一种考虑聚合物粘弹性的多油层注聚井注入能力评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种注聚井注入能力评价方法，尤其涉及一种使用聚合物驱开发油田 过程中考虑聚合物粘弹性的多油层注聚井注入能力评价方法。
【背景技术】
[0002] 目前，聚合物驱已经成为陆上高含水期油田提高采收率的主要技术，同时也成为 海上油田提高采收率的重要手段。在聚合物驱大规模工业化应用过程中，逐渐暴露出一些 技术问题，其中突出的一个问题是：注聚井严重堵塞，致使注入压力不合理地急剧上升，导 致注入能力严重下降，注聚井无法按配注比完成配注，甚至停注。因此，如何准确地评估注 聚井注入压力和注入能力，是影响聚合物驱开发效果和整体经济效益的关键问题之一，在 保证渤海稠油油田早期聚合物驱的实施方面尤为重要。
[0003] 应用于聚合物驱的聚合物溶液属于非牛顿流体，油层属于岩石多孔介质，在研究 非牛顿流体在多孔介质内的流变行为时，一般将非牛顿流体假定为幂率流体。但近年来的 研究发现，聚合物溶液在地下岩石多孔介质中流动时表现出了复杂的流变行为，随着流动 速率的增加，进行着从牛顿流体到剪切稀化再到剪切增稠流变行为的转变，即不仅表现出 粘性效应，还表现出一定的弹性效应。但现有技术中尚未发现考虑聚合物溶液粘弹性效应 的注聚井注入能力评价方法，导致不能准确地评估注聚井的注入压力和注入能力。
[0004] 此外，油藏可能为多层油藏，多油层具有非均质性特点，现有技术中也尚未发现考 虑多层油藏合注模式下的注聚井注入能力评价方法，同样导致不能准确地评估注聚井的注 入压力和注入能力。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种同时考虑聚合物粘弹性和多油层特点的 注聚井注入能力评价方法，可快速准确评价注聚井注入能力，指导注聚井合理配注，防止地 层堵塞和停注等问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种考虑聚合物粘弹性的多油层注 聚井注入能力评价方法，其包括以下步骤：
[0007] 1)建立聚合物溶液在岩石多孔介质内渗流时的有效剪切速率模型；
[0008] 2)建立聚合物溶液粘弹性视粘度模型；
[0009] 3)给出注聚井聚合物驱注入能力评价模型的建立条件；
[0010] 4)根据步骤3)给出的模型建立条件，建立用于评价多层油藏合注模式下注聚井 注入能力的多层油藏注聚井地质模型，并给出其模型参数；
[0011] 5)根据步骤3)给出的模型建立条件以及步骤4)给出的多层油藏注聚井地质模 型，建立注聚井的流动控制方程、各个油层的渗流控制方程和注聚井与各个油层接触面连 续性方程；
[0012] 6)根据步骤3)给出的模型建立条件和步骤4)给出的多层油藏注聚井地质模型， 列出注聚井和多个油层的边界条件；
[0013] 7)将步骤4)给出的模型参数代入步骤1)和步骤2)得到的有效剪切速率模型和 聚合物溶液粘弹性视粘度模型中、将步骤6)的注聚井和各油层边界条件代入步骤5)建立 的注聚井流动控制方程、各油层渗流控制方程和注聚井与各油层接触面连续性方程中，联 合成立方程组，在不同的注聚井注入压力下求解注聚井内聚合物溶液的流动速度U irell和各 个油层内聚合物溶液的渗流速度Uras;
[0014] 8)根据步骤7)的求解结果，计算得到注入量Q和注入强度q，由注入强度q评价 多层油藏合注模式下注聚井的注入能力；注入强度q越大，注聚井的注入能力越强。
[0015] 所述步骤1)中的有效剪切速率模型为：
[0016]
[0017] 式中，为聚合物溶液在岩石多孔介质内渗流时的有效剪切速率；c为聚合物 溶液有效剪切速率常数，与岩石多孔介质的渗透率和孔隙度相关，本实施例取1 ;ηι为聚合 物溶液剪切稀化指数；为聚合物溶液在岩石多孔介质内的渗流速度；k为岩石多孔介质 渗透率；k"为聚合物溶液相对渗透率；S wS聚合物溶液饱和度；私为岩石多孔介质孔隙度。
