一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，所述方法利用聚合物驅(qū)油原理，建立驅(qū)油過程中分流方程和前緣驅(qū)替方程等數(shù)學(xué)模型，利用流管法建立五點(diǎn)井網(wǎng)幾何模型，獲取不同粘度比條件下的波及系數(shù)，從而得到粘度比與波及系數(shù)、驅(qū)油效率的關(guān)系曲線，形成了一套基于分流理論的準(zhǔn)確界定聚合物驅(qū)過程中合理粘度比界限的獲取方法；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大大減少了聚合物的投入成本，有效提高了原油采收率，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物驅(qū)通過改善流度比，提高波及系數(shù)，是被實(shí)踐證實(shí)的一項十分有效的提高 原油采收率的技術(shù)。聚合物驅(qū)過程中，驅(qū)替液與原油的粘度比是影響采收率主要因素之一， 進(jìn)而影響到化學(xué)驅(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 粘度比控制是聚合物驅(qū)油的核心，其一方面影響采油率，另一方面也影響驅(qū)油成 本。粘度比越高提高采收率程度越大，但是粘度比的增加是以提高化學(xué)劑用量為代價的，因 此必須找到一個最佳點(diǎn)使得投入產(chǎn)出比達(dá)到最大化。
[0004] 國外在聚合物驅(qū)方面的研究主要集中在化學(xué)劑體系、復(fù)雜滲流理論與數(shù)值模擬等 方面。國內(nèi)對于聚合物驅(qū)替液與原油的粘度比對提高采收率的影響，主要是通過物理模擬 實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬手段進(jìn)行研究。
[0005] 2000年，彭鵬商通過聚合物驅(qū)替過程中流動阻力的獲取，對聚合物驅(qū)油合理溶液 粘度進(jìn)行了簡單的預(yù)測。由于采用的分析方法太過簡單，而且沒有考慮聚合物在油藏中的 吸附以及聚合物溶液對相滲曲線的影響，因此其并不能起到很好的預(yù)測效果。
[0006] 2001年，王克亮、廖廣志等人通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法研究了聚合物驅(qū)油液粘度對驅(qū) 油效果的影響。但是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)只能針對特定油藏條件下有限的幾組粘度比進(jìn)行一維驅(qū)替實(shí) 驗(yàn)，對于想研究任意井網(wǎng)條件及更多油藏條件和粘度比情況下的驅(qū)替效果，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)就非 常的不方便。
[0007] 2011年，羅建新通過數(shù)值模擬技術(shù)對聚合物驅(qū)聚合物溶液的合理粘度進(jìn)行了研 究。但是傳統(tǒng)的基于差分算法的數(shù)模軟件在獲取波及體積方面具有局限性。
[0008] 上述現(xiàn)有技術(shù)中，各油田及學(xué)者主要根據(jù)室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對聚合物 驅(qū)粘度比界限進(jìn)行界定，結(jié)果差別較大；即目前本領(lǐng)域中沒有一種方便準(zhǔn)確界定聚合物驅(qū) 過程中合理粘度比界限的方法，導(dǎo)致各油田對合理粘度比的認(rèn)識不統(tǒng)一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)對聚合物驅(qū)粘度比界限界定不準(zhǔn)確的問題，提供了一種 一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法；本發(fā)明應(yīng)用流線模擬方法，考慮聚合物的吸附及聚合物 溶液對相滲曲線的影響，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0010] 本發(fā)明的設(shè)計方案如下；
[0011] 一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，所述方法利用聚合物驅(qū)油原理，建立驅(qū)油過程 中分流方程和前緣驅(qū)替方程等數(shù)學(xué)模型，利用流管法建立五點(diǎn)井網(wǎng)幾何模型，獲取不同粘 度比條件下的波及系數(shù)，從而得到粘度比與波及系數(shù)、驅(qū)油效率的關(guān)系曲線，形成了一套基 于分流理論的準(zhǔn)確界定聚合物驅(qū)過程中合理粘度比界限的獲取方法。
