聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法研究.docx

1、HansiXffiJournalofOilandGasTechnology石油天然氣學(xué)報，2016,38(1),55-61PublishedOnlineMarch2016inHans.http:www.hansDub.oa/iournal/ioRthttQ：/10.12677/joRt.2016.381008ResearchonNumericalSimulationMethodofSectionInversionduringPolymerFloodingAilingZheng1,XiaodongKang2,DehuaLiu1CollegeofPetroleumEnginee

2、ring,YangtzeUniversity,WuhanHubeiCNOOCResearchCenter,BeijingEmail:kangxdReceived:Dec.7,h,2015;accepted:Jan.17th,2016;published:Mar.15th,2016Copyright©2016byauthors,YangtzeUniversityandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http:/creative

3、commons.Org/licenses/bv/4.0/OpenAccessAbstractTheinversionofinjectionprofilewaseasilyinducedinsinglesluginjectioninheterogeneousreservoirs;itwasunfavorableforenhancingoilrecovery.Inallusiontotheproblemsofhighcost,longdurationandheavyworkloadoflaboratorysimulation,whichwerehardtobedescribedbyconventi

4、onalreservoirsimulation,basedonpercolationtheoryandphysical-chemicalpropertyinpolymerflooding,anuncrossflowlinearpercolationmodeloftwoparallellayerswasestablished.Comparedwiththecharacteristicsofsimulationsoftware,asimulationmethodforprofileinversionwasproposedbasedonthesortingofreservoirphysicalpro

5、perty.Thestudiedmethodisusedforsystematicallystudyingthefactorsinfluencingtheprofileinversion;theresultshowsthatthepermeabilitycontrast,itsinjectiontimeanditsconcentrationarethemajorfactorsaffectingtheinversion;itprovidesatechnicalsupportforstudyingtheregulationandthereductionofprofileinversioninpol

6、ymerflooding.KeywordsPolymerFlooding,ProfileInversion,NumericalSimulation,PhysicalExperiment,InversionMechanism文章引用：鄭愛玲,康曉東,劉德華.聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法研枷.石油天然氣學(xué)報,2016,38(1):55-61./10.12677/ioRt.2016.381008聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法研究鄭愛玲I,康曉東2,劉德華''長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢2中海石油研究總院，北京作者簡介：鄭愛玲(I979-),女，碩士，講

7、師，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)方面的教學(xué)和科研工作：通信作者：康曉東。Email:kangxd收稿日期：2015年12月7日：錄用日期：2016年1月17日：發(fā)布日期：2016年3月15日摘要非均質(zhì)油或聚合物單一段塞驅(qū)油過程中吸液剖面易發(fā)生返轉(zhuǎn)，不利于提高采收率。針對室內(nèi)物理模擬試驗花費高、周期長、工作量大，常規(guī)數(shù)值模型難以描述聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象的問題，根據(jù)滲流理論、聚合物驅(qū)物化現(xiàn)象，建立了聚合物驅(qū)兩層并聯(lián)不竄流線性滲流模型：結(jié)合油政數(shù)值模擬軟件特點，提出了根據(jù)儲層物性分區(qū)進(jìn)行聚合物特征參數(shù)差異賦值的剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法。采用建立的剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法對油田聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究

8、，結(jié)果表明，滲透率級差、注聚時機(jī)、聚合物質(zhì)量濃度對聚合物剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象影響較大，為研究聚合物驅(qū)吸液剖面返轉(zhuǎn)規(guī)律及減緩剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象提供技術(shù)支持。關(guān)鍵詞聚合物驅(qū)，剖面返轉(zhuǎn)，數(shù)值模擬，物理實驗，返轉(zhuǎn)機(jī)理1.引言聚合物驅(qū)油技術(shù)己成為油田增儲穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一1-30渤海稠油油藏原油黏度高、縱向?qū)酉刀?、非均質(zhì)性嚴(yán)重且開發(fā)周期短，在早期聚合物驅(qū)過程中吸液剖面返轉(zhuǎn)問題更加復(fù)雜145.目前聚合物驅(qū)常規(guī)數(shù)值模擬方法未能充分體現(xiàn)儲層物性差異及造成的聚合物漆流動態(tài)規(guī)律差異，難以準(zhǔn)確描述聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象和騾油效果。為實現(xiàn)聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)精細(xì)模擬，通過理論分析、室內(nèi)物理試驗和數(shù)值模擬，建立能準(zhǔn)確反映剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象的油藏

