CN110322362A - 一种聚合物驱早期窜流识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种聚合物驱早期的窜流识别方法及装置。该方法包括：1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；2)确定集油带含水饱和度；3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。本方明能够在少数井发生聚合物窜流的时候，即能进行窜流识别，能够做到“早发现，早治理”，为聚合驱窜流的早期识别和防窜设计提供依据，因此应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及提高油藏采收率领域，更具体地，涉及一种聚合物驱早期的窜流识别方法及装置。
背景技术
聚合物驱作为一种高投入、高风险的油田开发方式,对其矿场开发动态及时、准确地分析并做出相应的调整是非常必要的，若地层中存在大孔道，则聚合物注入地层以后会沿着窜流通道窜流，使得聚合物的开发效果变差，及早识别出聚合物窜流，有利于有针对性的进行开发调整，改善聚合物的开发效果。
公开号为CN104453807A的专利“一种油田注采井组水驱窜流判别方法”和公开号为CN1891978的专利“油田窜流通道的检测方法”主要是基于油水井间动态资料，经过分析后判别水驱阶段的窜流通道，不能应用于聚合物驱早期窜流的识别。西南石油大学学报2017年6月发表的“渤海聚合物驱油藏聚窜预警方法研究及应用”和科学技术与工程2012年4月发表的“应用模糊综合评判方法识别泌124断块聚合物驱优势窜流通道”主要通过建立窜流指标体系，基于模糊综合评判方法对聚合物中后期的窜流进行判别和预警，且涉及的参数较多，不适用于聚合物驱早期的窜流识别。油气地质与采收率2008年11月发表的“聚合物前缘突破时间预测”主要是用于区块整体聚合物前缘突破时间的预测，与实际时间对比，符合性较好，但是不能应用于预测不同井组的前缘突破情况，所以不能对聚合物驱早期的窜流进行识别。
现场通过监测采油井井口的聚合物采出浓度来判别早期聚合物的窜流，一般检出聚合物产出越早，检测出浓度越大，认为聚合物窜流越严重。但其无统一、确定的参考标准，大多根据经验判断，需要对聚合物早期的窜流进行研究，做到“早发现，早治理”。因此，有必要开发一种能够在少数井发生聚合物窜流的时候即能进行窜流识别的方法及装置。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种合物驱早期窜流识别方法及装置，其可有效识别海上油田聚合物驱窜流，加强聚合物驱过程中开发调整的针对性。
根据本发明的一方面，提出一种聚合物驱早期的窜流识别方法，包括：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
优选地，所述聚合物前缘突破时间的计算公式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，Swc为束缚水饱和度，为聚合物溶液前缘含水率，fw1为集油带含水率。
优选地，所述设定百分比为80％。
优选地，聚合物溶液前缘含水饱和度的隐函数表达式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，fw为含水率，Sw为第含水饱和度，Dp为阻滞系数，为不可及孔隙体积。
优选地，基于表达式(2)，利用图解法确定聚合物溶液前缘含水饱和度：
在含水率与含水饱和度关系曲线上通过点向聚合物－油分流量曲线做切线，切点对应的含水饱和度即为
优选地，集油带含水饱和度的隐函数表达式为：
其中，Sw1为集油带含水饱和度，fw1为集油带含水率，为聚合物溶液前缘含水率，为聚合物溶液前缘含水饱和度，fw为含水率，Sw为第含水饱和度，Dp为阻滞系数，为不可及孔隙体积。
优选地，基于表达式(3)，利用图解法确定聚合物溶液前缘含水饱和度：
在含水率与含水饱和度关系曲线上确定聚合物溶液前缘含水饱和度之后，点处曲线的切线与水－油相分流量曲线的交点所对应的含水饱和度即为集油带含水饱和度Sw1。
根据本发明的另一方面，提出一种聚合物驱早期的窜流识别装置，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
优选地，所述聚合物前缘突破时间的计算公式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，Swc为束缚水饱和度，为聚合物溶液前缘含水率，fw1为集油带含水率。
优选地，所述设定百分比为80％。
与现有技术相比，该发明的显著特征是利用聚合物驱前缘理论，计算出注聚井对应采油井的理论见聚时间，与实际监测聚合物前缘产出时间进行比较，而且判别聚合物早期的窜流。本方明能够在少数井发生聚合物窜流的时候，即能进行窜流识别，能够做到“早发现，早治理”，为聚合驱窜流的早期识别和防窜设计提供依据，因此应用前景广阔。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为根据本发明的示例性实施方式的聚合物驱早期的窜流识别方法的流程图；