[0012] 所述方法的具體步驟為，
[0013] 步驟I，設(shè)定物理參數(shù)；
[0014] 設(shè)定物理參數(shù)，包括油、水井距，孔隙度，油層厚度，束縛水飽和度，殘余油飽和度， 井筒半徑，恒定組注入速度以及一組粘度比值；
[0015] 步驟2,建立聚合物驅(qū)數(shù)學(xué)模型；
[0016] 假設(shè)不考慮聚合物擴(kuò)散作用、不考慮流體和巖石的可壓縮性、整個驅(qū)油過程是恒 溫過程、聚合物水溶液的粘度只和聚合物濃度有關(guān)、不考慮剪切速度的變化、忽略毛管力； 考慮聚合物的吸附以及不可入孔隙體積，在平面平行流的情況下，高分子聚合物水溶液驅(qū) 油的水相和油相滲流過程可用注入水的質(zhì)量守恒連續(xù)性方程和水中聚合物的質(zhì)量守恒連 續(xù)性方程來描述。
[0017] 利用注入水的質(zhì)量守恒連續(xù)性方程以及水中聚合物的質(zhì)量守恒連續(xù)性方程建立 聚合物驅(qū)數(shù)學(xué)模型，如公式1、公式2所示：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，其特征在于： 所述方法為一種準(zhǔn)確界定聚合物驅(qū)過程中合理粘度比界限的方法，該方法建立驅(qū)油過 程中分流方程和前緣驅(qū)替方程等數(shù)學(xué)模型，利用流管法建立五點(diǎn)井網(wǎng)幾何模型，獲取不同 粘度比條件下的波及系數(shù)，從而得到粘度比與波及系數(shù)、驅(qū)油效率的關(guān)系曲線，形成了一套 基于分流理論的準(zhǔn)確界定聚合物驅(qū)過程中合理粘度比界限的獲取方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，其特征在于： 所述方法的具體步驟為， 步驟1，設(shè)定物理參數(shù)； 設(shè)定物理參數(shù)，包括油、水井距，孔隙度，油層厚度，束縛水飽和度，殘余油飽和度，井筒 半徑，恒定組注入速度以及一組粘度比值； 步驟2,建立聚合物驅(qū)數(shù)學(xué)模型； 利用注入水的質(zhì)量守恒連續(xù)性方程以及水中聚合物的質(zhì)量守恒連續(xù)性方程建立聚合 物驅(qū)數(shù)學(xué)模型，如公式（1 )、公式（2 )所示：
其中，A( 〇為流管任意位置處的橫截面積，識為孔隙度，扔為可入孔隙度，Cw為水相 質(zhì)量濃度，Cpw為單位孔隙體積水相聚合物濃度，Cps為單位質(zhì)量巖石中吸附的聚合物量，P s為基巖密度，Sw為含水飽和度,t為時間,fw為含水率；〖為流管任意位置處的坐標(biāo),q t為總 流量； 含水率fw通過公式（3)獲取得到；
其中，ii w為水相粘度，k"為水相相對滲透率，ii。為原油粘度，kM為油相相對滲透率； 步驟3,根據(jù)聚合物驅(qū)數(shù)學(xué)模型獲取驅(qū)替前緣速度； 步驟3-1，獲取聚合物運(yùn)移速度Vctw ; 將所述公式（2 )簡化，如公式（4 )、公式（5 )所示：
其中，（?"4為單位孔隙體積中的聚合物吸附量； P6 根據(jù)公式（4)、公式（5)獲取聚合物運(yùn)移速度Vctw，獲取過程如公式（6)、公式（7)所示；
其中，Ci為組分i的總質(zhì)量濃度，Di為描述巖石吸附能力的參數(shù)； 步驟3-2,獲取水相運(yùn)移速度Vsw ; 根據(jù)公式（1)獲取水相運(yùn)移速度Vsw，如公式（8)所示；
步驟3-3,獲取驅(qū)替前緣速度； 聚合物段塞前緣處，水相運(yùn)移速度與聚合物運(yùn)移速度相等，二者的關(guān)系式如公式（9)所 示：
其中，Swf為前緣含水飽和度，fSwf為前緣含水率
為單位孔隙體積水相聚合物濃 度Cpw的函數(shù)； 根據(jù)公式（6)至公式（9)獲取驅(qū)替前緣速度，如公式（10)所示；
步驟4,建立五點(diǎn)井網(wǎng)模型； 步驟4-1，建立五點(diǎn)井網(wǎng)； 利用一口采出井以及對稱分布于所述采出井四周的四口注入井，組成五點(diǎn)井網(wǎng)； 步驟4-2,選取計算單元； 選取所述采出井與任意一個所述注入井之間的區(qū)域?yàn)橛嬎銌卧? 