CN111335857A - 聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置及方法。所述实验评价装置包括一封闭腔体；封闭腔体的上盖上设有若干通孔，用于模拟开采井网，每个通孔表示油藏的一个井位；上盖上布置有若干含油饱和度监测电极，含油饱和度监测电极嵌入至封闭腔体的内部。与现有方法相比，本发明基于聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置的监测方法够考虑油藏工程方面的井网井型、注入量配比、交替注入方式等对均衡驱替效果的影响，通过将实验测得的电阻率，输入基于Archie公式的后处理软件获得各监测点的含油饱和度，而后代入计算得到泰尔指数值作为评价不同驱替方案均衡驱替程度的指标，泰尔指数越小，驱替越均衡。

Description

聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置及方法

技术领域

本发明涉及一种聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置及方法，属于化学驱提高采收率技术领域。

背景技术

为提高海上非均质油藏聚合物驱的驱油效果，聚合物驱均衡驱替是综合利用油藏工程和渗流力学方法提高聚合物驱效果，一般通过井网井型、化学剂注入方式调整可以提高驱替均衡程度，然而目前没有现成的指标评价聚合物均衡驱替程度。由于聚合物扩散和弥散作用，导致可视化模型的聚合物驱驱替前缘模糊不清，使前缘实时监测十分困难；因此，实时反映聚合物驱过程中含油饱和度剖面和驱替前缘动态和波及程度，对聚合物驱持续高效开发意义重大，亟待提出聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价方法及实验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置及方法，本发明能够考虑油藏非均质性、井网形式(五点井网/九点井网/排状井网)和井型(水平井/直井)的变化，并能够实现对含油饱和度的实时监测，然后结合泰尔指数达到评价聚合物驱均衡驱替效果的目的。

本发明提供的聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置，包括一封闭腔体；

所述封闭腔体的上盖上设有若干通孔，用于模拟开采井网，每个通孔表示油藏的一个井位；

所述上盖上布置有若干含油饱和度监测电极，所述含油饱和度监测电极嵌入至所述封闭腔体的内部，以监测所述封闭腔体内的模拟地层的含油饱和度。

上述的实验评价装置中，所述开采井网可为五点井网、反九点井网或行列式井网，还可模拟不同井型：水平井或垂直井。

上述的实验评价装置中，所述封闭腔体内填充石英砂或预压实化学胶结砂岩岩心以模拟地层，可为非均质地层。

上述的实验评价装置中，所述含油饱和度监测电极呈阵列状均匀布置。

上述的实验评价装置中，所述含油饱和度监测电极为电阻率仪，

可由电阻率与含油饱和度之间的关系得到各监测点的含油饱和度。

上述的实验评价装置中，所述上盖可为可视化玻璃或钢板，驱替过程中，压力较小时采用所述可视化玻璃可观察到驱替动态，压力较大采用所述钢板。

具体地，利用所述实验评价装置进行聚合物驱均衡驱替前缘监测时，可按照下述步骤进行：

1)在所述实验评价装置中的所述封闭腔体内填充砂体或预压实岩心得到模拟地层；

2)根据目标开采井网在所述封闭腔体的上盖上选择相应的所述通孔作为注采井；

3)在所述封闭腔体的上盖上布置所述含油饱和度监测电极，并嵌入至所述模拟地层的内部；

4)对所述模拟地层依次进行饱和水和饱和油；

5)进行聚合物驱替实验，包括水驱、聚合物驱以及后续水驱三个阶段，得到各监测点的含油饱和度，进而得到含油饱和度的分布。

上述的实验评价方法中，所述含油饱和度监测电极为电阻率仪时，根据所述模拟地层的含油饱和度与电阻率之间的关系，得到各监测点的含油饱和度，可在驱替实验之前测定模拟地层的电阻率，以得到模拟地层含油饱和度和电阻率之间的关系，这是由电阻率反求含油饱和度的依据。

由所述电阻率仪测得的电阻率，可通过基于Archie公式的后处理软件得到各监测点的含油饱和度，然后可通过origin软件插值得到含油饱和度剖面，由此可以看出油藏的波及状况(各区块采出程度)，从而可判断聚合物驱的均衡动态。

