)屬性也被該模型考慮在內(nèi)。被考慮的微生物屬性包括注入的微生物的微生物屬性以及由于營養(yǎng)物注入傳播而生長的微生物的微生物屬性。STARS模型611可以對一個或多個不同類型的微生物的注入建模，每種微生物均具有浮游和無柄(sessile)成分兩種。各種化學(xué)反應(yīng)和成分濃度放置在用于STARS模型611的輸入文件中。在使用兩種類型的微生物(微生物I和微生物2)以及基于硝酸鹽的營養(yǎng)物系統(tǒng)時的示例反應(yīng)如下nl微生物1+al硝酸鹽+bl乳酸鹽一al亞硝酸鹽+cl C02 + ml微生物I 動力學(xué)kl
n2微生物2+a2亞硝酸鹽+b2乳酸鹽一d2銨+e2氮+ f2醋酸鹽+ c2 C02 + g2 H20 動力學(xué)k2
BioSurf+BioWet 一 xl BioSurf動力學(xué)k3
其中nl、al等表示摩爾濃度，并且kl、k2等表示由輸入文件輸入的反應(yīng)速率，并且BioSurf和BioWet定義如下。取決于被輸入STARS模型611的輸入數(shù)據(jù)，石油的粘度變化可以被或不被該模型看到或考慮。例如，如果模型的輸入文件包括將改變石油的粘度的化學(xué)反應(yīng)，諸如原油生物降解為更輕成分、溶劑生產(chǎn)或氣體生產(chǎn)，則粘度變化可能被建模。
為了以可接受精確度對微生物的界面活性建模，表示石油到巖層表面的接合成分的第一化學(xué)成分，稱為"BioWet〃，表示微生物的界面活性(由微生物或微生物的界面活性產(chǎn)生的生物表面活性劑引起)的第二化學(xué)成分，稱為"BioSurf〃，以及表示存在生物膜，SP吸收在巖層上的無柄狀態(tài)微生物的第三化學(xué)成分，也用于配置模型611。Bioffet是一種人工化學(xué)成分(在于它不表示特定化學(xué)物)，其表示被物理吸收到儲層巖石表面的石油的接合成分。BioWet成分因此表示多少石油附著到巖石表面以及陷捕在巖石的孔空間中，并且因此也涉及浸潤性和殘余石油飽和度參數(shù)。由BioSurf成分表示的生物表面活性劑(在STARS模型611運行輸入反應(yīng)時形成)與BioWet成分交互，并且因此BioWet成分數(shù)量減小。由于BioWet被生物表面活性劑移除，模型611計算到更多石油從巖石表面釋放。Bioffet用作〃觸發(fā)劑〃，其濃度逐漸耗盡，并且只有當濃度降到低于閾值時，其影響才被看見。此閾值用于建模下述事實在看到浸潤性/界面活性變化并且因此看到石油釋放之前，會需要某一數(shù)量的生物表面活性劑或某一種群密度的微生物?？梢员会尫诺淖畲髷?shù)量的石油涉及相對滲透性曲線的終點(以及最終殘余石油飽和度)，并且也取決于注入的流體的體積。STARS模型的一個輸入是相對滲透性數(shù)據(jù)，其指示如果存在多個相時，在計及儲層中的粘度、絕對滲透性和壓力梯度之后，儲層中的石油、水和氣體相可以移動通過儲層地層巖石的相對容易程度。在雙巖心驅(qū)替實驗始終，由測量設(shè)備60進行的石油飽和度測量提供關(guān)于石油飽和度隨時間變化的信息，該信息可以在步驟S702中輸入到STARS模型611，從而允許確定相對滲透性曲線隨時間變化；可替換地，相對滲透性數(shù)據(jù)可以手動地計算并且在步驟S702被輸入STARS模型611。STARS模型611在描述微生物的界面影響的相對滲透性曲線數(shù)據(jù)組之間插值，因為用于配置儲層模型的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于BioWet成分的濃度。STARS模型611還將各種反應(yīng)作為輸入，所述各種反應(yīng)將在MEOR驅(qū)替期間發(fā)生，諸如(以硝酸鹽基營養(yǎng)物系統(tǒng)為示例)硝酸鹽減小，亞硝酸鹽減小，石油成分的生物降解而改變粘度，將改變粘度的溶劑或生物聚合物的產(chǎn)生，生物表面活性劑(BioSurf)產(chǎn)生，生物表面活性劑與〃浸潤成分"BioWet的反應(yīng)，產(chǎn)生的生物表面活性劑如何與BioWet交互由此減 小其濃度，低于其就將看到MEOR影響的BioWet閾值水平，基于相對滲透性曲線的終點(來自雙巖心驅(qū)替測試)的最大石油釋放(例如5%或10%)，描述生物膜的形成和釋放以及生物表面活性劑和生物聚合物的吸收的方程，以及由于生物質(zhì)累積在巖石表面或通過吸收的生物表面活性劑的數(shù)量引起的相對滲透性和絕對滲透性的變化。被輸入STARS模型611的各種反應(yīng)包括描述生物膜的形成和釋放以及生物表面活性劑和/或生物聚合物的吸收/互動的那些反應(yīng)。與在含水相相對，〃生物膜〃是指處于無柄狀態(tài)(吸收在巖石上)的微生物。產(chǎn)生的生物膜和生物表面活性劑的數(shù)量將進而取決于微生物如何使用被輸入模型611的營養(yǎng)物。生物膜也對浸潤性有影響。