CN110415141A - 一种水气交替注入过程中注入能力确定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水气交替注入过程中注入能力确定方法和装置。所述方法包括：在每个预设间隔内：根据毛细管的几何形状和当前选定流体的等效长度确定各流体是否处于吼道中，进而根据毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；将注入量与压差的比值确定为当前间隔内毛细管的注入能力；同时根据注入量确定二氧化碳流速，进而根据混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系确定混相带等效长度和二氧化碳等效长度，用于判断下一间隔开始时间流体是否处于吼道中。能够从微观尺度上量化水气交替注入过程中的注入能力，为油藏注入能力的变化规律和影响因素研究提供理论依据。
Description
技术领域
本发明涉及油藏开发技术领域，特别涉及一种水气交替注入过程中注入能力确定方法和装置。
背景技术
油藏开发过程中的水气交替驱综合了二氧化碳驱和水驱的优点，可大幅提高采收率，具有广阔的应用前景。尤其在油田开发中后期，水气交替驱不仅能够封堵优势渗流通道，而且可以优化注水，恢复地层能量，提高油田采收率。但现场应用同时发现，水气交替注入过程中会出现注入能力降低的问题，不同程度的影响了水气交替注入的开发效果。
而近年来国内外对于低渗透油藏水气交替注入过程中注入能力降低的问题缺乏充分的研究。尤其在微观(毛细管)尺度上结合毛细管模型研究影响水气交替注入过程中注入能力的影响因素与注入能力变化规律，对于油田开发具有十分重要的指导意义。而由于油气水三相渗流机制的复杂性，现有技术还无法从微观上对水气交替注入过程中的注入能力进行具体量化。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种水气交替注入过程中注入能力确定方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供一种水气交替注入过程中注入能力确定方法，包括：
在预设时间内的每个预设间隔内：
根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；
将所述注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力；以及，
根据所述注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
在一些可选的实施例中，所述二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，通过下述方式预先确定：
为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件，根据所述边界条件求解模型，得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，所述二氧化碳扩散模型为下述方程：
上式(1)中，c为二氧化碳原油混相带中二氧化碳的浓度；x1为二氧化碳在毛细管中的位移；t为二氧化碳在毛细管中的流动时间；ω为二氧化碳在毛细管中的流速；D为二氧化碳与原油间综合扩散系数，DE＝Dm+kωω，DE为二氧化碳与原油间粘度差扩散系数，Dm为二氧化碳与原油间分子扩散系数，Kμ为二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数，kω为二氧化碳与原油对流扩散实验系数，为混相带的粘度梯度，μo为原油粘度，μg为二氧化碳粘度，ξ为混相带等效长度。
在一些可选的实施例中，为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件，根据所述边界条件求解模型，得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，包括：
为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件为：混相带与二氧化碳接触端二氧化碳的浓度为1，与原油接触端二氧化碳浓度为0，中部二氧化碳浓度为0.5，混相带边界上没有二氧化碳流入或流出；
设置根据所述边界条件求解模型得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系如下式(2)：
在一些可选的实施例中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量，包括：
根据各流体是否处于吼道中和所述毛细管的几何形状确定当前间隔内的总渗流阻力；
根据毛细管两端压差和所述总渗流阻力，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量。
在一些可选的实施例中，根据各流体是否处于吼道中和所述毛细管的几何形状确定在当前间隔内的总渗流阻力，包括：
根据下式(3)确定在第j个间隔内流体不处于吼道部分的渗流阻力F：
根据下式(4)确定在第j个间隔内流体处于吼道部分的渗流阻力F：
上式(3)和(4)中，a代表流体类型，a为g、λ、o或w，其中，g代表二氧化碳，λ代表混相带，o代表原油，w代表水；μ代表流体的粘度；x2代表流体不处于吼道部分在毛细管中的延伸长度；Rp代表毛细管半径；Lt代表毛细管的吼道长度，代表流体在毛细管吼道中的延伸长度；G代表单位长度流体的传导系数，R(x3)代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径；
