分子模擬法分析SC-CO2影響油藏潤濕性研究

分子模擬法分析SC-CO2影響油藏潤濕性研究

分子模擬法分析-2影響油藏潤濕性討論:超臨界二氧化碳-2具有良好的應(yīng)用特性,可適用特別規(guī)油藏開采,但對超臨界二氧化碳基礎(chǔ)討論特別薄弱,通過分子模擬技術(shù)能夠供應(yīng)分子之間相互作用過程的具體信息,以討論-2對巖石表面潤濕行為的影響;通過對石英表面的密度分布、巖石表面潤濕性和能量等參量分析,對-2地層水巖石的作用機(jī)制討論,可以獲得-2對地層潤濕行為的影響規(guī)律,揭示-2對儲(chǔ)層巖石表面潤濕行為的影響。

:超臨界二氧化碳-2;分子模擬;巖石表面潤濕性-212.,,,,,163000:-2,,,-2;,-2,-2;-:-2;;,呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)變化,在特定的溫度、壓力條件下,會(huì)消失液體與氣體界面消逝的現(xiàn)象,該點(diǎn)被稱為臨界點(diǎn),溫度及壓力均處于臨界點(diǎn)以上的液體叫超臨界流體,簡稱[1]。

2的臨界溫度、臨界壓力比較低、,因此超臨界二氧化碳-2是常用的超臨界流體[2]。

在油田開采方面,由于超臨界二氧化碳-2具有溶解性、集中性以及粘度小等諸多優(yōu)點(diǎn),可有效地提高儲(chǔ)層采收率[3],因此超臨界二氧化碳驅(qū)已經(jīng)嘗試應(yīng)用,例如大慶油田、吉林油田都曾做過現(xiàn)場試驗(yàn),其他油田也做出相應(yīng)的可行性討論[4],然而相對來說,針對超臨界二氧化碳在地層中吸附、駐留及流淌理論等方面的基礎(chǔ)討論特別薄弱,采納分子動(dòng)力學(xué)模擬可有效地分析超臨界流體性能[5]。

分子動(dòng)力學(xué)模擬是從經(jīng)典力學(xué)動(dòng)身,通過討論微觀狀態(tài)下的粒子在不同系綜的運(yùn)動(dòng)方程,計(jì)算體系的構(gòu)型積分,并以構(gòu)型積分的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步計(jì)算體系的熱力學(xué)量,從而得到體系的宏觀特征和基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律[6]。

可應(yīng)用于模擬聚合物驅(qū)油、化學(xué)劑分布、以及各種分子層面驅(qū)油增產(chǎn)機(jī)理,潤濕性是影響原油采收率一個(gè)重要參數(shù),-2注入油藏中影響地層水的潤濕行為,但對地層水潤濕行為影響的機(jī)理薄弱,而運(yùn)用分子模擬法可計(jì)算分子之間相互作用過程的具體信息[7]。

,關(guān)系如圖1所示;物理模型為巖石分子間-2與地層水混相,對-2潤濕性討論范圍限定為砂巖狹縫內(nèi)的微觀吸附結(jié)構(gòu),通過分析固-液-氣三者之間的靜電力、范式力以及氫鍵等因素,來確定巖石表面電荷的電荷量變化,進(jìn)而獲得潤濕性變化[8]。

超臨界二氧化碳-2潤濕性的物理模型如圖1所示。

圖1超臨界二氧化碳-2-2采納分子動(dòng)力學(xué)模擬方法討論-2對地層水在巖石表面潤濕行為的影響,通過質(zhì)心高度、潤濕角和能量等參量分析-2對地層水潤濕行為的影響規(guī)律,以反映-2地層水巖石的作用機(jī)制;從分子水平上揭示-2對地層水在儲(chǔ)層巖石表面潤濕行為的影響機(jī)理[9]。

對-2潤濕討論分析采納軟件包中的模塊實(shí)現(xiàn),力場,范德瓦爾斯作用勢作用采納-方法,庫侖作用采納求和方法,采納正則系綜的分子動(dòng)力學(xué)模擬,模擬溫度設(shè)為353,溫度掌握采納熱浴法。

-2在石英表面的密度分布規(guī)律討論-2在石英表面的密度分布有助于推斷-2分子在石英表面與水團(tuán)簇分子融合過程中的相互影響,并推斷巖石表面-2分子富集機(jī)理[10]。