因此，模型611中在營養(yǎng)物(及其濃度)與通過生物膜/生物表面活性劑從巖石表面釋放石油之間存在關(guān)聯(lián)。模型使用〃細胞阻塞(cell blockage) 〃輸入反應(yīng)來描述由于形成生物膜而出現(xiàn)的滲透性變化的數(shù)量，這與絕對滲透性相對照。用于STARS模型611的輸入文件中定義的數(shù)據(jù)，諸如化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)參數(shù)、摩爾比等可以從公開的數(shù)據(jù)導(dǎo)出或可以從實驗確定，并且可以存儲于存儲元件DBl。作為巖心驅(qū)替實驗的結(jié)果而被測量的與流體和巖石屬性(諸如巖石巖心21、22多孔性(指示巖心21、22的〃孔體積〃)、巖心21、22的絕對滲透性以及流體(石油和水)粘度)有關(guān)的靜態(tài)屬性也被輸入STARS模型611。 STARS模型611 —旦被配置，則其針對巖心驅(qū)替網(wǎng)格被執(zhí)行(圖7的步驟S703)以生成儲層模型數(shù)據(jù)，該儲層模型數(shù)據(jù)隨后被歷史匹配到巖心驅(qū)替數(shù)據(jù)和結(jié)果(步驟S704)。最后，在步驟S705，針對儲層網(wǎng)格執(zhí)行校準的STARS模型611。結(jié)果可以隨后被分析以預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。表示被STARS模型考慮的在MEOR驅(qū)替中出現(xiàn)的反應(yīng)的示意圖示于圖8a至8f。在圖8a，巖石孔空間中的流體中存在的浮游孔阻塞的微生物(在步驟S801)與第一組營養(yǎng)物組合(步驟S802)以產(chǎn)生(步驟S803)附加浮游孔阻塞的微生物和第一組副產(chǎn)物。在圖8b，巖石孔空間中的流體中存在的浮游界面活性微生物(在步驟S804)與第二組營養(yǎng)物組合(步驟S805)以產(chǎn)生(步驟S806)附加浮游界面活性微生物、第二組副產(chǎn)物和生物表面活性劑(BioSurf)。在圖Sc，巖石表面上存在的無柄孔阻塞的微生物(在步驟S807)與第一組營養(yǎng)物組合(步驟S808)以產(chǎn)生(步驟S809)巖石孔空間中存在的流體中的附加浮游孔阻塞的微生物以及第一組副產(chǎn)物(其對應(yīng)于與圖8a的副產(chǎn)物相同的副產(chǎn)物)。在圖8d，巖石表面上存在的無柄界面活性微生物(在步驟S810)與第二組營養(yǎng)物組合(步驟S811)以產(chǎn)生(步驟S812)附加浮游界面活性微生物、第二組副產(chǎn)物以及生物表面活性劑(BioSurf)。如圖Se所示，浮游孔阻塞的微生物(S813)附著到巖石表面而變?yōu)闊o柄孔阻塞的微生物(S814)，而浮游界面活性微生物(S815)附著到巖石表面而變?yōu)闊o柄界面活性微生物(S816)。無柄孔阻塞的微生物和界面活性微生物之一或二者的存在導(dǎo)致巖石的絕對滲透性變化(S817)。附加地，在圖8b和8d的反應(yīng)中由界面活性微生物產(chǎn)生的所存在的生物表面活性劑(S818)被吸收到巖石表面(S819)，這也在步驟S817改變巖石的絕對滲透性。圖8f示出BioWet (模型用來表示石油到巖層表面的接合成分的化學(xué)成分)存在于石油中(S820)，以及它與BioSurf (表示微生物的界面活性)反應(yīng)(S821)從而減小石油中存在的BioWet的濃度(S822)，這進而導(dǎo)致巖石對石油的相對滲透性的變化(S823)。
在圖8a_8f中，應(yīng)理解浮游微生物(即在流體中流動的微生物)和無柄微生物(即附著到生物膜形式的巖石表面的微生物)可以是相同類型的微生物，但是這些被分開提到，使得在這些形式中的它們的功能可以被分開考慮。類似地，相同類型的微生物可以具有孔阻塞的影響并且是界面活性的，但是這些功能被分開表示以提供對所涉及反應(yīng)的更清楚解釋。第二組營養(yǎng)物在實際中可以是與第一組營養(yǎng)物相同類型的營養(yǎng)物，然而這些通過它們在圖8a_8d中的功能來區(qū)分?？商鎿Q地或附加地，(通過Petroleum Experts, Inc.)商業(yè)上可獲得的〃REVEAL"軟件程序可以配置成將雙巖心驅(qū)替實驗建模為圖6的處理系統(tǒng)600的儲層模型，并且可以相對于巖心驅(qū)替和儲層網(wǎng)格執(zhí)行，從而如圖7所述預(yù)測MEOR儲層驅(qū)替的影響。盡管STARS和REVEAL儲層模型可以單獨使用或者彼此組合使用，REVEAL儲層模型在下文中將稱為儲層模型612 (即圖6的第二儲層模型)。表示被REVEAL模型612考慮的MEOR驅(qū)替的功能的示意圖示于圖9。REVEAL模型612可以被認為是比STARS模型611更簡單但是更高級的模型。