将毛细管中各流体的处于和不处于吼道中的渗流阻力之和确定为总渗流阻力。
在一些可选的实施例中，根据毛细管两端压差和所述总渗流阻力，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量，包括：
利用下式(5)确定在第j个间隔内二氧化碳的注入量
或，利用下式(6)确定在第j个间隔内水的注入量
上式(5)和(6)中，Δp为毛细管两端压差；为第j个间隔内流体的总渗流阻力；pc为二氧化碳与水之间的毛管阻力，σw-g为二氧化碳与水之间的界面张力，θw-g为二氧化碳与水之间的接触角，Rp代表毛细管半径。
在一些可选的实施例中，所述毛细管的几何形状为：毛细管具有一个吼道，毛细管除吼道处外等径分布，毛细管的吼道对称分布，且吼道的半径均匀变化。
在一些可选的实施例中，根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，包括：
根据下式(7)确定毛细管吼道的等效长度Xt：
上式(7)中，R(x3)代表代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径，Vt代表吼道的体积，Rp代表毛细管半径，Rt代表吼道最窄处的半径，Lt代表毛细管的吼道长度；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：当确定二氧化碳的等效长度Xg与混相带的等效长度Xλ之和不大于毛细管注入端到所述毛细管吼道的最近距离Lc时，确定二氧化碳和混相带不处于吼道中，原油部分处于吼道中；当确定Xg≤Lc，Lc＜Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已进入吼道，原油后端处于吼道中；当确定Xg≤Lc，Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已通过吼道，原油不处于吼道中；当确定Xg＞Lc，且Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定二氧化碳前端处于吼道中，混相带全部处于吼道中，原油后端处于吼道中；当确定Lc＜Xg＜Lc+xt，且Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定二氧化碳前端处于吼道中，混相带后端处于吼道中，原油不处于吼道中；当确定Xg≥Lc+xt时，确定二氧化碳部分处于吼道中，混相带和原油不处于吼道中；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：当确定水区的等效长度Xw小于或等于Lc时，确定水区不处于吼道中；当确定Lc＜Xw≤Lc+xt时，确定水区前端处于吼道中；当确定Xw＞Lc+xt时，确定水区前端已通过吼道。
在一些可选的实施例中，根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度，包括：
根据当前间隔和之前间隔内的二氧化碳注入量确定二氧化碳总注入量；
根据下一间隔开始时间的混相带等效长度、毛细管半径和混相带中二氧化碳的浓度确定混相带中的二氧化碳总量；
根据二氧化碳总注入量和混相带中的二氧化碳总量确定二氧化碳体积，根据二氧化碳体积和毛细管的半径确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
在一些可选的实施例中，获取预设参数的值，包括至少获取下述一项参数的值：
毛细管的半径、长度、孔喉比、吼道长度和吼道与注入端距离，设定的毛细管两端压差，预设时间内的注二氧化碳时间和注水时间，预设间隔，原油粘度、水粘度和二氧化碳粘度，二氧化碳与水之间的界面张力，二氧化碳与水之间的界面接触角，二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数，二氧化碳与原油对流扩散实验系数，二氧化碳与原油间分子扩散系数。
第二方面，本发明实施例提供一种水气交替注入过程中注入能力确定装置，包括：
第一确定模块，用于在预设时间内的每个预设间隔内，根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；
第二确定模块，用于将所述第一确定模块确定的注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力；
第三确定模块，用于根据所述注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当该指令被处理器执行时实现上述水气交替注入过程中注入能力确定方法。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
在每个预设间隔内：根据毛细管的几何形状和当前选定流体的等效长度确定各流体是否处于吼道中，进而根据毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；将注入量与压差的比值确定为当前间隔内毛细管的注入能力；同时根据注入量确定二氧化碳流速，进而根据混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系确定混相带等效长度和二氧化碳等效长度，用于判断下一间隔开始时间流体是否处于吼道中。能够从微观尺度上量化水气交替注入过程中的注入能力，为油藏注入能力的变化规律和影响因素研究提供理论依据。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中水气交替注入过程中注入能力确定方法的流程图；
