CN1912340A - 聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法 - Google Patents

Abstract

聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法，属于油藏工程领域。针对数值模拟全过程采用一个数学模型，存在误差积累，中后期预测误差较大的问题，本发明的聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法根据通过水动力学、油藏工程基本理论和现场实践经验，建立起了一种反映聚合物驱油全过程的聚合物驱含水率变化规律的预测模型。反映出了聚合物驱油不同机理的五个阶段，即注聚初期、注聚见效阶段、低含水稳产阶段、含水回升阶段和后续水驱阶段。与数值模拟预测开发规律相比较，本发明的分阶段进行综合含水预测符合率高。分阶段采用不同的数学模型进行综合含水变化预测，不存在误差积累，聚驱各阶段综合含水符合程度均较高。

Description

聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法

技术领域

本发明属于油藏工程领域，主要针对聚合物驱不同阶段的综合含水而研究的一项油藏工程预测方法。

背景技术

大庆油田随着聚合物驱工业化开采规模不断扩大及部分区块完成聚驱全过程，已经形成一套较成熟的聚合物驱开发技术和调整方法，对聚驱开发指标变化规律有了一个基本认识。已开展的主要工作是使用数值求解的方法研究聚合物驱开采的变化规律，对基础理论的推导的研究较少。数值模拟全过各程采用一个数学模型，存在误差积累，中后期预测误差较大。

发明内容

本发明综合利用渗流力学和油藏工程的基本理论对聚合物驱油田开采的变化规律进行研究，建立起聚合物驱综合含变化规律的预测模型，提供一种聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法，以克服数值模拟全过各程采用一个数学模型，存在误差积累，中后期预测误差较大的问题。

本发明的聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法将聚驱全过程分为注聚初期阶段→注聚见效阶段→低含水稳产阶段→含水回升阶段→后续水驱阶段，分阶段建立了综合含水预测模型，各阶段综合含水的表达式为：

一、注聚初期阶段：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r_P}{r_w}}[\frac{p_i-p_w+\mathrm{\Δp}}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_P}^{n-1})];$

二、注聚见效阶段：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-r^{-1})];$

三、低含水稳产阶段：

$f_w=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_{w}Q\ln \frac{L-r}{r_w}}[p_i-p_w+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-r^{-1})-\frac{{\mathrm{\μ}}_{1}Q}{2\mathrm{\π}{k}_{1}h}{f}_{\mathrm{rr}}\ln \left(\frac{r_1}{r_w}\right)];$

四、含水回升阶段：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w{f}_{\mathrm{rr}}\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_1}^{-1})];$

五、后续水驱阶段：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{{\mathrm{\μ}}_1{k}_{\mathrm{rw}}}{k_1{\mathrm{\μ}}_w};$

其中，Q_w：产水量，m³/d；Q：产液量，m³/d；L：注采井距，m；r_p：段塞移动的距离，m；r_w：油井半径，m；r_e：泻油半径，m；k：油层渗透率，μm²；h：油层厚度，m；k_rn：水相的相对渗透率，μm²；μ_p：聚合物溶液粘度，mPa·s；μ_w：水相有效渗粘度，mPa·s；k_e：幂律流体的有效渗透率，μm²；μ_e：幂律流体的有效渗粘度，mPa·s；N：幂律指数；p_i：注水井井底压力，MPa；p_r聚合物前缘上的压力，MPa；P_w：油井出口端的压力，MPa；Δp：注入压力上升值，MPa。

