CN104573215A - 一种调剖剂颗粒浓度及直径的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调剖剂颗粒浓度的计算方法，属于油田开发过程中注水井调剖堵水技术领域，该方法考虑了注水压差、地层孔隙度、地层渗透率、调剖剂膨胀倍数以及计划调剖深度等参数，包括如下几个步骤：1)收集整理数据；2)计算地层平均孔隙直径；3)设计各级颗粒的质量浓度；4)设计第一级颗粒粒径中值；5)设计第二级颗粒粒径中值；本发明计算方法计算结果相对准确，更能指导实际调剖施工，可以针对不同砂岩地层设计出适合的调剖剂颗粒浓度及直径，同时计算公式易于实现计算机程序化。

Description

一种调剖剂颗粒浓度及直径的计算方法

技术领域

本发明涉及油田开发过程中注水井调剖堵水技术领域，尤其是涉及一种调剖剂颗粒浓度及直径的计算方法。

背景技术

注水开发过程中，水井注入的水，由于种种原因会沿着窜流通道，也称大孔道、高渗透带，迅速窜流到油井，致使驱油效率低，油井产油少、产水多。

通常采用凝胶类、无机沉淀型、或颗粒型等药剂注入水井，封堵水窜通道，起到堵水和调整吸水剖面的作用，增加油井产油量，这种措施称为注水井调剖，所用药剂称为调剖剂。

颗粒型调剖堵水剂在各个油田经常使用。针对不同渗透率的地层，优化设计调剖堵水药剂的颗粒浓度及直径对调剖作业施工和效果具有重要意义。现有技术大致有以下两类：

一类是定性的方法，即试注法，先向地层注入直径小的颗粒，观察注入压力等参数，如压力增长缓慢，则逐渐增大颗粒直径。如果某一直径的颗粒引起注入压力迅速上升，则注小直径的颗粒。

另一类是定量的方法，但是调堵剂颗粒直径与地层孔隙直径的定量关系相关研究文献很少。日常工作中大多借鉴钻井液屏蔽暂堵设计的思路，采用三分之一原则，即注入的颗粒直径应当是地层孔隙直径的1/3。但这一比例并不适当，没有考虑调堵剂颗粒直径分布和浓度，以及颗粒的膨胀性，而这些因素同样对封堵效果起到至关重要的作用。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种调剖剂颗粒浓度及直径的计算方法，充分考虑了各个影响因素，设计计算结果相对准确，更能指导实际调剖施工。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种调剖剂颗粒浓度的计算方法，包括如下步骤，

1)收集整理以下数据：

注水压差ΔP，MPa；

地层孔隙度φ，<1，无单位；

地层渗透率K，μm²；

调剖剂颗粒膨胀倍数N，>1，无单位；

计划调剖深度L，m；

2)计算地层平均孔隙直径D_c，μm，计算方法为油层物理学常用算法，具体如下：

$D_c=2\&CenterDot;\sqrt{32K/\mathrm{\&phi;}};$

3)设计各级颗粒的质量浓度，<1，无单位，具体如下：

第一级颗粒质量浓度

第二级颗粒质量浓度C₂＝0.13·C₁；

其中，第一级颗粒的直径大于第二级颗粒的直径。

本发明中将调剖剂颗粒分为2级不同直径，颗粒直径较大的为第一级颗粒，较小的为第二级颗粒。每级颗粒直径大小用粒径中值衡量，单位μm，粒径中值表示：直径大于粒径中值的颗粒质量占50％，小于粒径中值的颗粒质量也占50％。

本发明还提供了一种在如上所述的调剖剂颗粒浓度的计算方法的基础上计算颗粒直径的方法，包括如下步骤，

1)设计第一级颗粒粒径中值D₁，μm

当颗粒为刚性颗粒时，计算方法如下：

当颗粒为弹性颗粒时，计算方法如下：

2)设计第二级颗粒粒径中值D₂，μm，具体如下：

D₂＝D₁/6.2。

优选的，所述的刚性颗粒为粉煤灰、水泥、粘土或矿渣中的一种。

优选的，所述的弹性颗粒为水膨体、预交联凝胶颗粒、吸水膨胀树脂、体膨颗粒或预交联聚合物中的一种。

本发明也提供了一种如上所述的计算颗粒直径的方法在调剖施工中的应用。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明所述的调剖剂颗粒浓度及直径的计算方法，考虑了注水压差、地层孔隙度、地层渗透率、调剖剂膨胀倍数以及计划调剖的深度等参数，计算结果相对准确，更能指导实际调剖施工，可以针对不同砂岩地层设计出适合的调剖剂颗粒浓度及直径，同时计算公式易于实现计算机程序化。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

