基于微流控芯片的孔隙尺度微生物采油过程重建与控制机理研究

Microbial enhanced oil recovery (MEOR) is the most effective and economic method for the depleted reservoirs, which is a complicated interaction of physical and chemical reactions. Currently, there is still a lack of pore-scale micro model for the rebuild and simulation of the MEOR process, hindered the further understanding of the MEOR process and the oil recovery. This study proposed a pore-scale micro model for the simulation of MEOR process based on an integrated microfluidic system, which aims at reestablish the MEOR process. This study will first rebuild the void structure on microfluidic chips, then establish the surface treatment procedure for the rebuilt micro structure; the similarity criterion is then obtained to link the real reservoir to the micromodel, after setup the fluid control protocol, the MEOR test and optimization is conducted and finally the methodology for the rebuild of MEOR process is achieved. This study is of great significance for the further understanding of the MEOR process in the pore-scale, optimize the oil recovery process and finally improve the oil recovery rate.

微生物采油是开采枯竭油藏最为经济和有效的方法，其机理涉及到多种物理化学过程的相互作用，目前尚缺乏能够在孔隙尺度上对微生物采油过程进行重建及机理研究的微观物理模型，严重阻碍了进一步加深对微生物采油过程的理解并提高油藏采收率。本项目提出利用集成化微流控系统构建孔隙尺度上微生物采油过程的微观物理模型，实现在微流控芯片中复现孔隙尺度上微生物的运移和原油的驱替过程。首先研究岩石微观孔隙结构在微流控芯片中的重建机理，探明重建孔隙结构内壁的润湿性改性方法；通过宏观油藏与微观物理模型相似准则的探索，阐明模拟注入过程中各项参数的控制规律，利用微流控芯片进行微生物采油实验验证并进行系统优化；最终形成了基于集成化微流控系统的微生物采油过程重建方法体系。预期研究成果对于深入揭示孔隙尺度上微生物采油的复杂作用机理，优化微生物采油的方法与工艺，最终提高油藏采收率具有重要意义。

微生物采油是开采枯竭油藏最为经济和有效的方法，其机理涉及到多种物理化学过程的相互作用，前期研究中缺乏能够在孔隙尺度上对微生物采油过程进行重建及机理研究的微观物理模型，不利于进一步加深对微生物采油过程的理解并提高油藏采收率。本项目利用集成化微流控系统构建了孔隙尺度上微生物采油过程的微观物理模型，实现了在微流控芯片中复现孔隙尺度上微生物的运移和原油的驱替过程，取得了一系列有益成果，为后续基于微流控技术的微观物理模型研究的深入开展和相关应用成果在三次采油实践中的应用奠定了基础。本研究中，首先探明了岩石微观孔隙结构在微流控芯片中的重建规律，提出并实现了重建孔隙结构内壁的润湿性改性方法；之后，通过对宏观油藏与微观物理模型相似准则的探索，阐明了模拟注入过程中各项参数的控制规律，利用多种基材的微流控芯片进行微生物采油实验验证并进行系统优化；最终初步形成了基于集成化微流控系统的微生物采油过程重建方法体系。研究结果部分揭示了孔隙尺度上微生物采油的复杂作用机理，对于优化微生物采油的方法与工艺，最终提高油藏采收率具有重要借鉴意义。