本发明的聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法根据通过水动力学、油藏工程基本理论和现场实践经验，建立起了一种反映聚合物驱油全过程的聚合物驱含水率变化规律的预测模型。反映出了聚合物驱油不同机理的五个阶段，即注聚初期、注聚见效阶段、低含水稳产阶段、含水回升阶段和后续水驱阶段。明确了不同阶段综合含水变化的主要影响因素，地下流体(前置水驱段塞、聚合物前缘、聚合物段塞、后续注水)的作用机理。总结出了注入速度、油层厚度、渗透率、孔隙度对聚合物驱综合含水及开发效果的影响。注入速度越低，相应的开采时间越长，注入速度越高，开采时间越短；注入速度对阶段采油量影响较大，不同的注入速度对区块产量高峰期影响较大，注入速度相对较低时，相应产量高峰较低，但高峰期延续较长，有利于区块的稳产。注入速度对最终采收率影响不大。油层厚度大含水率漏斗降低高峰期拖后，油层厚度小含水率漏斗降低高峰期来得快，但漏斗的张开度较厚油层的要小。渗透率大的含水率漏斗降低高峰值小，渗透率小含水率漏斗降低高峰值要大些，但漏斗的张开度基本相同。孔隙度越大的含水率漏斗降低高峰值越小，孔隙度小含水率漏斗降低高峰值要大些，孔隙度小的油层含水率漏斗下降的要快。

与数值模拟预测开发规律相比较，本发明的分阶段进行综合含水预测符合率高。分阶段采用不同的数学模型进行综合含水变化预测，不存在误差积累，聚驱各阶段综合含水符合程度均较高，而数值模拟全过各程采用一个数学模型，存在误差积累，中后期预测误差较大。

附图说明

图1为大庆油田萨北开发区北二区西东区数值模拟结果与现场数据对比图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式根据聚合物驱油段塞前缘的逐渐推进，表现出不同的动态变化特点，将聚驱全过程分为五个阶段，分阶段建立了综合含水预测模型。

第一阶段为聚合物小段塞推进的注聚初期阶段。

根据马斯凯特经验公式，确定注入压力上升值和注入量的关系：

$\mathrm{\Δp}=\frac{{\mathrm{Q\μ}}_P}{2\mathrm{\πkh}}\ln \frac{r_p}{r_w}$

注聚初期的小段塞聚合物溶液区的流体的渗流规律符合广义达西定律：

$\stackrel{\→}{V}=-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_a}\▿\stackrel{\→}{p}=-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_e{V}^{n-1}}\▿\stackrel{\→}{p}$

该方程是非线性的，在普通情况下求得上述方程组的解析解是很困难的。为了求得近似的解析结果，可将方程进行线性化。Ikoku、Ramey(1980)作了如下近似：在径向流中流量Q不随距离变化(稳态流量假设)。按此假设则有：

$-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_e}\frac{\∂p}{\∂r}=V^n={\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πrh}}\right)}^n.$

积分从而确定聚合物溶液小段塞的注入压力降落与产量的关系：

$p_r-p_i=-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{1-n}-R_w^{1-n}).$

段塞前缘到生产井口的流体由聚合物溶液的运行规律，得出由段塞前缘到生产井口的压力降落与采油井端产水量的关系：

$Q_w=-\frac{2\mathrm{\π}{k}_{w}h}{{\mathrm{\μ}}_w}(p_r-p_w)\ln \frac{L-r_p}{r_w}.$

由上面两式可得综合含水的表达式分别为：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r_P}{r_w}}[\frac{p_i-p_w+\mathrm{\Δp}}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_P}^{n-1})],$

Q_w：产水量，m³/d；

Q：产液量，m³/d；

L：注采井距，m；

r_p：段塞移动的距离，m；

k_e：幂律流体的有效渗透率，μm²；

μ_e：幂律流体的有效渗粘度，mPa·s；

N：幂律指数；

p_i：注水井井底压力，MPa；

p_r：聚合物前缘上的压力，MPa；

P_w：油井出口端的压力，MPa；

Δp：注入压力上升值，MPa。

第二阶段综合含水下降阶段随着聚合物溶液的逐步推进，注入压力趋于稳定，综合含水的表达式：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-r^{-1})].$

第三阶段综合含水稳定阶段可分为3个区域，左边1区为后续水驱，中间2区为聚合物溶液区，右边3区为前期注入水和油两相区。考虑聚合物溶液的粘滞效应、粘弹性效应以及渗透率降低引起的压力降，引用残余阻力系数f_rr，以及后续水的压力降落，得出综合含水的表达式：