图2示出含水率与含水饱和度关系曲线；
图3示出一维模型化合物驱分相流曲线。
具体实施方式
本发明通过对聚合物在地层中的运移特征进行分析，基于对聚合物溶液的非牛顿性和附加阻力的考虑和对聚合物驱前缘推进动态规律的研究，提出了聚合物驱前缘含水饱和度分布模型，给出了聚合物溶液前缘含水饱和度(聚合物激波前缘含水饱和度)、集油带含水饱和度的确定方法，得到了聚合物溶液的突破时间的表达式，利用理论前缘突破时间与实际见聚时间进行对比以判别聚合物驱早期的窜流。
根据本发明的聚合物驱早期的窜流识别方法包括：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
通过本发明的方法可以对聚合物驱早期窜流进行识别，克服目前的识别方法主要依赖经验且具有滞后性的缺点，具有较好的应用前景。
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的聚合物驱早期的窜流识别方法的流程图。如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的聚合物驱早期的窜流识别方法包括：
步骤1：确定聚合物溶液前缘含水饱和度。
假定聚合物在传输中仅存在于水相中，则聚合物组分的连续性方程可写为：
式中：Cp为聚合物组分在水相中的浓度，单位为mg/cm3；ρs为岩石的密度，单位为g/cm3；Crp为聚合物组分在岩石固相上的吸附浓度，单位为mg/cm3。
定义单位孔隙体积中岩石固相上聚合物组分的吸附量为
将式(5)代入式(4)，展开可得：
由于聚合物组分所占的体积分数可忽略不计，所以可得水组分的连续性方程：
联立式(6)和式(7)可得：
利用特征线法解式(8)，可得到特征方程为：
其中，Dp为阻滞系数，无因次量， 为不可及孔隙体积，无因次量。
若假设聚合物溶液前缘含水饱和度为则由式(9)可将聚合物溶液前缘速度表示为：
由式(7)可知：
则由式(11)可将聚合物溶液前缘速度表示为：
联立式(10)和式(12)，得到聚合物溶液前缘含水饱和度的表达式为：
以上示出了合物溶液前缘含水饱和度的表达式的推导过程。
式(13)是聚合物溶液前缘含水饱和度的隐函数表达式，可由图解法确定此饱和度。即在含水率与含水饱和度关系曲线上通过点向聚合物－油分流量曲线做切线，切点对应的含水饱和度即为参见图2。
步骤2：确定集油带含水饱和度。
聚合物溶液在驱替油和滞留水的过程中，滞留水被聚合物溶液互溶驱替。因为聚合物溶液与滞留水的粘度不同，所以在聚合物溶液和滞留水的界面处将会形成饱和度的不连续。图3表明了当流量恒定为qt时，突变的饱和度或者激波的位置，其中为聚合物溶液溶液前缘饱和度，Sw1为聚合物溶液前缘滞留水饱和度(或者集油带饱和度)。激波在时间间隔Δt内从xf(t)移动到xf(t+Δt)，且x1＜xf(t)，xf(t+Δt)＜x2，因为Δt可以任意小，故可假设突变点两端的饱和度和分流量都一致。
因此，在Δt时间内，模型中含水的变化量ΔQw可表示为：
用含水率表示为：
根据物质守恒可以得到：
或者：
取Δt趋于0，可以得到激波的速度：
由Buckley－Leverett饱和度面移动方程的解，聚合物溶液前缘饱和度移动速度为：
联立式(18)和式(19)可得：
联立式(12)和式(19)，可确定集油带含水饱和度Sw1为：
该式为含有集油带含水饱和度Sw1的一个隐函数表达式，可通过图解法求解，参见图2。具体求解方法为：在求得聚合物溶液前缘含水饱和度之后，点处曲线的切线与水－油相分流量曲线的交点所对应的含水饱和度即为集油带含水饱和度Sw1，直线的斜率即为聚合物前缘推进速度；而过原点与(Sw1，fw1)两点的直线斜率即为集油带前缘比速度。
同样，Sw1集油带前缘Sw1与初始饱和度Swi处也会产生饱和度突变，由以上推导可知集油带前缘比速度为：
步骤3：确定聚合物前缘突破时间的表达式。
将方程无因次化，无因次变量定义为：
由前缘推进方程(19)可知：
xD3＝(f′w3)tD (25)
xD1＝f′w1tD (26)
xDf＝f′wftD (27)
由此可确定聚合物驱期间每个区域的位置，当xD＝1时则可确定突破时间。
故可得集油带的突破时间为：
聚合物溶液突破时间为：
步骤4：基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间。
针对各注聚井对应采油井，确定聚合物溶液前缘含水饱和度以及集油带含水饱和度，并将所确定的值代入式(29)，即能够计算出各注聚井对应采油井的聚合物前缘突破时间聚合物驱井。
步骤5：将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
当根据聚合物前缘突破理论计算的见聚时间与实际监测见聚时间的相差较大，则表明实际地层中采油井与注聚井之间可能发生了聚合物的突进。
在一个示例中，当实际监测见聚时间<理论见聚时间的80％时，确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
应用示例：
利用根据本发明的示例性实施方式的聚合物驱早期的窜流识别方法对某油田各注聚井的注聚井对应采油井的聚合物突破时间进行了计算，如表1所示。
