CN111577243A - 一种油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，包括以下内容：通过岩心流动实验，得到了不同空气渗透率、注入量与聚合物浓度下岩心渗透率损失率；利用软件1stopt建立了渗透率损失率、注入量、聚合物浓度与空气渗透率四者之间内在联系的数理方程，评价一定注入量与注入聚合物浓度下聚合物对特定空气渗透率储层的伤害值。本发明的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，评价结果准确，为油田含聚污水回注提供了理论指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，属于油田开发领域。
背景技术
随着油田开发技术不断发展，聚合物驱油技术已经成为提高原油采收率的重要方法之一。对聚合物驱油技术来说，一方面，通过降低水和油的流度比，提高波及系数，从而大大提高了原油采油率与产量；另一方面，采出污水中因含有一定浓度的聚合物、原油、悬浮物、细菌等污染物，会对环境造成一定伤害。为了减少采出污水对环境的伤害以及节约水资源，用经除去或降低原油、悬浮物和细菌等污染物浓度后的污水来代替淡水进行回注是油田常用方法之一。
大量工作表明，聚合物驱采出液经处理过后的污水中仍然含有部分聚合物，将这种污水回注后，残余聚合物会对地层储层造成伤害。目前关系聚合物回注对储层的伤害研究普遍以定性分析为主，不能与油田实际注入量，空气渗透率与聚合物浓度有效的结合起来。
发明内容：
本发明的目的是建立一种油田回注污水中聚合物对储层伤害的评价方法。
为了实验以上方法，本发明所采用的方案是：一种油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，包括以下步骤：
1)按照油田地层水资料，模拟配制实验所用地层水；
2)使用所得地层水配制成浓度50、100、150、200mg/L聚合物溶液；
3)进行岩心流动实验，将所得溶液分别注入空气渗透率100、200、300、400、500mD的人造岩心中，计算渗透率损失率；
4)利用软件1stopt建立渗透率损失率、注入量、聚合物浓度与空气渗透率四者之间内在联系的数理方程；
5)利用所得到的方程评价一定注入量与注入聚合物浓度下聚合物对特定空气渗透率储层的伤害值与伤害程度，若渗透率损失率大于30％则聚合物对储层伤害较大，渗透率损失率超过50％则伤害严重。
步骤1)中所述地层模拟水矿化度为6778mg/L(NaCl:3.977g/L、KCl:0.020g/L、CaCl2:0.028g/L、MgCl2·6H2O:0.046g/L、NaHCO3:2.634g/L、Na2SO4:0.093g/L)。
步骤2)中所述聚合物为分子量300万的阴离子型聚丙烯酰胺。
步骤3)中岩心流动实验注入速度0.3mL/min，实验温度47℃。
步骤3)中岩心先用地层水注入进行渗透率损失率测定。
本发明的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，依据建立的数理模型对储层伤害进行了评价，评价结果准确，为油田含聚污水回注提供了理论指导。
本发明的优点是将油田实际注入量，空气渗透率与聚合物浓度有效的结合起来，实现了特定空气渗透率，注入量与聚合物浓度下储层伤害程度的评价。
附图说明
图1本发明的岩心流动实验装置示意图。
图2为本发明实验得到的注入量、聚合物浓度与渗透率损失率三维关系图；
其中：2-a：空气渗透率100mD；
2-b：空气渗透率200mD；
2-c：空气渗透率300mD；
2-d：空气渗透率400mD；
2-e：空气渗透率500mD。
图3为本发明得到的空气渗透率、注入量、聚合物浓度与渗透率损失率数理方程的拟合效果图。
具体实施方式
(1)将人造岩心置于80℃烘箱中烘干3h称干量后，紧接着抽饱和地层水后称量湿重，随后计算岩心孔隙体积与孔隙度，计算公式如式(1)与式(2)所示：
式中，PV：岩心孔隙体积，单位：cm3；
Φ：岩心孔隙度，单位：％；
m0：岩心初始质量，单位：g；
m1：岩心实验质量，单位：g；
A：岩心截面积，单位：cm3；
L：岩心长度，单位：cm；
ρ：注入水密度，单位：g/mL；
(2)使用图1所示的岩心流动实验装置进行地层水驱替实验，记录注入速度与注入压力值。实验是在温度为47℃，驱替速度控制在0.3mL/min条件下，在图1所示岩心流动实验装置上进行的。然后根据式(3)所示公式计算地层水驱时岩心渗透率，记为KW。
式中，K：渗透率，单位：mD；
q：注入速度，单位：mL/min；
μ：溶液黏度，单位：mPa·S；
L：岩心长度，单位：cm；
A：岩心截面积，单位：cm2；
P：压力表示数，单位：MPa；
(3)根据油田采出液的实际情况，选用分子量为300万的阴离子型聚丙烯酰胺聚合物，配制浓度分别为50、100、150、200mg/L的聚合物溶液；然后将每种浓度的聚合物溶液分别注入空气渗透率为100、200、300、400、500mD的人造岩心中后进行聚合物溶液驱替实验，实验条件与(2)中地层水驱替时条件相同。实验过程中每0.5PV(PV为岩心的孔隙体积)时记录注入速度与注入压力值，至3PV时停止注入，使用式(3)计算聚合物溶液驱替时岩心渗透率KP，然后再根据式(4)计算得到渗透率损失率d。
式中，d：渗透率损失率，单位：％；
KW：地层水驱岩心渗透率，单位：mD；
KP：聚合物驱岩心渗透率，单位：mD；
(4)使用软件Origin绘制得到渗透率损失率、注入量与空气渗透率的三维曲面图像(图2)，使用软件1stopt拟合得到了三者的数理方程。拟合方程形式与具体参数如式(5)与表(1)所示。
d(x1,x2)＝d0+a[1+erf(bx1+c)][1+erf(dx2+e)] (5)
式中，d：渗透率损失率，单位：％
x1：聚合物浓度，单位：mg/L
x2：聚合物注入量，单位：PV