取代使用各種反應(yīng)和輸入?yún)?shù)來建立模型，而是使用REVEAL模型612的已有的聚合·物和表面活性劑成分，這些成分已經(jīng)分別針對聚合物和表面活性劑驅(qū)替而被發(fā)展。換言之，REVEAL模型612被用于改變滲透性的傳統(tǒng)聚合物驅(qū)替以及改變浸潤性或界面張力變化的傳統(tǒng)表面活性劑驅(qū)替。因此，REVEAL模型612使用這些成分來表示或〃模仿〃微生物種群的影響；聚合物成分表示微生物生成的生物質(zhì)，并且表面活性劑成分表示微生物的界面活性。聚合物的濃度可以在模型612中調(diào)整以表示發(fā)展中的生物質(zhì)。類似地,REVEAL模型612的表面活性劑成分被用于表不由生物質(zhì)產(chǎn)生的生物表面活性劑以及由于存在生物膜引起的任何浸潤性變化。生物表面活性劑的吸收也可以改變滲透性，并且?guī)r石的變化的浸潤性以及表面活性劑吸收是REVEAL模型的特征。REVEAL模型612包括多個算法，所述多個算法至少基于下述被配置分別表示儲層中存在的石油、水和氣體的屬性的與石油、水和氣體(如果可適用的話)成分有關(guān)的輸入；上述的聚合物驅(qū)替成分；以及上述的表面活性劑成分。同樣，在雙巖心驅(qū)替實驗始終，由測量設(shè)備60進行的形式為石油飽和度測量的選定測量提供有關(guān)石油飽和度和差分壓力測量隨時間變化的信息，所述信息在步驟S702被輸入REVEAL模型612并且允許確定相對滲透性曲線隨時間變化(假設(shè)該模型包括先前描述的確定相對滲透性曲線所需要的附加〃靜態(tài)〃屬性)；可替換地，相對滲透性數(shù)據(jù)可以手動地計算并且在步驟S702被輸入REVEAL模型612。用于配置REVEAL模型612的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于表面活性劑成分的吸收因子，并且REVEAL模型612的網(wǎng)格塊中的任何滲透性變化取決于聚合物成分的吸收因子。由于聚合物成分的意圖是模仿存在生物質(zhì)，它被認為具有與注入流體相同的粘度。對于生物聚合物或溶劑的產(chǎn)生被建模的情況，粘度變化將被考慮。REVEAL模型612 —旦被配置，則其針對巖心驅(qū)替網(wǎng)格被執(zhí)行(圖7的步驟S703)以生成儲層模型數(shù)據(jù)，該儲層模型數(shù)據(jù)隨后被歷史匹配到巖心驅(qū)替數(shù)據(jù)和結(jié)果(步驟S704)。REVEAL模型輸入可以因此被調(diào)整以將滲透性關(guān)聯(lián)到生物質(zhì)生長以及將相對滲透性關(guān)聯(lián)到生物表面活性劑產(chǎn)生，并且因此通過改變聚合物和表面活性劑成分來校準模型612，直至存在與實驗結(jié)果可接受的精確關(guān)聯(lián)為止，即聚合物和表面活性劑濃度可以被改變，直至兩種巖心樣本的差分壓力變化和石油飽和度變化存在匹配。最后，在步驟S705，針對儲層網(wǎng)格執(zhí)行校準的REVEAL模型612。結(jié)果可以隨后被分析以預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。儲層網(wǎng)格考慮到儲層的異質(zhì)性(破裂等)或者儲層網(wǎng)格是基于一個簡單注入器-生成器對。然而，如果足夠的計算機處理是可用的，則REVEAL模型可以針對儲層網(wǎng)格基于整個儲層(多個注入器-生成器對)被執(zhí)行。表示被REVEAL模型考慮的在MEOR驅(qū)替中出現(xiàn)的反應(yīng)的示意圖示于圖9a和9b。參考圖9a，浮游孔阻塞的生物質(zhì)的存在(S901)產(chǎn)生無柄孔阻塞的生物質(zhì)(S902)，其導(dǎo)致巖石的絕對滲透性變化(S903)。在圖％，浮游界面活性微生物和/或生物表面活性劑的存在(S904)產(chǎn)生無柄界面活性微生物和/或生物表面活性劑(S905)，其導(dǎo)致巖石對石油的相對滲透性變化(S906)。圖IOa和IOb示出配置成表示分別在單和雙巖心驅(qū)替實驗中采用的巖心樣本的計算機生成網(wǎng)格的示意圖。網(wǎng)格每個包括多個塊101，所述多個塊總體上表示地質(zhì)區(qū)域(諸如單個巖心樣本、雙巖心樣本或儲層)的幾何結(jié)構(gòu)。圖IOa示出第一巖心21的第一注入流送管線24和第一生產(chǎn)流送管線26，而圖IOb示出第一巖心21的第一注入流送管線24，液壓連接第一和第二巖心21、22的連接流送管線23和關(guān)聯(lián)閥30，以及第二巖心的第二生產(chǎn)流送 管線27 ;雙巖心驅(qū)替設(shè)備因此由圖IOb的巖心驅(qū)替網(wǎng)格表示為單個系統(tǒng)。對于表示儲層的計算機生成網(wǎng)格，具有在X方向的多個網(wǎng)格塊、在y方向的多個網(wǎng)格塊以及在z方向的多個網(wǎng)格塊的三維網(wǎng)格是優(yōu)選的。