一种预测CO制造技术

本发明专利技术提供一种预测CO

【技术实现步骤摘要】
一种预测CO2气驱油气井井筒结垢趋势的方法
本专利技术涉及油气田开发
，尤其涉及一种预测CO2气驱油气井井筒结垢趋势的方法。
技术介绍
在油田开采过程中，特别是高含水采油期，部分油井会结垢。油井结垢会堵塞管道，造成产量下降，成为困扰油田生产的重要因素之一。碳酸钙垢是大部分区块普遍存在的一种水垢，国内外对碳酸钙结垢机理研究较为深入，其成垢机理是水中的Ca2+与CO32-生成CaCO3沉淀。碳酸钙(CaCO3)垢是油田生产中极为常见的垢。通常，其溶解度随水中矿化度的升高而升高；温度升高，压力下降会降低其溶解度。在油气田生产中，温度、压力的变化，CO2气体的释放，以及不兼容水的混合等，都可能会造成CaCO3结垢。预测CaCO3结垢，不仅要考虑压力、温度和水组成的影响，还要考虑到水中的化学反应，以及CO2在油、水、气三相中的分布等。目前国内有油田水结垢趋势预测方法，即中国石油天然气行业标准SY/T0600-2009《油田水结垢趋势预测》，该方法通过对水中的各个离子浓度及pH值进行测定后预测是否存在结垢趋势。然而很多采取CO2气驱的油气井起初并不存在井筒结垢现象，后续CO2气驱开发过程中由于开采方式、工作制度变化，出现井筒、地面设备结垢影响生产的现象时有发生，现有技术中没有预测CO2气驱油气井井筒结垢趋势的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种预测CO2气驱油气井井筒结垢趋势的方法，通过采集水样分析数据结合Davis-Stiff饱和指数理论及迭代算法的运用，实现对CO2气驱油气井井筒结垢趋势的预测。一方面，本专利技术提供了一种预测CO2气驱油气井井筒结垢趋势的方法，包括：取得CO2气驱油井的水样，检测水样pH值及水样中各离子浓度，并根据Davis-Stiff饱和指数理论测算得到第一SI值；当前述第一SI值小于0，设定不同的HCO3-浓度值，通过迭代算法计算前述CO2气驱油井存在结垢趋势时所对应CO32-浓度的结垢临界浓度值，建立HCO3-浓度值与CO32-浓度的结垢临界浓度值之间的关系；在前述CO2气驱油井的生产过程中，监测井筒水样的CO32-浓度值和HCO3-浓度值，根据所得到CO32-浓度值与对应于相应HCO3-浓度值的临界结垢浓度的比对，判定前述CO2气驱油井是否存在结垢趋势。本专利技术的实施方案，需要首先检测取得水样pH值及该水样中含有的各种离子浓度，一般是在油气水分离器处取得水样，来自不同油井中的水样所包含的离子会有不同，但一般都会含有K+、Na+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-等，所以，可以采用常规方法检测得到各离子浓度，具体地，采用是石油天然气行业标准《油田水结垢趋势预测》(SY/T0600-2009)方法。利用Davis-Stiff饱和指数理论进行测算即可得到第一SI值，进而可通过得到的第一SI值判断CO2气驱油井的结垢趋势：SI＝0，临界状态；SI>0，有结垢趋势；SI<0，无结垢趋势。进一步地，所述SI值计算方法采用如下方法：采用如下公式计算离子强度：其中，u——离子强度；ci——第i种离子浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；zi——第i种离子价数；采用如下公式计算总碱度(mol/L)的负对数：其中，pAlK——总碱度(mol/L)的负对数；采用如下公式计算SI值：SI＝pH-K-pCa-pAlk(公式3)其中，SI——饱和指数；pH——水样的pH值；K——修正系数，通过与离子强度的关系推得；pCa——Ca2+浓度(mol/L)的负对数。根据所得到的第一SI值所预期的结果，处于结垢的临界状态和结构趋势明显的情况，需要及时采用除垢措施。而对于指示尚无明显结垢趋势(SI<0)的油井，则需要进一步验证或预测该油井将产生结垢时的可参照指标，例如，将产生结垢时所对应CO32-浓度的结垢临界浓度值。根据本专利技术的方案，若预期CO2气驱油井无结垢趋势，通过结合Davis-Stiff饱和指数理论对温度、压力及其他离子浓度处于稳定状态的CO2气驱油井内HCO3-浓度与CO32-浓度进行迭代计算，首先确定不同HCO3-浓度时CO32-浓度的结垢临界浓度值，即，此时待预测CO2气驱油井存在结垢趋势时的CO32-浓度。据此建立HCO3-浓度值与CO32-浓度的结垢临界浓度值之间的关系，为进一步的检测提供基础，所以，准确把握结垢临界点时HCO3-浓度与CO32-浓度是关键。本专利技术的具体实施方案中，当确定CO2气驱油井无结垢趋势时，设定HCO3-浓度为Y，分别计算不同HCO3-浓度为Y时的CO32-结垢临界浓度值XY+1，建立HCO3-浓度Y与CO32-浓度XY+1的结垢临界浓度值之间的关系，为便于使用，可以绘制成相应的关系曲线；生产中监测前述CO2气驱油井的井筒水样中CO32-浓度值和HCO3-浓度值，根据上述关系曲线，将所测得CO32-浓度值与对应于相应HCO3-浓度值的CO32-浓度临界结垢浓度做比对，以此判定前述CO2气驱油井是否存在结垢趋势。相较于传统预测方法每次都要测定所有离子浓度，本专利技术所提供的预测方法只需测定CO32-浓度和HCO3-浓度，更简便易行，易于生产。上述建立HCO3-浓度值与CO32-浓度的结垢临界浓度值之间的关系的过程，主要包括以下步骤：步骤1、设定HCO3-浓度为Y＝0.1*Nmmol/L，其中N为0-1000之间的整数；步骤2、设定CO32-的浓度为X1(X1＝0.01mmol/L)，pH值为所述初始pH值，除CO32-和HCO3-以外其他离子浓度为所述初始离子浓度，并且设定SI值等于0；步骤2-1、将设定的CO32-和HCO3-浓度以及述初始其他离子浓度代入所述公式(1)中，可得离子浓度u，从而通过不同温度时离子强度u与碳酸钙修正系数K的关系图，可得修正系数K；步骤2-2、将设定的SI＝0、初始pH值、上述所得修正系数K值、pCa值代入所述公式(3)中，可得pAlK值；步骤2-3、将上述所得pAlK值以及设定的HCO3-浓度代入所述公式(2)中，可得到一个CO32-的临界结垢浓度XY；如果XY与X1的差值∣XY-X1∣>0.01mmol/L，则将XY作为CO32-的初始浓度重复步骤2，得到相应的XY+1，直至∣XY+1-XY∣≤0.01mmol/L，其中Y为大于1的自然数；将所得到的XY+1作为与所设定HCO3-浓度所对应的CO32-结垢临界浓度值；进一步地，假定HCO3-浓度为Y为0-0.1*N：假定HCO3-浓度为Y＝0，得到相应的XY+1，且满足∣XY+1-XY∣≤0.01mmol/L；假定HCO3-浓度为Y＝0.1*N，其中N为1-1000之间的整数，得到相应的XY+1，且满足∣XY+1-X∣≤0.01mmol/L；进一步地，所述迭代算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测CO