图2为本发明实施例中毛细管的示意图；
图3A为本发明实施例中一种流体分布模式示意图；
图3B为本发明实施例中第二种流体分布模式示意图；
图3C为本发明实施例中第三种流体分布模式示意图；
图3D为本发明实施例中第四种流体分布模式示意图；
图3E为本发明实施例中第五种流体分布模式示意图；
图3F为本发明实施例中第六种流体分布模式示意图；
图4为本发明实施例中水气交替注入过程中注入能力确定装置的结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术无法从微观上对水气交替注入过程中的注入能力进行量化的问题，本发明实施例提供了一种水气交替注入过程中注入能力确定方法，该方案能够从微观尺度上量化水气交替注入过程中毛细管的注入能力，为油藏注入能力的变化规律和影响因素研究提供理论依据。
实施例
本发明实施例提供一种水气交替注入过程中注入能力确定方法，参照图1所示，在预设时间内的每个预设间隔内，执行如下步骤：
步骤S11：根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中。
具体的，为了简化计算，参照图2所示，可以预先设置毛细管的几何形状为：毛细管具有一个吼道，毛细管除吼道处外等径分布，毛细管的半径为Rp；毛细管的吼道对称分布，且吼道的半径均匀变化，吼道中心即最窄处的半径为Rt,吼道任意处的半径为R(x3)，即吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径为R(x3)，毛细管的吼道长度为Lt，x3范围为0～Lt，毛细管注入端到毛细管吼道的最近距离，即毛细管注入端与吼道的靠近注入端的端部之间的距离为Lc，毛细管的总长为L。
可选的，毛细管的吼道也可以设置为不只一个，为了简化计算，优选的，将吼道设置为1个。
具体如何确定各流体是否处于毛细管的吼道中，后续详细介绍。
步骤S12：根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量。
具体的，可以是，先根据各流体是否处于吼道中和毛细管的几何形状确定当前间隔内的总渗流阻力；再根据毛细管两端压差和总渗流阻力，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量。
根据下式(1)确定在第j个间隔内流体不处于吼道部分的渗流阻力F：
根据下式(2)确定在第j个间隔内流体处于吼道部分的渗流阻力F：
上式(1)和(2)中，a代表流体类型，a为g、λ、o或w，其中，g代表二氧化碳，λ代表混相带，o代表原油，w代表水；μ代表流体的粘度；x2代表流体不处于吼道部分在毛细管中的延伸长度；Rp代表毛细管半径；Lt代表毛细管的吼道长度，代表流体在毛细管吼道中的延伸长度；G代表单位长度流体的传导系数，R(x3)代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径；
将毛细管中各流体的处于和不处于吼道中的渗流阻力之和确定为总渗流阻力。
然后，利用下式(3)确定在第j个间隔内二氧化碳的注入量
二氧化碳的注入量为毛细管两端压差与二氧化碳和原油之间的界面张力之和与总渗流阻力的比，因为二氧化碳和原油之间的界面张力很小，近似为0，所以直接将毛细管两端压差与总渗流阻力的比值确定为二氧化碳的注入量；
或，利用下式(4)确定在第j个间隔内水的注入量
上式(3)和(4)中，Δp为毛细管两端压差；为第j个间隔内流体的总渗流阻力；pc为二氧化碳与水之间的毛管阻力，σw-g为二氧化碳与水之间的界面张力，θw-g为二氧化碳与水之间的接触角，Rp代表毛细管半径。
上述预设参数的值，可以是，包括至少下述一项参数的值：
1、毛细管的几何形状相关参数：
毛细管的半径、长度、孔喉比、吼道长度和吼道与注入端距离。
孔喉比为毛细管的半径与吼道最窄处半径的比值，故也可以是获取的不是孔喉比的值，而是吼道最窄处半径Rt。
2、生产相关参数：
设定的毛细管两端压差，预设时间内的注二氧化碳时间和注水时间，预设间隔。
3、流体相关参数：
原油粘度、水粘度和二氧化碳粘度，二氧化碳与水之间的界面张力，二氧化碳与水之间的界面接触角，二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数，二氧化碳与原油对流扩散实验系数，二氧化碳与原油间分子扩散系数。
步骤S13：将注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力。
步骤S14：根据注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度。
在注入二氧化碳过程中，根据二氧化碳的注入量确定二氧化碳流速
在注水过程中，根据物质平衡原理，将水的流速确定为二氧化碳流速
上式(5)和(6)中，Δp为毛细管两端压差；为第j个间隔内流体的总渗流阻力；pc为二氧化碳与水之间的毛管阻力，σw-g为二氧化碳与水之间的界面张力，θw-g为二氧化碳与水之间的接触角，Rp代表毛细管半径。
具体的，上述二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系的建立方法，后续详细介绍。
步骤S15：根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
