一种考虑聚合物粘弹性的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，导致不能对注聚井的注入压力和注入能力做出准确评估。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑聚合物粘弹性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。
[0005] 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注聚井注 入能力评价方法，其包括以下步骤：
[0006] 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；
[0007] 2)建立聚合物溶液粘弹性视粘度模型；
[0008] 3)给出注聚井聚合物驱注入能力评价模型的建立条件；
[0009] 4)根据步骤3)给出的模型建立条件，建立用于评价注聚井注入能力的单油层注 聚井地质模型，并给出其模型参数；
[0010] 5)根据步骤3)给出的模型建立条件以及步骤4)给出的单油层注聚井地质模型， 建立注聚井的流动控制方程、油层的渗流控制方程和注聚井与油层接触面连续性方程；
[0011] 6)根据步骤3)给出的模型建立条件和步骤4)给出的单油层注聚井地质模型，列 出注聚井和油层的边界条件；
[0012] 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)的注聚井和油层边界条件代入步骤5)建立的 注聚井流动控制方程、油层渗流控制方程和注聚井与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Ulrell和油层内聚 合物溶液的渗流速度Uras;
[0013] 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 注聚井的注入能力；注入强度q越大，表示注聚井的注入能力越强。
[0014] 所述步骤1)中的有效剪切速率模型为：
[0015]
[0016] 式中，}~// 73眾贫物浴'撒仕君右多札开质円疹沭W的令双剪切速率；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，取1 ;1^为聚合物溶液剪 切稀化指数；Uras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；SwS聚合物溶液饱和度；识为岩石多孔介质孔隙度。
[0017] 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μ apPiTOll和聚合物流经岩石多孔介质时的粘弹性视粘度μ aPw其中：
[0020] 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；$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。
[0021] 所述步骤3)中的模型建立条件具体包括：
[0022] ①考虑聚合物溶液的粘弹效应；
[0023] ②考虑注聚井井筒内流动与油层内渗流的耦合；
[0024] ③假定油层均质、等厚、各向同性；
[0025] ④裸眼完井，注聚井为水动力完善井，忽略表皮效应；
[0026] ⑤注聚井底端封闭，忽略注聚井底端的球面向心流；
[0027] ⑥假定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；
[0028] 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；
[0029] ⑧假定注入的聚合物溶液为微可压缩流体；
[0030] ⑨忽略聚合物在岩石多孔介质表面的吸附滞留所引起的油层渗透率下降；
[0031] ⑩忽略聚合物在岩石多孔介质中渗流时的降解；
[0032] ?假定井筒内流动及油层内渗流过程均为等温过程。
[0033] 所述步骤4)中建立的单油层注聚井地质模型为水平均质等厚圆形油层，在圆形 油层中心位置钻有直达油层底部的注聚井，由注聚井入口端定压注入聚合物溶液，注聚井 底端封闭，油层为岩石多孔介质，上下封闭，外边界为定压边界；所述单油层注聚井地质模 型的模型参数为：注聚井半径Rw，油层半径艮，油层厚度h，注聚井注入压力Pw，油层边界压 力Py油层渗透率k。
[0034] 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：
[0035]
[0036] 油层内聚合物溶液渗流控制方程为：
[0037]
[0038] 注聚井与油层接触面连续性方程为：
[0039] PweIi= P res (r = Rw, 0 ^ z ^ h)
[0040] Uwell = u res (r = Rw, 0 ^ z ^ h)
[0041] 上述各式中，P为聚合物溶液密度，Uirell为注聚井内聚合物溶液的流动速度，u _ 为油层内聚合物溶液的渗流速度，PirellS注聚井内聚合物溶液压力，P 为油层内聚合物溶 液压力，T为聚合物溶液温度。
[0042] 所述步骤6)中得到的注聚井边界条件为：
[0043] Pweii = P w (z = h, 0 ^ r ^ Rw)
[0044] Uwell = 0 (z = 0, 0 ^ r ^ R w)
[0045] 油层边界条件为：
[0046] pres= P e (r = Re，O 彡 z 彡 h)
[0047] Ures= O (z = h, R r ^ R J
[0048] Ures= O (z = 0, R r < R e) 〇
[0049] 所述步骤8)中注入量Q的计算公式为：
[0050] Q = π Rw2Uwell (z = h, 0 ^ r ^ Rw)
[0051] 注入强度q的计算公式为：
[0052] Q =十'。' tfW
[0053] 采用有限元方法分析求解所述步骤7)中的方程组。
[0054] 注入的聚合物溶液为聚丙烯酰胺溶液。
[0055] 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 物粘弹性的注