儲層模型611、612的一個或每一個針對每個單獨網(wǎng)格塊被執(zhí)行。更精細的網(wǎng)格(即更小并且因此更致密堆積的網(wǎng)格塊)可以在某些區(qū)域中使用，諸如鉆井孔附近區(qū)域，從而提供此區(qū)域的更詳細并且因此更精確的模型。就圖5描述的用于雙巖心驅(qū)替實驗的巖心驅(qū)替網(wǎng)格典型地包括5-50個塊，并且優(yōu)選地10-25個塊。取決于區(qū)域如何被建模，偏離網(wǎng)格的數(shù)值彌散應(yīng)優(yōu)選地匹配巖石中的物理彌散。如果巖石含有具有不同屬性的多層或者沿著其長度或截面顯著變化，則會期望增加網(wǎng)格塊數(shù)目從而更好地描述儲層的幾何結(jié)構(gòu)。儲層網(wǎng)格典型地包括數(shù)百，數(shù)千，數(shù)萬個網(wǎng)格塊或更多，取決于所要求的細節(jié)和精確度的水平，儲層的地質(zhì)復(fù)雜性，被執(zhí)行的模型的復(fù)雜性，時間規(guī)模以及可用的計算能力。如上文結(jié)合圖7所描述，來自基于巖心驅(qū)替網(wǎng)格的儲層模型的儲層數(shù)據(jù)對照巖心驅(qū)替實驗數(shù)據(jù)進行歷史匹配，并且某些變量參數(shù)(諸如對于STARS模型情形的BioWet成分值，以及對于REVEAL模型情形的聚合物和表面活性劑成分)根據(jù)需要被調(diào)整，從而在此巖心驅(qū)替規(guī)模校準模型。校準的模型隨后被〃按比例擴大〃并且在儲層網(wǎng)格上執(zhí)行。某些靜態(tài)參數(shù)(諸如流體體積和地質(zhì)面積/體積)必須增加以表示儲層規(guī)模，而相對值(諸如在巖心驅(qū)替規(guī)模在儲層模型的校準期間確定的濃度和比例)在儲層規(guī)模將直接適用。將不同機械復(fù)雜性的兩個或更多個儲層模型組合，這會是有利的。使用具有數(shù)千或數(shù)萬網(wǎng)格塊的網(wǎng)格來執(zhí)行相對復(fù)雜的STARS模型，運行起來可能花費數(shù)天或數(shù)星期。相比之下，REVEAL就其機械角度而言比STARS簡單，并且使得更逼真的地質(zhì)模型(該地質(zhì)模型為儲層/油田規(guī)模情形的更精確表示)能夠在合理運行時間內(nèi)(例如數(shù)小時)在這種儲層網(wǎng)格上運行。REVEAL可以例如考慮到諸如巖層破裂建模的現(xiàn)場條件。STARS使用詳細石油釋放反應(yīng)動力學(xué)而直接并入生物質(zhì)生長。在REVEAL中，不存在作為注入的營養(yǎng)物的函數(shù)生成生物質(zhì)的反應(yīng)；聚合物和表面活性劑"偽成分"的注入濃度必須選擇為表示接種儲層以及注入營養(yǎng)物的復(fù)合影響，從而生長更多生物質(zhì)以及生成界面活性產(chǎn)物。
由圖6的處理系統(tǒng)600的第一儲層模型611和第二儲層模型612表不的兩種模型可以被組合以提供MEOR驅(qū)替過程的更精確模擬，如現(xiàn)在參考圖11所描述。如步驟SI 101-S1104所示，每個STARS和REVEAL模型根據(jù)圖7的步驟S701-S704被獨立地執(zhí)行，從而提供與雙巖心驅(qū)替實驗測量數(shù)據(jù)對照而被歷史匹配的校準的巖心驅(qū)替規(guī)模模型。每個巖心約為15-30cm(6-12英寸)并且每個模型使用合適數(shù)目網(wǎng)格塊(例如20-50個網(wǎng)格塊)的用于雙巖心驅(qū)替設(shè)備的巖心驅(qū)替網(wǎng)格。每個模型隨后例如在井間距離規(guī)模模型上被執(zhí)行(即基于注入井和關(guān)聯(lián)生產(chǎn)井之間的距離，該距離可以約為60-450米(200-1500英尺)，這可以表示儲層的一部分或整個儲層。然而，對于一些儲層，井間距離可以多達若干千米。如上所述，STARS模型是相對復(fù)雜的并且因此在具有數(shù)千或數(shù)萬網(wǎng)格塊的儲層網(wǎng)格上花費遠遠更多數(shù)量的計算能力和時間來運行；因此采用一種網(wǎng)格配置過程，在該網(wǎng)格配置過程中，網(wǎng)格塊的數(shù)目被改變以試圖識別該模型生成的數(shù)據(jù)具有足夠精確度和細節(jié)的網(wǎng)格塊最小數(shù)目。典型地，在該網(wǎng)格配置過程期間，網(wǎng)格塊的數(shù)目在100-1000之間改變。在步驟S1106，比較來自兩個模型的儲層數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)需要調(diào)整合適的參數(shù)從而互相匹配，從而在儲層規(guī)模提供對該模型的進一步校準和檢驗。比較的參數(shù)可以例如是指示MEOR