表1不同空气渗透率下的数理方程拟合系数
由表1中R2(相关系数平方)的值可知，上述数理方程拟合效果较好，即渗透率损失率、聚合物浓度和注入量符合数理方程式(5)。
(5)使用软件1stopt拟合得到了当聚合物浓度及其注入量一定时，渗透率损失率与空气渗透率两者符合如式(6)形式的方程。
d(x3)＝d0+ax3+bx3 2+cx3 3+dx3 4+ex3 5 (6)
(6)虽然式(5)以岩心流动实验为基础，利用软件1stopt建立了渗透率损失率跟聚合物浓度及其注入量三者之间的关系，并对于油田污水回注具有一定的指导作用，但是是在固定空气渗透率时得到的，这显然无法准确地评价与预测空气渗透率变化时油田储层渗透率损失率情况。为此，在上述三维数理方程式(5)的基础上，试图建立渗透率损失率与空气渗透率、聚合物浓度及其注入量四者之间的四维数理方程式，以使渗透率损失率的数理方程这一理论模型能更加全面指导油田污水回注的实际操作。当空气渗透率变化时，设想渗透率损失率与空气渗透率、聚合物浓度及其注入量和四者之间应该符合方程式(7)所描述的形式的，即：
d(x1,x2,x3)＝d0+d(x1,x2)d(x3) (7)
(7)使用软件1stopt对数理方程式(7)进行拟合，得到了如图3所示拟合效果图(曲线部分为拟合结果)。由图3可知，岩心流动实验数据点大多数都在拟合线上，说明拟合效果较好，表明渗透率损失率与空气渗透率、聚合物浓度及其注入量四者之间的变化关系符合上述数理方程式，其具体表达式为(8)。
d＝-2.4873+0.0012[1+erf(0.6224x1-0.6501)][1+erf(0.0100x2-0.6007)]×(10.098+383.591x3-3.463x3 2+0.014x3 3-2.473×10-5x3 4+1.704×10-8x3 5)
R2＝0.9928 (8)
式中，d：渗透率损失率，单位：％；
x1：注入量，单位：PV；
x2：聚合物浓度，单位：mg/L；
x3：空气渗透率，单位：mD；
实施例1：
下面以大庆油田含聚污水回注为例，对本发明进行说明。表2为大庆油田2019-2025污水回注量与聚合物浓度情况，表3为渗透率损失率与伤害程度关系判断式。将表1中所示油田实际注入量与注入浓度代入到数理方程式(8)中，可计算得到在不同年份于不同空气渗透率下的储层伤害值，进而得到了伤害程度的评价与预测结果(如表4)。
表2油田污水回注量与聚合物浓度
表3渗透率损失率与伤害程度关系
由表4可知：从含聚污水回注开始至2019年，含聚污水中聚合物对空气渗透率100、200、300、400、500mD储层伤害值分别为8.37、7.31、5.80、3.33、4.03％。但是继续注含聚污水至2025年时，由于含聚污水中聚合物浓度达到180mg/L，聚合物对空气渗透率100、200、300、400、500mD储层伤害值分别为51.56、40.65、38.24、31.19、27.76％，对储层产生明显影响，尤其是对空气渗透率100mD储层伤害值达到了51.56％，属中等偏强伤害。
表4不同空气渗透率下不同年份储层的伤害值与伤害程度
Claims (7)
1.一种油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照油田地层水资料，模拟配制实验所用地层水；
(2)使用所得模拟地层水配制成聚合物浓度50、100、150、200mg/L的溶液；
(3)进行岩心流动实验，将所得溶液分别注入空气渗透率100、200、300、400、500mD的人造岩心中，计算渗透率损失率；
(4)利用软件1stopt建立渗透率损失率、注入量、聚合物浓度与空气渗透率四者之间内在联系的数理方程；
(5)利用所得到的方程评价一定注入量与注入聚合物浓度下聚合物对特定空气渗透率储层的伤害值与伤害程度，若渗透率损失率大于30％则聚合物对储层伤害较大，渗透率损失率超过50％则伤害严重。
2.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：所述聚合物为分子量300万的阴离子型聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：地层模拟水矿化度为6778mg/L(NaCl:3.977g/L、KCl:0.020g/L、CaCl2:0.028g/L、MgCl2·6H2O:0.046g/L、NaHCO3:2.634g/L、Na2SO4:0.093g/L)。
4.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：所用人造岩心空气渗透率为100、200、300、400、500mD，尺寸为Φ2.5cm×10cm。
5.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：所用人造岩心孔隙度20.79％-24.98％。
6.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：岩心流动实验注入速度0.3mL/min。
7.根据权利要求1所述的油田回注污水中聚合物对储层伤害评价方法，其特征在于：岩心流动实验温度47℃。
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|---|---|---|---|---|
| CN114002123A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种疏松低渗砂岩微粒运移实验方法 |
| CN114397228A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-26 | 西南石油大学 | 一种评价驱油用聚合物在地层长期运移性能的方法 |
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