9、數(shù)值模擬方法，為研究聚合物驅(qū)過程中吸液剖面返轉(zhuǎn)問題及相應(yīng)的改善驅(qū)油效果的方法提供參考。2. 聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象理論研究根據(jù)滲流力學(xué)理論，存在滲透率級差的兩層并聯(lián)不竄流線性滲流模型，在聚合物驟時，高、低滲透層分流率方程如下：flAoJ其中阻力系數(shù)Rm為水的流度與聚合物溶液流度的比值，即:式中:f、h分別為高、低滓透層分流率，1：。心0|、。曲、02分別為高、低滲透層油、聚合物溶液流量，m3/s；kz、kz、kq、Az分別為高、低滲透層油相、水相相對滲透率，1：Rml、Rm2分別為高、低海透層阻力系數(shù)，1：“°、“w、"P分別為油、水、聚合物溶液黏度，mPas；Aw、命分別為

10、水相、聚合物溶液的滲透率，mD；M為高、低滲透層滲透率級差，1.從式(1)、(2)可看出，總流址在高、低滲透層的分配不僅與儲層非均質(zhì)性有關(guān)，也與聚合物物化性質(zhì)相關(guān)。多層非均質(zhì)油藏由于沉積環(huán)境差異，使得縱向上各層的滲透率、孔隙度、潤濕性、相對滲透率曲線等存在差異，這種差異和聚合物在多孔介質(zhì)中滲流的物化性質(zhì)使得各層中流體的漆流動態(tài)規(guī)律不同，影響總流ht在各層中的分配。3. 剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法聚合物驅(qū)數(shù)值模擬關(guān)鍵參數(shù)基F聚合物驟剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象理論研究，能有效體現(xiàn)剖面返轉(zhuǎn)的聚合物驟數(shù)伉模擬關(guān)鍵參數(shù)及室內(nèi)試驗研究如下。1) 聚合物吸附聚合物在多孔介質(zhì)中流動時，會在多孔介質(zhì)或巖石表面吸附滯留，聚合物吸附的

11、強(qiáng)弱與流體類型、分子段、流速、巖石礦物性質(zhì)及滲透率等相關(guān)6。試驗結(jié)果&明，SZ36-1油田所用AP-P4疏水締合聚合物溶液吸附筮隨質(zhì)量濃度增加而增加，隨孔隙度降低而增加。2) 聚合物黏度聚合物溶液的高魏度能增加水相黏度，降低油水黏度比，為非牛頓流體78o試驗結(jié)果表明，SZ36-1油田所用AP-P4疏水締合聚合物黏度隨質(zhì)危濃度增加而增加。3) 滲透率下降系數(shù)由于聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的吸附、機(jī)械及水動力捕集等滯留作用，導(dǎo)致巖石孔隙介質(zhì)漆透率變化。滲透率下降系數(shù)是聚合物吸附和殘余阻力系數(shù)的函數(shù)9：Rk=l+(RRF-1).務(wù)(4)式中：Rk為滲透率下降系數(shù)，1：C；皿為單位巖石體積中聚合物