采用粉煤灰为调剖剂颗粒，针对大港油田明化镇组地层某井设计调剖，

(1)收集基础数据如下：

注水压差ΔP，3.0MPa；

地层孔隙度φ，0.24，无单位；

地层渗透率K，2.27μm²；

计划调剖深度L，16m；

(2)计算地层平均孔隙直径，D_c，μm。

$D_c=2\&CenterDot;\sqrt{32\&times;2.27/0.24}=34.8;$

(3)设计各级颗粒浓度(质量浓度)<1，无单位，计算方法如下：

第一级颗粒质量浓度，即9％；

第二级颗粒质量浓度，C₂＝0.13·C₁＝0.012，即1.2％；

(4)设计第一级颗粒粒径中值D1，μm。

粉煤灰属于刚性颗粒，计算方法如下：

$D_1=\frac{D_c}{6+{C_1}^{0.5}\&CenterDot;L^{0.33}}=5.16;$

(5)设计第二级颗粒粒径中值D₂，μm，计算方法如下：

D₂＝D₁/6.2＝0.83；

本设计现场实施时，注入顺利，压力平稳增长。实施后增油明显，设计结果明显优于常用的“三分之一”原则。

实施例二

采用水膨体颗粒调驱剂，针对大港油田馆陶组地层某井设计调剖颗粒直径，

(1)收集基础数据如下：

注水压差ΔP，4.0MPa；

地层孔隙度φ，0.19，无单位；

地层渗透率K，0.97μm²；

调剖剂颗粒膨胀倍数N，24倍，无单位；

计划调剖深度L，20m；

(2)计算地层平均孔隙直径，D_c，μm。

$D_c=2\&CenterDot;\sqrt{32\&times;0.97/0.19}=25.6;$

(3)设计各级颗粒浓度(质量浓度)<1，无单位，计算方法如下：

第一级颗粒质量浓度，即3.8％；

第二级颗粒质量浓度，C₂＝0.13·C₁＝0.0049，即0.49％；

(4)设计第一级颗粒粒径中值D₁，μm。

水膨体属于弹性颗粒，计算方法如下：

$D_1=0.5\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;P}\&CenterDot;\sqrt[3]{N}\frac{D_c}{6+{C_1}^{0.5}\&CenterDot;L^{0.33}}=19.3;$

(5)设计第二级颗粒粒径中值D₂，μm，计算方法如下：

D₂＝D₁/6.2＝3.11；

本设计现场实施时，注入顺利，压力平稳增长，实施后增油明显，设计结果明显优于常用的“三分之一”原则。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种调剖剂颗粒浓度的计算方法，其特征在于：包括如下步骤，

1)收集整理以下数据：

注水压差ΔP，MPa；

地层孔隙度φ，<1，无单位；

地层渗透率K，μm²；

调剖剂颗粒膨胀倍数N，>1，无单位；

计划调剖深度L，m；

2)计算地层平均孔隙直径D_c，μm，具体如下：

$D_c=2\&CenterDot;\sqrt{32K/\mathrm{\&phi;}};$

3)设计各级颗粒的质量浓度，<1，无单位，具体如下：

第一级颗粒质量浓度

第二级颗粒质量浓度C₂＝0.13·C₁；

其中，第一级颗粒的直径大于第二级颗粒的直径。

2.一种在如权利要求1所述的调剖剂颗粒浓度的计算方法的基础上计算颗粒直径的方法，其特征在于：包括如下步骤，

1)设计第一级颗粒粒径中值D₁，μm

当颗粒为刚性颗粒时，计算方法如下：

当颗粒为弹性颗粒时，计算方法如下：

2)设计第二级颗粒粒径中值D₂，μm，具体如下：

D₂＝D₁/6.2。

3.根据权利要求2所述的计算颗粒直径的方法，其特征在于：所述的刚性颗粒为粉煤灰、水泥、粘土或矿渣中的一种。

4.根据权利要求2所述的计算颗粒直径的方法，其特征在于：所述的弹性颗粒为水膨体、预交联凝胶颗粒、吸水膨胀树脂、体膨颗粒或预交联聚合物中的一种。

5.一种如权利要求2～4任一项所述的计算颗粒直径的方法在调剖施工中的应用。