上述的实验评价方法中，根据监测得到的含油饱和度得到泰尔指数，所述泰尔指数越小，则表示聚合物驱替越均衡；经本发明实验结果表明，泰尔指数指标和采收率指标具有良好的一致性。

泰尔指数是经济学上衡量个体之间或者地区间差距(或称不平等度)的指标，本发明引入泰尔指数表征化学驱的均衡程度，以油藏各区块采出程度作为研究对象或指标，进而研究各区块驱替均衡程度的差异性。

具体地，所述泰尔指数按照式(1)计算得到：

式(1)中，T为泰尔指数，0～1；n为油藏注采受效单元总数(如一个渗透条带作为一个受效单元)；R_i为第i个受效单元采出程度；

为所有受效单元采出程度平均值；

其中，所有受效单元采出程度平均值按照式(2)计算得到：

受效单元采出程度按照式(3)计算得到：

式(3)中，S_o为油藏原始含油饱和度；

为第i个受效单元的当前平均含油饱和度。

本发明聚合物驱均衡驱替前缘监测实验装置可以模拟不同的储层非均质条件和井网井型条件，适时反应聚合物驱过程中的含油饱和度剖面和驱替前缘动态。水驱过程中驱替前缘不明显，含油饱和度监测方法可以准确的刻画水驱的前缘动态，聚合物驱过程中可视化平板模型可清晰看到聚合物的驱替前缘，可作为对含油饱和度监测方法的补充。

本发明聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价方法，综合考虑了油藏非均质性、井网井型、化学剂注入方式等复杂因素条件，实现了聚合物驱前缘和剩余油分布的精细描述。与现有方法相比，本发明方法够考虑油藏工程方面的井网井型、注入量配比、交替注入方式等对均衡驱替效果的影响，通过将实验测得的电阻率，输入基于Archie公式的后处理软件获得各监测点的含油饱和度，而后代入计算得到泰尔指数值作为评价不同驱替方案均衡驱替程度的指标，泰尔指数越小，驱替越均衡。

附图说明

图1为本发明聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置的实物图(左图)和结构示意图(右图)。

图2为五点井网聚合物驱后的含油饱和度分布。

图3为反九点井网聚合物驱后的含油饱和度分布。

图4为排状井网聚合物驱后的含油饱和度分布。

图中各标记如下：

1上盖、2，3通孔、4下盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，为本发明提供的聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置，包括一封闭腔体，其上盖1为可视化平板，相对设置的是下盖4。上盖1上均匀布置81个通孔2(图中只示出部分)，这些通孔呈9×9的阵列布置。电阻率仪插入至通孔2中并嵌入至封闭腔体的内部，用于监测聚合物驱过程中模拟地层的电阻率。上盖1上还设有9个模拟开采井网的通孔3，可模拟五点井网、反九点井网或行列式井网等井网模式，水平井或直井等井型。

具体地，采用尺寸是45cm×45cm×2.5cm的封闭腔体进行聚合物驱均衡驱替效果的评价，通过电极反演平板的含油饱和度，从而反应聚合物驱后的剩余油分布状态。

实验材料：实验用油，使用渤海目标油田提供原油配置模拟油，粘度为17mPa·s；实验用水，模拟地层水矿化度为1700mg/L；聚合物使用中高分子量聚合物3640，分子量1000×10⁴g/mol，配制成浓度为1200mg/L的聚合物浓度，该聚合物溶液在地层条件下的粘度为39.4mPa·s。

实验过程如下：

1)模拟非均质地层，采用不同粒径的砂粒压制高、中、低渗三个条带，相应的水测渗透率目标值分别为1.9D、2.6D与3.1D：即将40～70目、70～140目、100～200目三种目数的石英砂分别装入三个条带填入二维可视化平板模型，刮平压实。

3)模型抽真空，饱和地层水及饱和油。

4)连接整个驱替设备，通过合注合采的方式进行驱替实验。

5)驱替时，首先水驱至含水率为80％，再注入0.6PV的聚合物，最后水驱至含水率为98％时停止注入。

实验之前通过埋有电极的一维填砂管得到含油饱和度和电阻率的关系，将这个关系作为实验测得的电极反求含油饱和度的依据。

上述驱替过程中，通过电阻率仪获得81个监测点处的电阻率，然后基于电阻率与含油饱和度之间的关系，利用阿尔齐公式换算得到各个监测点处的含油饱和度，然后利用origin软件中插值命令得到含油饱和度剖面，即通过等高线绘图软件呈现出来，图2-图4分布为五点井网、反九点井网和排状井网聚合物驱后的含油饱和度分布，可以看出，驱替液在油藏中的波及状况及剩余油分布，据此进一步判断聚合物驱的均衡驱替程度。