具体的，可以是，根据当前间隔和之前间隔内的二氧化碳注入量确定二氧化碳总注入量；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度、毛细管半径和混相带中二氧化碳的浓度确定混相带中的二氧化碳总量；根据二氧化碳总注入量和混相带中的二氧化碳总量确定二氧化碳体积，根据二氧化碳体积和毛细管的半径确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
上述步骤S13、步骤S14～步骤S15没有先后顺序，可以先执行步骤S13，也可以先执行步骤S14～步骤S15，也可以二者同时执行。
上述实施例一提供的技术方案：在每个预设间隔内：根据毛细管的几何形状和当前选定流体的等效长度确定各流体是否处于吼道中，进而根据毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；将注入量与压差的比值确定为当前间隔内毛细管的注入能力；同时根据注入量确定二氧化碳流速，进而根据混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系确定混相带等效长度和二氧化碳等效长度，用于判断下一间隔开始时间流体是否处于吼道中。能够从微观尺度上量化水气交替注入过程中的注入能力，为油藏注入能力的变化规律和影响因素研究提供理论依据。
例如，可以在毛细管模型的基础上建立毛细管束模型，模拟油藏中的微观孔隙结构，利用上述方法确定毛细管束在每个间隔内各个毛细管的注入能力，将毛细管束在各个毛细管的注入能力之和确定为毛细管束的注入能力，得到毛细管束在气水交替注入的过程中注入能力随时间的变化规律；也可以是改变任一参数的值，根据重新确定的毛细管束注入能力的变化确定改变的参数对注入能力的影响，确定且量化出影响参数的变化对注入能力的影响大小；等等，为油藏注入能力的变化规律和影响因素研究提供直接的数学依据。
在一个实施例中，上述二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系的建立，可以是：
假设在毛细管中二氧化碳驱油过程为非活塞式的，在二氧化碳与原油接触界面上将发生分子扩散、对流扩散和由于二氧化碳与原油的粘度差异而造成的粘度差扩散。分子扩散主要是由于原油中二氧化碳浓度的变化所引起的，在浓度差作用下，二氧化碳由高浓度向低浓度处扩散；对流扩散主要受孔隙内部通道复杂性影响，流体质点在孔道中速度的大小和方向均会发生变化，且占据越来越大的空间；而粘度差扩散与二氧化碳和原油之间的粘度差异有关，并同时受到分子扩散、对流扩散的影响。根据物质平衡原理，即流入物质量＝流出物质量+物质在单元体内的聚集量：
和扩散定律：得到毛细管中二氧化碳扩散方程：
上式(7)-(9)中，vD为二氧化碳扩散速度；c为二氧化碳原油混相带中二氧化碳的浓度；x1为二氧化碳在毛细管中的位移；t为二氧化碳在毛细管中的流动时间；ω为二氧化碳在毛细管中的流速；D为二氧化碳与原油间综合扩散系数，DE＝Dm+kωω，DE为二氧化碳与原油间粘度差扩散系数，Dm为二氧化碳与原油间分子扩散系数，Kμ为二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数，kω为二氧化碳与原油对流扩散实验系数，为混相带的粘度梯度，μo为原油粘度，μg为二氧化碳粘度，ξ为混相带等效长度。
在一个实施例中，可以是，为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件，根据边界条件求解模型，得到二氧化碳与原油的混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系。
为上述二氧化碳扩散模型设定的边界条件可以为：混相带与二氧化碳接触端二氧化碳的浓度为1，与原油接触端的二氧化碳浓度为0，中部二氧化碳浓度为0.5，混相带边界上没有二氧化碳流入或流出。
假设根据上述边界条件求解模型得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系如下式(10)：
当二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数Kμ、原油粘度μo和二氧化碳粘度μg都确定时，β为常数，此时，混相带等效长度ξ的值只与二氧化碳与原油的粘度差扩散系数DE和时间t有关。而DE＝Dm+kωω，故当分子扩散系数Dm和二氧化碳与原油对流扩散实验系数kω已知时，混相带等效长度的值只与二氧化碳在毛细管中的流速ω和时间t有关。
在一个实施例中，上述步骤S11中确定是否处于毛细管的吼道中，即确定各流体分布模式，具体的，可以是，先根据下式(11)确定毛细管吼道的等效长度Xt：