如圖3所示模擬的是-2分子與水分子在石英表面分布狀況,時(shí)間跨度為0-900范圍內(nèi),距離石英表面16,-2分子隨著時(shí)間漸漸在石英表面增加過程的剖面圖。

圖3水分子和-2分子在石英表面分布藍(lán)色表示2分子-22圖4所示-2在石英表面的密度分布,下圖所示為時(shí)間跨度為0-1500范圍內(nèi),距離石英表面不同高度的-2分子的密度分布。

圖4--2水分子直徑為1,-,依據(jù)計(jì)算模擬結(jié)果可以看出在巖石表面的-2分子在巖石表面聚集量漸漸增加至最高15-,后又降低至穩(wěn)定狀態(tài)。

分析緣由是在巖石表面為親水表面,會(huì)形成“水膜”,在巖石表面15范圍內(nèi)不存在-2分子;而-2分子在巖石表面聚集量漸漸增加過程可以解釋為-2對水團(tuán)簇的作用,-2可以將強(qiáng)親水石英表面的水分子層破裂為多個(gè)水團(tuán)簇,增大了-2在石英表面的吸附量,有效地降低了石英表面-2的泄漏。

-2在巖石表面作用能及氫鍵數(shù)目分析通過模擬-2-水團(tuán)簇-石英的相互作用能及各分子內(nèi)部氫鍵數(shù)目,可討論-2在巖石表面潤濕行為,若-2能降低巖石表面的作用能并降低水團(tuán)簇-石英表面的氫鍵數(shù)目,無疑會(huì)更簡單剝離黏附于巖石表面的石油[11-14],計(jì)算獲得的數(shù)據(jù)如下圖所示。

圖5-2-水團(tuán)簇-石英的相互作用能5-2-–依據(jù)計(jì)算結(jié)果,發(fā)覺隨著時(shí)間推移,2-水團(tuán)簇與水團(tuán)簇-石英相互作用能增大,表明-2與水團(tuán)簇相互作用以及-2與石英表面相互作用增大,導(dǎo)致水團(tuán)簇與石英表面的作用力量降低。

圖6水團(tuán)簇2-水團(tuán)簇-石英三者之間能量的變化,隨之影響石英表面的親水性。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)覺水團(tuán)簇-石英表面的氫鍵數(shù)目降低,表明石英表面親水性降低由于測試對象非油液兩相,親水性的增加不代表巖石表面親油性增加。

其中450-750水團(tuán)簇-石英表面的氫鍵增加是由于-2分子開頭在巖石表面吸附,與水團(tuán)簇相互作用,增加了巖石表面的水團(tuán)簇?cái)?shù)量。

-水-石英體系潤濕角隨壓力變化壓力是影響-2分子性質(zhì)的重要因素,壓力對-2分子影響的最直接就是隨著壓力增大,-2密度也隨之增大,相應(yīng)也會(huì)影響-2-水-石英體系潤濕角變化[14-16]。

下圖所示的為不同-2密度壓力下水團(tuán)簇在石英表面的結(jié)構(gòu)圖以及2-水-石英體系潤濕角隨壓力變化。

圖8不同-2密度壓力-2圖9-2-水--2--巖石表面潤濕角隨著壓力密度增大而增大,隨后趨于一個(gè)常數(shù)值,但是在10壓力下會(huì)高于純水體系的潤濕角。

石英表面的潤濕角增大,證明其親油性隨之降低,考慮到油藏壓力多大于10,因此在油藏儲(chǔ)層中采納2驅(qū)增產(chǎn)具有可行性。

結(jié)論-2可以將強(qiáng)親水石英表面的水分子層破裂為多個(gè)水團(tuán)簇,增大了-2在石英表面的吸附量,有效地降低了石英表面2分子的泄漏。

-2-水團(tuán)簇與水團(tuán)簇-石英相互作用能增大,表明2與水團(tuán)簇相互作用以及2與石英表面相互作用增大,導(dǎo)致水團(tuán)簇與石英表面的作用力量降低,水團(tuán)簇-石英表面的氫鍵數(shù)目降低,石英表面親水性會(huì)降低。

巖石表面潤濕角會(huì)隨著壓力密度增大而增大,在油藏條件下,-2-水-石英體系潤濕角會(huì)高于純水體系的潤濕