影響的傳播速率的參數(shù)以及井性能參數(shù)(例如速率、壓力、含水率(watercut))。此過程可以手動地執(zhí)行或自動地由處理系統(tǒng)600的模型比較元件614執(zhí)行，并且可以在適當情況下針對不同井間距離實施。對于模型輸出不匹配的情形，考慮到STARS模型的精確度，很可能REVEAL模型的聚合物和表面活性劑成分參數(shù)將要求調(diào)整從而提高此模型的精確度。重新校準的REVEAL模型可以隨后在更精細儲層網(wǎng)格上用于執(zhí)行全規(guī)模儲層建模，STARS模型被認為對于這種更精細儲層網(wǎng)格而言是不切實際的。應(yīng)理解，在執(zhí)行合適的MEOR驅(qū)替現(xiàn)場試驗時，可以驗證每個STARS和REVEAL儲層模型611、612的精確度。由儲層模型611、612或預(yù)測元件617預(yù)測的石油的附加或增量數(shù)量是與預(yù)定石油體積相比可以被驅(qū)換或或采收的石油的數(shù)量(例如從百分比、份額或體積的角度)，該預(yù)定石油體積可以從存儲元件DBl被輸入儲層模型611、612或預(yù)測元件617。預(yù)定體積的石油可以包括〃基礎(chǔ)〃石油驅(qū)換(或采收)體積，這是通過下述來確定通過在表示儲層3的計算機生成網(wǎng)格上運行儲層模型611、612從而預(yù)測在沒有微生物時殘余石油飽和度的影響，或者通過如結(jié)合圖2所描述，針對雙巖心驅(qū)替設(shè)備執(zhí)行控制水驅(qū)，并且如上文結(jié)合圖7所述將此按比例擴大到儲層規(guī)模?？商鎿Q地，預(yù)定體積的石油可以是先前已經(jīng)從(多個)正在考慮的儲層采收的石油的數(shù)量；如果需要，儲層模型611、612可以用于基于被采收的石油來計算或評估所驅(qū)換的石油的體積(因為不可能100%的所有所驅(qū)換的石油在水驅(qū)期間將被采收)，從而提供與預(yù)測的附加數(shù)量的驅(qū)換石油的更精確比較。系統(tǒng)600優(yōu)選地可操作連接到原油驅(qū)換系統(tǒng)的控制器616，例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)NI。驅(qū)換系統(tǒng)的控制器616自動地用由系統(tǒng)600確定的一個或多個操作模式來配置，控制器616設(shè)置成應(yīng)用所述一個或多個操作模式。以上實施例被理解成是本發(fā)明的說明性示例。本發(fā)明的另外實施例被設(shè)想到。將理解，結(jié)合任何一個實施例描述的任何特征可以單獨使用，或者與所描述的其它特征組合使用，并且也可以與任何其它實施例的一個或多個特征或者與任何其它實施例組合使用。另外，未被描述的等同物和調(diào)整也可以被采用而不背離由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法，該含油儲層能夠由包括第一多個網(wǎng)格塊的第一計算機生成網(wǎng)格表示，該方法包括下述步驟 接收表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)，該多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與所述含油儲層相關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本，所述第一和第二樣本能夠由包括第二多個網(wǎng)格塊的第二計算機生成網(wǎng)格表示，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域并且連接成使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本； 將接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)輸入到計算機實施的儲層模型，所述計算機實施的儲層模型配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響； 執(zhí)行儲層模型以生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)；通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型；以及 針對第一網(wǎng)格執(zhí)行校準的儲層模型從而預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中預(yù)測將微生物注入到儲層的影響包括對下述中的至少一種建模由于微生物活動引起的巖石滲透性變化、流體屬性變化和/或浸潤性變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中儲層模型生成的儲層模型數(shù)據(jù)指示由于注入微生物引起的石油釋放的動力學(xué)，該儲層模型包括至少基于下述而被配置的多個算法 