【技术特征摘要】
1.一种预测CO2气驱油井结垢趋势的方法，其特征在于，包括如下步骤：
取得CO2气驱油井的水样，检测水样的初始pH值及水样中各离子初始离子浓度，并根据Davis-Stiff饱和指数理论测算得到第一SI值；
当前述第一SI值小于0，设定不同的HCO3-浓度值，通过迭代算法得到所述CO2气驱油井存在结垢趋势时所对应CO32-浓度的结垢临界浓度值，建立HCO3-浓度值与CO32-浓度的结垢临界浓度值之间的关系；
在前述CO2气驱油井的生产过程中，监测井筒水样的CO32-浓度值和HCO3-浓度值，根据所得到CO32-浓度值与对应于相应HCO3-浓度值的CO32-临界结垢浓度的比对，判定所述CO2气驱油井的结垢趋势。


2.根据权利要求1所述的预测CO2气驱油井结垢趋势的方法，其特征在于，所述取得CO2气驱油井的水样是在油气水分离器处取得水样，检测水样的各离子浓度，包括检测K+、Na+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-的浓度。


3.根据权利要求1所述的预测CO2气驱油井结垢趋势的方法，其特征在于，所述根据Davis-Stiff饱和指数理论测算得到第一SI值，包括：
采用如下公式计算离子强度：



其中，u——离子强度；
ci——第i种离子浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；
zi——第i种离子价数；
采用如下公式计算总碱度(mol/L)的负对数：



其中，pAlK——总碱度(mol/L)的负对数；
采用如下公式计算SI值：
SI＝pH-K-pCa-pAlk(公式3)
其中，SI——饱和指数；
pH——水样的pH值；
K——修正系数，通过与离子强度的关系推得；
pCa——Ca2+浓度(mol/L)的负对数。


4.根据权利要求3中所述的预测CO2气驱油井结垢趋势的方法，其特征在于，所述当前述第一SI值小于0，设定不同的HCO3-浓度值，通过迭代算法得到所述CO2气驱油井存在结垢趋势时所对应CO32-浓度的结垢临界浓度值，包括：
设定HCO3-浓度为Y＝0.1*Nmmol/L，其中N为0-1000之间的整数，设定CO32-的浓度为X1，且X1＝0.01mmol/L，pH值为所述初始pH值，除CO32-和HCO3-以外其他离子浓度为所述初始离子浓度，并且设定SI值等于0，采用迭代算...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茜，潘昭才，刘己全，孟祥娟，刘举，张宝，曾努，易俊，秦曼，吴燕，胡超，王宏宇，张宏强，易飞，钟博文，邓川，庹维志，王方智，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11