$f_w=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_{w}Q\ln \frac{L-r}{r_w}}[p_i-p_w+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-r^{-1})-\frac{{\mathrm{\μ}}_{1}Q}{2\mathrm{\π}{k}_{1}h}{f}_{\mathrm{rr}}\ln \left(\frac{r_1}{r_w}\right)].$

第四阶段综合含水回升阶段主要考虑虑聚合物的吸附和滞留效应引起的渗透率降低，表达式为：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{khk}}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w{f}_{\mathrm{rr}}\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_1}^{-1})].$

第五阶段后续水驱阶段聚合物溶液基本采完，地层中只存在后续水驱和残余油；根据聚合物溶液的运动规律，综合含水的表达式为：

$f_w=\frac{Q_W}{Q}=\frac{{\mathrm{\μ}}_1{k}_{\mathrm{rw}}}{k_1{\mathrm{\μ}}_w}.$

具体实施方式二：依据上述数学模型对大庆油田萨北开发区北二区西部东块的全过程综合含水进行了预测。数值模拟结果与油田现场数据对比结果见图1。该区块注聚合物开采的时间大概为8年左右。后期的含水率达到95％左右，已属于特高含水期。含水率曲线比较完整的经历注聚合物初期短暂的含水上升、中期的含水先下降后缓慢上升以及后续水驱阶段的平缓上升阶段。从图中可以看出模型的数值模拟结果和现场数据吻合的比较好。

Claims (1)

1、聚合物驱分阶段综合含水油藏工程预测方法，其特征在于所述方法将聚驱全过程分为注聚初期阶段→注聚见效阶段→低含水稳产阶段→含水回升阶段→后续水驱阶段，分阶段建立了综合含水预测模型，各阶段综合含水的表达式为：

一、注聚初期阶段：

$f_w=\frac{Q_w}{Q}=\frac{2\mathrm{\πkh}{k}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r_p}{r_w}}[\frac{p_i-p_w+\mathrm{\Δp}}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_p}^{n-1})];$

二、注聚见效阶段：

$f_w=\frac{Q_w}{Q}=\frac{2\mathrm{\πkh}{k}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-r^{n-1})];$

三、低含水稳产阶段：

$f_w=\frac{2\mathrm{\πkh}{k}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w\ln \frac{L-r}{r_w}}[p_i-p_w+\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_p}^{n-1})-\frac{{\mathrm{\μ}}_{1}Q}{2\mathrm{\π}{k}_{1}h}{f}_{\mathrm{rr}}\ln \left(\frac{r_1}{r_w}\right)];$

四、含水回升阶段：

$f_w=\frac{Q_w}{Q}=\frac{2\mathrm{\πkh}{k}_{\mathrm{rw}}}{{\mathrm{\μ}}_w{f}_{\mathrm{rr}}\ln \frac{L-r}{r_w}}[\frac{p_i-p_w}{Q}-\frac{k_e}{{\mathrm{\μ}}_p}{\left(\frac{Q}{2\mathrm{\πh}}\right)}^n(n-1)(r_w^{n-1}-{r_1}^{-1})];$

五、后续水驱阶段：

$f_w=\frac{Q_w}{Q}=\frac{{\mathrm{\μ}}_1{k}_{\mathrm{rw}}}{k_1{\mathrm{\μ}}_w};$

其中，Q_w：产水量，m³/d；Q：产液量，m³/d；L：注采井距，m；r_p：段塞移动的距离，m；r_w：油井半径，m；r_e：泻油半径，m；k：油层渗透率，μm²；h：油层厚度，m；k_rw：水相的相对渗透率，μm²；μ_p：聚合物溶液粘度，mPa.s；μ_w：水相有效渗粘度，mPa·s；k_e：幂律流体的有效渗透率，μm²；μ_e：幂律流体的有效渗粘度，mPa·s；N：幂律指数；p_i：注水井井底压力，MPa；p_r聚合物前缘上的压力，MPa；p_w：油井出口端的压力，MPa；Δp：注入压力上升值，MPa。