石油、水、微生物和儲層中存在的關(guān)聯(lián)營養(yǎng)物的化學(xué)屬性； 第一化學(xué)成分，其表不石油到巖層表面的接合成分； 第二化學(xué)成分，其表示微生物的界面活性； 第三化學(xué)成分，其表不存在吸收在巖層上的微生物；以及 相對滲透性數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中用于配置儲層模型的每個第二網(wǎng)格的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于第一化學(xué)成分的濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中儲層模型包括多個算法，所述多個算法至少基于表示下述的成分被配置 石油成分，其表示儲層中存在的石油的屬性； 水成分，其表示儲層中存在的水； 氣體成分，其表不儲層中存在的氣體； 聚合物驅(qū)替成分，其配置成表示存在由微生物生成的生物質(zhì)；以及 表面活性劑成分，其配置成表示存在微生物的界面活性屬性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中用于配置儲層模型的第二網(wǎng)格的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于表面活性劑成分的吸收因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中儲層模型的網(wǎng)格塊中滲透性的任何變化取決于聚合物成分的吸收因子。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中，當將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配從而校準配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響的計算機實施的儲層模型時，被比較的參數(shù)包括下述中的一種或多種微生物群落計數(shù)、差分壓力測量、水飽和度、石油飽和度、與微生物注入相關(guān)聯(lián)的注入流體的化學(xué)分析、與微生物的界面活性的動力學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)以及與注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的營養(yǎng)物的動力學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中該儲層模型是生成第一組儲層模型數(shù)據(jù)的第一儲層模型，該方法還包括 將接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)輸入到第二計算機實施的儲層模型，所述第二計算機實施的儲層模型配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響； 執(zhí)行第二儲層模型以生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的第二組儲層模型數(shù)據(jù)； 通過將第二組儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整第二儲層模型的參數(shù)，從而校準第二儲層模型； 針對第一網(wǎng)格執(zhí)行校準的第二儲層模型以預(yù)測將微生物注入到儲層的影響；以及 通過比較和匹配當模型針對第一網(wǎng)格被執(zhí)行時由每個模型生成的數(shù)據(jù)來調(diào)整第一或第二儲層模型的參數(shù)，從而提高所述模型其中之一或二者的準確性。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，還包括下述步驟執(zhí)行預(yù)測軟件元件從而生成指示與預(yù)定石油體積相比的預(yù)測附加石油數(shù)量的預(yù)測數(shù)據(jù)，所述預(yù)測附加石油數(shù)量將通過配置原油驅(qū)換系統(tǒng)而被驅(qū)換從而將所述微生物注入到儲層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括下述步驟基于預(yù)測的數(shù)據(jù)確定原油驅(qū)換系統(tǒng)的一個或多個操作模式。
12.—種計算機程序或者一系列計算機程序，其包括指令集合，所述指令集合設(shè)置成致使一個或一系列計算機執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求11中任意一項所述的步驟。
13.一種計算機可讀介質(zhì)，其包括權(quán)利要求12的計算機程序。