上式(11)中，R(x3)代表代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径，Vt代表吼道的体积，Rp代表毛细管半径，Rt代表吼道最窄处的半径，Lt代表毛细管的吼道长度；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：参照图3A所示，当确定二氧化碳的等效长度Xg与混相带的等效长度Xλ之和不大于毛细管注入端到毛细管吼道的最近距离Lc时，确定各流体分布模式为第一种模式，二氧化碳和混相带不处于吼道中，原油部分处于吼道中；参照图3B所示，当确定Xg≤Lc，Lc＜Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定各流体分布模式为第二种模式，二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已进入吼道，原油后端处于吼道中；参照图3C所示，当确定Xg≤Lc，Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定各流体分布模式为第三种模式，二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已通过吼道，原油不处于吼道中；参照图3D所示，当确定Xg＞Lc，且Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定各流体分布模式为第四种模式，二氧化碳前端处于吼道中，混相带全部处于吼道中，原油后端处于吼道中；参照图3E所示，当确定Lc＜Xg＜Lc+xt，且Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定各流体分布模式为第五种模式，二氧化碳前端处于吼道中，混相带后端处于吼道中，原油不处于吼道中；参照图3F所示，当确定Xg≥Lc+xt时，确定各流体分布模式为第六种模式，二氧化碳部分处于吼道中，混相带和原油不处于吼道中；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：当确定水区的等效长度Xw小于或等于Lc时，确定水区不处于吼道中；当确定Lc＜Xw≤Lc+xt时，确定水区前端处于吼道中；当确定Xw＞Lc+xt时，确定水区前端已通过吼道；此过程中二氧化碳、混相带和原油是否有部分处于吼道中的确定方法与前面类似，只是将二氧化碳的等效长度与水区的等效长度累加起来考虑。例如，与上述第二种模式相对应，当确定Xw+Xg≤Lc，Lc＜Xw+Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定各流体分布模式为：水区和二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已进入吼道，原油后端处于吼道中。再例如，与上述第五种模式相对应，当确定Lc＜Xw+Xg＜Lc+xt，且Xw+Xg+Xλ≥Lc+xt时，若Xw≤Lc，确定各流体分布模式为：水区不处于吼道中，二氧化碳前端处于吼道中，混相带后端处于吼道中，原油不处于吼道中；若Xw＞Lc，确定各流体分布模式为：水区前端处于吼道中，二氧化碳全部处于吼道中，混相带后端处于吼道中，原油不处于吼道中。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种水气交替注入过程中注入能力确定装置，该装置的结构如图4所示，包括：
第一确定模块41，用于在预设时间内的每个预设间隔内，根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；
第二确定模块42，用于将所述第一确定模块41确定的注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力；
第三确定模块43，用于根据所述注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当该指令被处理器执行时实现上述水气交替注入过程中注入能力确定方法。
除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (10)
1.一种水气交替注入过程中注入能力确定方法，其特征在于，包括：
在预设时间内的每个预设间隔内：
根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；
将所述注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力；以及，
根据所述注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，通过下述方式预先确定：
为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件，根据所述边界条件求解模型，得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，所述二氧化碳扩散模型为下述方程：
上式(1)中，c为二氧化碳原油混相带中二氧化碳的浓度；x1为二氧化碳在毛细管中的位移；t为二氧化碳在毛细管中的流动时间；ω为二氧化碳在毛细管中的流速；D为二氧化碳与原油间综合扩散系数，DE＝Dm+kωω，DE为二氧化碳与原油间粘度差扩散系数，Dm为二氧化碳与原油间分子扩散系数，Kμ为二氧化碳与原油粘度差扩散实验系数，kω为二氧化碳与原油对流扩散实验系数，为混相带的粘度梯度，μo为原油粘度，μg为二氧化碳粘度，ξ为混相带等效长度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件，根据所述边界条件求解模型，得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，包括：
为预先建立的毛细管中二氧化碳扩散模型设置边界条件为：混相带与二氧化碳接触端二氧化碳的浓度为1，与原油接触端二氧化碳浓度为0，中部二氧化碳浓度为0.5，混相带边界上没有二氧化碳流入或流出；