12、最大吸附最，kg/m3：C；為單位巖石體積中聚合物吸附屆，kg/mRR尸為殘余阻力因子，1。4) 不可及孔隙體枳(IPV)高分子聚合物溶液流過多孔介質(zhì)時，僅能通過部分孔隙體積，有一部分孔隙不能到達(dá)。不可及孔隙體枳主要取決于儲層滲透率、孔隙大小、聚合物分子量等因素10°數(shù)值模擬方法研究聚合物驅(qū)數(shù)值模擬關(guān)鍵參數(shù)的研究表明，聚合物驅(qū)油機(jī)理的特征參數(shù)與儲層物性相關(guān)，而目前聚合物驅(qū)常規(guī)數(shù)值模擬過程中未能充分體現(xiàn)這些差異，也未考慮黏-彈性聚合物驅(qū)替后微觀殘余油降低、微觀馳替效率增加的影響對相滲曲線進(jìn)行聚合物驅(qū)修正，因而難以準(zhǔn)確描述聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)規(guī)律和模式。為實現(xiàn)聚合物驟精細(xì)數(shù)值模擬，根據(jù)各層滲

13、透率、孔隙度、潤濕性分布情況進(jìn)行分區(qū)，依據(jù)室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)，分別設(shè)置不同的潤濕性、相對滲透率曲線、聚合物吸附數(shù)據(jù)、殘余阻力系數(shù)、不可及孔隙體積等特征參數(shù)。根據(jù)研究區(qū)塊地質(zhì)特征、流體特征及聚合物特征，采用加拿大CMG軟件STARS化學(xué)膽模擬器進(jìn)行剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象對比研究。高、低滲層滲透率分別為1500、500mD,原油為目標(biāo)油田SZ36-1稠油（65C下，黏度為70mPas）,模擬水黏度為0.5mPas,注入0.5PV水后注入0.6PV聚合物，后續(xù)水驅(qū)1.4PV.模擬結(jié)果見圖1、圖2。從圖1可看出，高、低滓層相滲曲線、吸附數(shù)據(jù)、殘余阻力系數(shù)和不可及孔隙體積對聚合物驅(qū)分流率曲線形態(tài)、剖面返轉(zhuǎn)時機(jī)和返轉(zhuǎn)幅度

14、影響較大。圖2表明，根據(jù)儲層物性進(jìn)行聚合物特征參數(shù)差異賦值的方法和常規(guī)籠統(tǒng)賦值的方法分流率曲線存在較大差異。通過特征參數(shù)差異賦值法和常規(guī)籠統(tǒng)賦值方法對室內(nèi)剖面返轉(zhuǎn)物理試驗進(jìn)行反演，驗證方法的可靠性。雙層并聯(lián)人造巖心，巖心為30cmx4.5cmx4.5cm,高、低漆層滲透率分別為950、317mD。不同方法的油藏數(shù)值模擬反演結(jié)果見圖3,從圖3可看出，與常規(guī)籠統(tǒng)賦值法相比，特征參數(shù)差異賦值法的擬合效果更好，更能準(zhǔn)確反映聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)特征。4. 實例應(yīng)用SZ36-1油田為海上普通稠油油田，油田1993年投產(chǎn)，采用反九點井網(wǎng)注水開發(fā)，2003年開展聚合物馳單井試驗，2008年開始實施井組擴(kuò)大注聚。采

15、用聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)新數(shù)值模擬方法剖析了注聚井剖面返轉(zhuǎn)規(guī)律及影響因素。研究表明，隨滲透率級差增加，高滲層滲透率增大，注入壓力降低，低滲層吸液壓差小，改善吸液剖面效果不理想，低滲層吸液剖面形態(tài)從倒U型向倒V型變化：低滲層啟動程度低，分流率峰值顯著降低：低潘層對聚合物的吸附和滯留更加敏感，導(dǎo)致海透率下降速度、幅度越大，吸液壓差減少越多，削面返轉(zhuǎn)時機(jī)越早。為使聚合物注入剖面更加均勻，增加中、低滲透油層的動用程度，應(yīng)盡量降低層系內(nèi)的滲透率級差（圖4）。隨注聚時機(jī)推遲，低漆層吸液剖面蜂值先增加后略下降：剖面返轉(zhuǎn)時機(jī)先提前，含水率大于90%后推遲：剖面形態(tài)從倒U型向倒V型轉(zhuǎn)化。為減弱剖面返轉(zhuǎn)現(xiàn)象對聚合物驅(qū)油