为了进一步量化几组井网的均衡性，通过泰尔指数作为研究指标，进而比较其均衡程度。

泰尔指数按照式(1)计算得到：

式(1)中，T为泰尔指数，0～1；n为油藏注采受效单元总数(本实施例中每个渗透条带对应一个注采受效单元，即n＝3)；R_i为第i个受效单元采出程度；

为所有受效单元采出程度平均值。

其中，所有受效单元采出程度平均值按照式(2)计算得到：

每个受效单元采出程度按照式(3)计算得到：

式(3)中，S_o为油藏原始含油饱和度；

为第i个受效单元的当前平均含油饱和度；

本实验中主要基于三层非均质条带，即n为3，各参数如表1中所示(

指的是第i个渗透率条带含油饱和度的平均值，每个渗透条带布置27个电极检测点，即这27个电极监测点处的含油饱和度的平均值)，将高、中、低三种地层分为三个区块，通过上述公式最终计算得出五点井网、反九点井网、排状井网得泰尔指数分别为0.001、0.0013和0.0015。

由于泰尔指数指标和采收率指标具有良好的一致性，泰尔指数越小，则表示聚合物驱替越均衡，可知，五点井网在该地层条件下的均衡程度最高，波及效果最好，并且对低渗得动用程度高于其它两种形式井网。最终采收率五点井网为87.31％，相比其他井网都有优势。

表1海上非均质油田聚合物驱基本参数

Claims (10)

1.一种聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价装置，包括一封闭腔体；

所述封闭腔体的上盖上设有若干通孔，用于模拟开采井网，每个通孔表示油藏的一个井位；

所述上盖上布置有若干含油饱和度监测电极，所述含油饱和度监测电极嵌入至所述封闭腔体的内部。

2.根据权利要求1所述的实验评价装置，其特征在于：所述开采井网为五点井网、反九点井网或行列式井网。

3.根据权利要求1或2所述的实验评价装置，其特征在于：所述封闭腔体内填充砂体或预压实岩心以模拟地层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的实验评价装置，其特征在于：所述含油饱和度监测电极呈阵列状均匀布置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的实验评价装置，其特征在于：所述含油饱和度监测电极为电阻率仪。

6.一种聚合物驱均衡驱替前缘监测实验评价方法，包括如下步骤：

1)在权利要求1-5中任一项所述实验评价装置中的所述封闭腔体内填充砂体或预压实岩心得到模拟地层；

2)根据目标开采井网在所述封闭腔体的上盖上选择相应的所述通孔作为注采井；

3)在所述封闭腔体的上盖上布置所述含油饱和度监测电极，并嵌入至所述模拟地层的内部；

4)对所述模拟地层依次进行饱和水和饱和油；

5)开展聚合物驱实验，得到各监测点的含油饱和度，进而得到含油饱和度的分布。

7.根据权利要求6所述的实验评价方法，其特征在于：所述含油饱和度监测电极为电阻率仪时，根据所述模拟地层的含油饱和度与电阻率之间的关系，得到各监测点的含油饱和度。

8.根据权利要求6或7所述的实验评价方法，其特征在于：根据监测得到的含油饱和度得到泰尔指数，所述泰尔指数越小，则表示聚合物驱替越均衡。

9.根据权利要求8所述的实验评价方法，其特征在于：所述泰尔指数按照式(1)计算得到：

式(1)中，T为泰尔指数，0～1；n为油藏注采受效单元总数；R_i为第i个受效单元采出程度；

为所有受效单元采出程度平均值；

其中，所有受效单元采出程度平均值按照式(2)计算得到：

每个受效单元采出程度按照式(3)计算得到：

式(3)中，S₀为油藏原始含油饱和度；

为第i个受效单元的当前平均含油饱和度。

10.权利要求1-5中任一项所述实验评价装置在聚合物驱均衡驱替前缘监测中的应用。

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