14.一種用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的系統(tǒng)，該含油儲層能夠由包括第一多個網(wǎng)格塊的第一計算機生成網(wǎng)格表不，系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)接收裝置，其設(shè)置成接收表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)，該多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與所述含油儲層相關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本，并且能夠由包括第二多個網(wǎng)格塊的第二計算機生成網(wǎng)格表示，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域并且連接成使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本； 計算機實施的儲層模型，其配置成基于接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響，并且設(shè)置成生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)； 校準裝置，其設(shè)置成通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型，校準的模型配置成模擬與第一網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響以及由此預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中儲層模型設(shè)置成建模下述中至少一種由于微生物活動引起的巖石滲透性變化、流體屬性變化和/或浸潤性變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的系統(tǒng)，其中儲層模型設(shè)置成生成儲層模型數(shù)據(jù)，該儲層模型數(shù)據(jù)指示由于注入微生物引起的石油釋放的動力學(xué)，該儲層模型包括至少基于下述而被配置的多個算法 石油、水、微生物和儲層中存在的關(guān)聯(lián)營養(yǎng)物的化學(xué)屬性； 第一化學(xué)成分，其表不石油到巖層表面的接合成分； 第二化學(xué)成分，其表示微生物的界面活性；第三化學(xué)成分，其表不存在吸收在巖層上的微生物；以及 相對滲透性數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中用于配置儲層模型的每個第二網(wǎng)格的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于第一化學(xué)成分的濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的系統(tǒng)，其中儲層模型包括多個算法，所述多個算法至少基于表示下述的成分而被配置 石油成分，其表示儲層中存在的石油的屬性； 水成分，其表示儲層中存在的水； 氣體成分，其表不儲層中存在的氣體； 聚合物驅(qū)替成分，其配置成表示存在由微生物生成的生物質(zhì)；以及 表面活性劑成分，其配置成表示存在微生物的界面活性屬性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中用于配置儲層模型的第二網(wǎng)格的相對滲透性數(shù)據(jù)取決于表面活性劑成分的吸收因子。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其中儲層模型的網(wǎng)格塊中滲透性的任何變化取決于聚合物成分的吸收因子。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任意一項所述的系統(tǒng)，其中，當將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配從而校準配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響的計算機實施的儲層模型時，該校準裝置比較下述中的一種或多種微生物群落計數(shù)、差分壓力測量、水飽和度、石油飽和度、與微生物注入相關(guān)聯(lián)的注入流體的化學(xué)分析、與微生物的界面活性的動力學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)以及與注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的營養(yǎng)物的動力學