设置根据所述边界条件求解模型得到二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系如下式(2)：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量，包括：
根据各流体是否处于毛细管的吼道中和所述毛细管的几何形状确定当前间隔内的总渗流阻力；
根据毛细管两端压差和所述总渗流阻力，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各流体是否处于毛细管的吼道中和所述毛细管的几何形状确定当前间隔内的总渗流阻力，包括：
根据下式(3)确定在第j个间隔内流体不处于吼道部分的渗流阻力F：
根据下式(4)确定在第j个间隔内流体处于吼道部分的渗流阻力F：
上式(3)和(4)中，a代表流体类型，a为g、λ、o或w，其中，g代表二氧化碳，λ代表混相带，o代表原油，w代表水；μ代表流体的粘度；x2代表流体不处于吼道部分在毛细管中的延伸长度；Rp代表毛细管半径；Lt代表毛细管的吼道长度，代表流体在毛细管吼道中的延伸长度；G代表单位长度流体的传导系数，R(x3)代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径；
将毛细管中各流体的处于和不处于吼道中的渗流阻力之和确定为总渗流阻力。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据毛细管两端压差和所述总渗流阻力，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量，包括：
利用下式(5)确定在第j个间隔内二氧化碳的注入量
或，利用下式(6)确定在第j个间隔内水的注入量
上式(5)和(6)中，Δp为毛细管两端压差；为第j个间隔内流体的总渗流阻力；pc为二氧化碳与水之间的毛管阻力，σw-g为二氧化碳与水之间的界面张力，θw-g为二氧化碳与水之间的接触角，Rp代表毛细管半径。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述毛细管的几何形状为：毛细管具有一个吼道，毛细管除吼道处外等径分布，毛细管的吼道对称分布，且吼道的半径均匀变化。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，包括：
根据下式(7)确定毛细管吼道的等效长度Xt：
上式(7)中，R(x3)代表代表吼道在距离吼道靠近注入端的端部的水平距离为x3处的半径，Vt代表吼道的体积，Rp代表毛细管半径，Rt代表吼道最窄处的半径，Lt代表毛细管的吼道长度；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：当确定二氧化碳的等效长度Xg与混相带的等效长度Xλ之和不大于毛细管注入端到所述毛细管吼道的最近距离Lc时，确定二氧化碳和混相带不处于吼道中，原油部分处于吼道中；当确定Xg≤Lc，Lc＜Xg+Xλ＜Lc+xt时，确定二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已进入吼道，原油后端处于吼道中；当确定Xg≤Lc，Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定二氧化碳不处于吼道中，混相带的前端已通过吼道，原油不处于吼道中；当确定Xg＞Lc，且Xg+Xγ＜Lc+xt时，确定二氧化碳前端处于吼道中，混相带全部处于吼道中，原油后端处于吼道中；当确定Lc＜Xg＜Lc+xt，且Xg+Xλ≥Lc+xt时，确定二氧化碳前端处于吼道中，混相带后端处于吼道中，原油不处于吼道中；当确定Xg≥Lc+xt时，确定二氧化碳部分处于吼道中，混相带和原油不处于吼道中；
在先注二氧化碳再注水的注入二氧化碳过程中：当确定水区的等效长度Xw小于或等于Lc时，确定水区不处于吼道中；当确定Lc＜Xw≤Lc+xt时，确定水区前端处于吼道中；当确定Xw＞Lc+xt时，确定水区前端已通过吼道。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度，包括：
根据当前间隔和之前间隔内的二氧化碳注入量确定二氧化碳总注入量；
根据下一间隔开始时间的混相带等效长度、毛细管半径和混相带中二氧化碳的浓度确定混相带中的二氧化碳总量；
根据二氧化碳总注入量和混相带中的二氧化碳总量确定二氧化碳体积，根据二氧化碳体积和毛细管的半径确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
10.一种水气交替注入过程中注入能力确定装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于在预设时间内的每个预设间隔内，根据毛细管的几何形状和当前间隔开始时间选定流体在毛细管中的等效长度，确定各流体是否处于毛细管的吼道中，根据各流体是否处于毛细管的吼道中、毛细管的几何形状、毛细管两端压差和预设参数的值，确定当前间隔内二氧化碳或水的注入量；
第二确定模块，用于将所述第一确定模块确定的注入量与毛细管两端压差的比值确定为当前间隔内毛细管注二氧化碳或水的注入能力；
第三确定模块，用于根据所述注入量确定二氧化碳流速，根据二氧化碳流速、截止当前间隔结束时的总注入时间和预先建立的二氧化碳原油混相带等效长度与二氧化碳流动时间及流速的关系，确定下一间隔开始时间的混相带等效长度；根据下一间隔开始时间的混相带等效长度确定下一间隔开始时间的二氧化碳等效长度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191105 |