[0018] 所述步骤2)中聚合物溶液粘弹性视粘度模型包括聚合物溶液在注聚井内流动时 的剪切稀化视粘度y app,TOll和聚合物流经岩石多孔介质时的粘弹性视粘度μ app,ras，其中：
[0021] 式中，μ "为聚合物溶液极限剪切粘度；μ。为聚合物溶液零剪切粘度；λ i、λ 2分 别为聚合物溶液剪切稀化常数和剪切增稠常数；f为聚合物溶液剪切速率；α为经验常数， 一般取2 ;η2为聚合物溶液剪切增稠指数；μ _为剪切降解发生前聚合物溶液粘度的最高 值；为注入流体的松弛时间；e为自然对数。
[0022] 所述步骤3)中的模型建立条件具体包括：
[0023] ①考虑聚合物溶液的粘弹效应；
[0024] ②考虑注聚井井筒内流动与油层内渗流的耦合；
[0025] ③假定单个油层均质、等厚、各向同性；
[0026] ④裸眼完井，注聚井为水动力完善井，忽略表皮效应；
[0027] ⑤注聚井底端封闭，忽略注聚井底端的球面向心流；
[0028] ⑥假定各油层内渗流为平面径向稳定流，流动过程忽略重力及毛管力的影响；
[0029] ⑦假定井筒内流动及油层内渗流为单相流，聚合物溶液流体含水和聚合物两种组 分，且水和聚合物完全混溶；
[0030] ⑧假定注入的聚合物溶液为微可压缩流体；
[0031] ⑨忽略聚合物在多孔介质表面的吸附滞留所引起的油层渗透率下降；
[0032] ⑩忽略聚合物在岩石多孔介质中渗流时的降解；
[0033] 假定井筒内流动及油层内渗流过程均为等温过程；
[0034] 不考虑各油层之间的层间越流。
[0035] 所述步骤4)中建立的多层油藏注聚井地质模型为从下到上依次排列的水平、均 质、等厚圆形的多个油层，各油层均属于岩石多孔介质，上下封闭，外边界为定压边界；注聚 井同时穿过多个油层的圆心，注聚井底端封闭，聚合物溶液由注聚井入口端定压注入；所述 多层油藏注聚井地质模型的模型参数为：注聚井半径R w，注聚井深度h，注聚井注入压力Pw， 各个油层半径I，油层厚度Ii1，油层边界压力匕，注入流体的松弛时间τ "，油层渗透率h， 聚合物溶液相对渗透率匕^，油层孔隙度術，其中，i = 1，2,......，分别表示第i油层。
[0036] 所述步骤5)中建立的注聚井内聚合物溶液流动控制方程为：
[0044] 上述各式中，P为聚合物溶液的密度，UirellS注聚井4内聚合物溶液的流动速度， Uras, i为第i个油层内聚合物溶液的渗流速度，P TO11为注聚井4内聚合物溶液的压力，p ras, i 为第i个油层内聚合物溶液的压力，T为聚合物溶液的温度。
[0045] 所述步骤6)中得到的注聚井边界条件为：
[0046] Pweii= P w(z = h,0 ^ r ^ Rw)
[0047] Uwell= 0(z = 0,0 ^ r ^ Rw)
[0048] 多个油层的边界条件为：
[0053] 所述步骤8)中注入量Q的计算公式为：
[0054] Q = π Rw2Uwell (z = h，0 彡 r 彡 Rw)
[0055] 注入强度q的计算公式为：
[0057] 采用有限元方法分析求解所述步骤7)中的方程组。
[0058] 注入的聚合物溶液为聚丙烯酰胺溶液。
[0059] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提出了一种考虑聚合 物粘弹性的多油层注聚井注入能力评价方法，通过引入定量化表征聚合物粘弹性的聚合物 溶液视粘度的计算公式，并耦合注聚井内流动和油层多孔介质内渗流条件，同时考虑多油 层非均质性特点，建立多层油藏合注模式下注聚井注入能力评价模型，实现对注聚井注入 能力的准确定量评价，从而指导油田开发过程中注聚井的合理配注，防止地