16、效果的影響，應(yīng)選擇合適的注聚時機(jī)（圖5）。隨聚合物質(zhì)量濃度增大，聚合物黏度增加，注入壓力升高，調(diào)剖能力越強(qiáng)，低津?qū)訂釉娇欤{(diào)整低漆層吸液剖面效果越好，低滲層峰值增加，返轉(zhuǎn)時機(jī)提前；濃度增大到一定程度，低海層注入困難，堵塞嚴(yán)敢，造成注聚后期層間矛盾更突出，擴(kuò)大波及體積效果和提高洗油效率能力降低。只有當(dāng)聚合物溶液濃度（黏度）適中，與巖心孔喉具有良好配伍性，才能滿足非均質(zhì)儲層不同海透層對流度控制強(qiáng)度的需求，提高增油效果（圖6）。5. 結(jié)論1）根據(jù)滲流力學(xué)理論，建立了聚合物驅(qū)兩層并聯(lián)不竄流線性滲流模型，揭示了聚合物驅(qū)剖面返轉(zhuǎn)的影響因素在于高、低滲透層的物性差異及聚合物物化性質(zhì)。鄭說玲等注入孔隙體枳倍

17、數(shù)/PV(a)Influenceofrelativepermeabilitycuncs(a)相對滓透率曲線的影響(b)Influenceofpolymeradsorptiondata(b)吸附數(shù)據(jù)的影響%/*是太H攜七-0.00.51.01.52.02.5注入孔隙體枳倍數(shù)PV(c)Influenceofpolymerresidualresistancefactors(c)殘余阻力系數(shù)影響%/*藻會圭褒阜0.00.51.01.52.02.5注入孔原體枳倍數(shù)/PV(d)Influenceofpolymerinaccessibleporevolumes(d)不可及孔隙體枳影響FigureI.Rela

18、tiveliquidinjectionratecurvesofinfluencefactors圖1.不同影響因素下低滲透層分流率對比曲線常規(guī)蘢統(tǒng)賦值法常規(guī)蘢統(tǒng)賦值法-差異賦值法0.00.51.01.52.02.5注入孔隙體枳倍數(shù)/PVFigure2.RelativeliquidinjectionratecurvesofdiPferentmethods圖2.不同方法低濯透層分流率對比曲線Fiuurc3.Relativeliquidinjectionratefittingcurvesofphysicsexperimentandnumericalsimulation圖3.低滲層分流率物理試驗與數(shù)值模

19、擬擬合曲線0.00.51.01.52.02.5注入孔味體枳倍數(shù)/PVFigure4.Relativeliquidinjectionratecurvesofdifferentpermeabilityratiosffi4.不同滲透率級差下低潘層分流率曲線Figure5.Relativeliquidinjectionratecurvesofdifferentpolymerinjectiontime圖5.不同注聚時機(jī)下低潘層分流率曲線注入孔隙體枳倍敦PVFigure6.Relativeliquidinjectionratecurvesofdifferentpolymerconcentrations圖6.不同聚合物質(zhì)濃度下低潘層分流率曲線2) 通過理論分析、室內(nèi)物理試驗及油藏數(shù)值模擬技術(shù)，提出了根據(jù)儲層物性分區(qū)進(jìn)行特征參數(shù)笙異賦值的剖面返轉(zhuǎn)數(shù)值模擬方法.3) 剖析了不同滲透率級差、注聚時機(jī)、聚合物質(zhì)量濃度下的剖面返轉(zhuǎn)規(guī)律，聚合物驗過程中，應(yīng)盡量降低層系內(nèi)的滲透率級差，增加低滲透油層的動用程度：選擇合適的聚合物注入時機(jī)，減弱剖面返轉(zhuǎn)對馭油效果的影響：根據(jù)儲層滲透率選擇合適的聚合物質(zhì)量濃度，實現(xiàn)非均質(zhì)儲層不同