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任意一項所述的系統(tǒng)，其中該儲層模型是生成第一組儲層模型數(shù)據(jù)的第一儲層模型，該方法還包括第二計算機實施的儲層模型，其配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響，并且設(shè)置成生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的第二組儲層模型數(shù)據(jù)；其中所述校準裝置設(shè)置成通過將第二組儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整第二儲層模型的參數(shù)，從而校準第二儲層模型，校準的第二儲層模型配置成模擬與第一網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響以及由此預(yù)測將微生物注入到儲層的影響， 其中該系統(tǒng)還包括模型比較元件，其設(shè)置成通過比較和匹配當模型針對第一網(wǎng)格被執(zhí)行時由每個模型生成的數(shù)據(jù)來調(diào)整第一或第二儲層模型的參數(shù)，從而提高所述模型其中之一或二者的準確性。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任意一項所述的系統(tǒng)，還包括預(yù)測軟件元件，其設(shè)置成生成指示與預(yù)定石油體積相比的預(yù)測附加石油數(shù)量的預(yù)測數(shù)據(jù)，所述預(yù)測附加石油數(shù)量將通過配置原油驅(qū)換系統(tǒng)而被驅(qū)換從而將所述微生物注入到儲層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括基于預(yù)測的數(shù)據(jù)確定原油驅(qū)換系統(tǒng)的一個或多個操作模式的裝置。
25.一種用于生成指示將微生物注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括 串聯(lián)地液壓連接設(shè)置成表示儲層的第一區(qū)域的第一材料樣本和設(shè)置成表示儲層的第二區(qū)域的第二材料樣本； 將微生物注入到第一材料樣本；以及測量流過第一和第二材料樣本的流體和/或從第二材料樣本輸出的流體的參數(shù)，所述參數(shù)指示將所述微生物注入到所述儲層的影響。
26.一種設(shè)置成生成指示將微生物注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括 設(shè)置成表示儲層的第一區(qū)域的第一材料樣本； 設(shè)置成表示儲層的第二區(qū)域的第二材料樣本； 用于串聯(lián)地液壓連接第一和第二材料樣本的連接裝置； 設(shè)置成將微生物注入到第一材料樣本的注入裝置；以及 設(shè)置成測量流過第一和第二材料樣本的流體和/或從第二材料樣本輸出的流體的參數(shù)的測量裝置，所述參數(shù)指示將所述微生物注入到所述儲層的影響。
全文摘要
提供了一種用于預(yù)測注入到含油儲層的微生物的影響的方法，該含油儲層能夠由包括第一多個網(wǎng)格塊的第一計算機生成網(wǎng)格表示。表示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的測量數(shù)據(jù)被接收。多巖心驅(qū)替設(shè)備至少包括指示與所述含油儲層相關(guān)聯(lián)的巖層的第一和第二材料樣本，第一和第二樣本能夠由包括第二多個網(wǎng)格塊的第二計算機生成網(wǎng)格表示，第一和第二樣本表示儲層的不同區(qū)域并且連接成使得注入到第一樣本的微生物能夠流到第二樣本。接收的測量數(shù)據(jù)的選定數(shù)據(jù)被輸入到計算機實施的儲層模型，該計算機實施的儲層模型配置成模擬與第二網(wǎng)格有關(guān)的微生物注入的所述影響。該儲層模型被執(zhí)行以生成指示將微生物注入到多巖心驅(qū)替設(shè)備的影響的儲層模型數(shù)據(jù)。通過將儲層模型數(shù)據(jù)對照測量數(shù)據(jù)進行匹配來調(diào)整儲層模型的參數(shù)，從而校準儲層模型。隨后針對第一網(wǎng)格執(zhí)行校準的儲層模型以預(yù)測將微生物注入到儲層的影響。還提供了用于生成指示將微生物注入到含油儲層的影響的數(shù)據(jù)的相應(yīng)系統(tǒng)以及方法和設(shè)備。
文檔編號E21B43/16GK102822446SQ201180018566
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者J.G.比蒂, A.S.戴維斯, D.A.普克特, D.R.特拉舍爾 申請人:英國石油勘探運作有限公司