步驟4-3,獲取驅(qū)替液流管； 采用質(zhì)點(diǎn)示蹤法獲取所述計算單元中的驅(qū)替液流管，所述驅(qū)替液流管為曲線流管； 步驟4-4,獲取直線流管； 通過拉直處理方法將每條所述曲線流管簡化為直線流管； 步驟4-5,獲取直線流管的參數(shù)； 獲取所述直線流管的參數(shù)，該參數(shù)包括流管中線長度L以及流管中線任意位置處的橫 截面積A' U )，獲取過程如公式（11)、公式（12)所示： L=l/cos ( a - A a /2) (11); A，U )=2tan(A a/2) h (12)； 其中，I為油、水井距，a為流管中線與主流線的夾角，A a為所述直線流管的夾角，h 為均質(zhì)油藏厚度，I '為流管中線任意位置處的坐標(biāo)； 步驟5,將所述步驟2的聚合物驅(qū)數(shù)學(xué)模型結(jié)合所述步驟4的五點(diǎn)井網(wǎng)模型，獲取波及 系數(shù)； 步驟5-1，將所述直線流管沿長度方向等距分割分成N個網(wǎng)格； 步驟5-2,求取所述直線流管中的驅(qū)替前緣位置I f，如公式（13)所示： 驅(qū)替前緣位置=驅(qū)替前緣速度X時間（13); 將所述步驟5-2得到的驅(qū)替前緣位置I f與流管中線長度L的數(shù)值進(jìn)行比對； 若€ f>L，則進(jìn)入步驟5-3 ; 若€ f彡L，則進(jìn)入步驟5-4 ; 步驟5-3,獲取直線流管的末端含水飽和度； 獲取含水率對末端含水飽和度的導(dǎo)數(shù)值C (s")，如公式（14)所示：
其中，fw為含水率，Sire為末端含水飽和度，h為油層厚度，0為流管夾角，r為注采井 距； 將公式（14)獲取的含水率對末端含水飽和度的導(dǎo)數(shù)值帶入公式
得到直線流管的末端含水率，將所述直線流管的末端含水 飽和度設(shè)置為前緣含水飽和度Swf，將所述直線流管的末端位置設(shè)置為驅(qū)替前緣位置； 步驟5-4,獲取所述直線流管的前緣含水飽和度Swf ; 通過公式（6)獲取某一時間t的前緣含水飽和度Swf的位置，如公式（15)所示；
步驟5-5 :獲取注入井到驅(qū)替前緣之間各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處的含水飽和度，其過程是： 獲取各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處的含水率對含水飽和度的導(dǎo)數(shù)值，如公式（30)所示：
其中，V41為孔隙體積，V4lf為驅(qū)替前緣處的孔隙體積，C (Swf)為前緣含水率對含水飽 和度的導(dǎo)數(shù)； 根據(jù)相滲擬合公式，獲取每個區(qū)間處對應(yīng)的含水飽和度、油相相對滲透率、水相相對滲 透率； 步驟5-6 :求取所述直線流管的滲流阻力值； 利用兩相滲流的達(dá)西公式得到兩相流動時的壓力梯度值，如公式（16)所示：
其中，P為壓力，Qi為第i根三角流管的流量，k為絕對滲透率； 對整根所述直線流管積分，得到整根直線流管從注入端到采出端的壓力差，如公式 (17)所示；

步驟5-8,獲取波及系數(shù)； 波及系數(shù)為波及面積與總井網(wǎng)面積的比值； 其中，波及面積是根據(jù)驅(qū)替前緣位置和三角面積公式獲取的每根所述直線流管的驅(qū)替 前緣掃過的面積之和；總井網(wǎng)面積為五點(diǎn)井網(wǎng)內(nèi)包含區(qū)域的總面積； 步驟6,重復(fù)執(zhí)行所述步驟1至步驟5的操作步驟，直至獲取所有粘度比條件下的波及 系數(shù)； 步驟7,根據(jù)步驟6的獲取結(jié)果，得到粘度比和波及系數(shù)的關(guān)系曲線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，其特征在于： 在所述步驟4-4中，通過拉直處理方法將每條所述曲線流管簡化為兩條對稱的直線流 管；兩條對稱的直線流管與流管中線構(gòu)成一個三角流管，即兩條直線流管與流管中線圍成 的區(qū)域?yàn)橐粋€等腰直角三角形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種確定聚合物驅(qū)粘度比的方法，其特征在于： 在所述步驟5-3中，根據(jù)相對滲透率曲線獲取前緣含水飽和度Swf以及驅(qū)替前緣速度， 其過程是： 油相相對滲透率曲線以及水相的相對滲透率曲線，分別如公式（22)、公式（23)所示； kro= a ^l-SJm (22)； krw=a2SwDn (23)； 其中，a i、a 2、m、n均為回歸系數(shù)，Swd為歸一化含水飽和度，S wd通過公式（24)得出：
其中，Swi為束縛水飽和度，Sot為殘余油飽和度； 獲取含水率fw，獲取過程公式（25 )、公式（26 )所示：
通過數(shù)值解法對公式（28)進(jìn)行求解，獲取歸一化的前緣含水飽和度swDf、前緣含水飽和 度Swf、前緣含水率fSwf以及驅(qū)替前緣速度。
【文檔編號】E21B43/22GK104343429SQ201310311343
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】王強(qiáng), 聶俊 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院