表1
从表1中可以看出，根据聚合物前缘突破时间的公式计算出的平均见聚时间为157天，同时对注聚受效的20口油井的实际见聚时间进行统计，如表2所示。
表2
实际统计的20口油井的平均见聚时间未148天，与理论计算值相差9天，误差较小。但是具体到各井的见聚时间相差较大，某些井的实际见聚时间仅为计算值的一半，如W5-4井的实际见聚时间为57天，而根据聚合物前缘突破理论计算的见聚时间为137天，相差较大，说明实际地层中W5-4井与注聚井之间可能发生了聚合物的突进。同时对各井见聚后一年内的平均产聚浓度进行了统计，如表3所示。
表3
从表3中可以看出，实际见聚时间比理论见聚时间小的采油井，见聚一年内的平均浓度大多比较高，如W5-2、W5-4等。而在聚合物注入地层过程中，除了在地层中的吸附、滞留和降解外，其他的聚合物都会在采油井产出，聚合物的大量产出，也从侧面证明了注聚井与这些油井之间存在聚合物窜流。
综上所述，在注入聚合物初期，可以根据聚合物前缘突破时间计算公式，计算出各井的聚合物见聚时间，同时对聚合物产出浓度进行监测，当采油井的见聚时间小于聚合物前缘突破时间时，该井发生聚合物窜流，从而可以制定防窜措施。本发明提出的聚合物前缘突破时间预测窜流方法是一种在注聚初期快速有效的预测聚合物窜流的方法。
本发明还提出了一种聚合物驱早期的窜流识别装置，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
在一个示例中，所述聚合物前缘突破时间的计算公式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，Swc为束缚水饱和度，为聚合物溶液前缘含水率，fw1为集油带含水率。
在一个示例中，所述设定百分比为80％。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，包括：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
2.根据权利要求1所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，所述聚合物前缘突破时间的表达式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，Swc为束缚水饱和度，为聚合物溶液前缘含水率，fw1为集油带含水率。
3.根据权利要求1所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，所述设定百分比为80％。
4.根据权利要求1所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，聚合物溶液前缘含水饱和度的隐函数表达式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，fw为含水率，Sw为第含水饱和度，Dp为阻滞系数，为不可及孔隙体积。
5.根据权利要求4所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，基于表达式(2)，利用图解法确定聚合物溶液前缘含水饱和度：
在含水率与含水饱和度关系曲线上通过点向聚合物－油分流量曲线做切线，切点对应的含水饱和度即为
6.根据权利要求1所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，集油带含水饱和度的隐函数表达式为：
其中，Sw1为集油带含水饱和度，fw1为集油带含水率，为聚合物溶液前缘含水率，为聚合物溶液前缘含水饱和度，fw为含水率，Sw为第含水饱和度，Dp为阻滞系数，为不可及孔隙体积。
7.根据权利要求6所述的聚合物驱早期的窜流识别方法，其特征在于，基于表达式(3)，利用图解法确定聚合物溶液前缘含水饱和度：
在含水率与含水饱和度关系曲线上确定聚合物溶液前缘含水饱和度之后，点处曲线的切线与水－油相分流量曲线的交点所对应的含水饱和度即为集油带含水饱和度Sw1。
8.一种聚合物驱早期的窜流识别装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)确定聚合物溶液前缘含水饱和度；
2)确定集油带含水饱和度；
3)确定聚合物前缘突破时间的表达式；
4)基于步骤1)和步骤2)中确定的数值以及步骤3)中确定的表达式计算各注聚井对应采油井的聚合物驱井理论见聚时间；
5)将采油井的聚合物驱井理论见聚时间与实际监测见聚时间进行比较，当实际监测见聚时间<聚合物驱井理论见聚时间的设定百分比时，则确定所述采油井为发生聚合物窜流的井。
9.根据权利要求8所述的聚合物驱早期的窜流识别装置，其特征在于，所述聚合物前缘突破时间的表达式为：
其中，为聚合物溶液前缘含水饱和度，Swc为束缚水饱和度，为聚合物溶液前缘含水率，fw1为集油带含水率。
10.根据权利要求8所述的聚合物驱早期的窜流识别装置，其特征在于，所述设定百分比为80％。
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