一种考虑聚合物粘弹性的注聚井注入能力评价方法_2

文档序号:9373276阅读:来源:国知局
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,建立单层油藏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 止地层堵塞和停注等问题;2、本发明采用有限元方法分析求解注聚井注入能力评价模型, 实现快速准确评价注聚井注入能力,使本发明技术方法的实用性和可操作性更强。
【附图说明】
[0056] 图1是本发明单层油藏地质模型的俯视结构示意图;
[0057] 图2是本发明单层油藏地质模型的剖视结构示意图;
[0058] 图3是图2中A部的放大结构示意图。
【具体实施方式】
[0059] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0060] 本发明的一种考虑聚合物粘弹性的注聚井注入能力评价方法,包括以下步骤:
[0061] 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:
[0062]
:C1)
[0063] 式中,fe/f: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;取为岩石多孔介质孔隙度。
[0064] 2)建立聚合物溶液粘弹性视粘度模型:
[0065] 聚合物溶液视粘度按情况可分为聚合物溶液在注聚井内流动时的剪切稀化视粘 度Paw^ 11和聚合物流经岩石多孔介质时的粘弹性视粘度μ 分别表征为:
[0066]
[0068] 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。
[0069] 3)给出注聚井聚合物驱注入能力评价模型的建立条件,具体包括:
[0070] ①考虑聚合物溶液的粘弹效应;
[0071] ②考虑注聚井井筒内流动与油层内渗流的耦合;
[0072] ③假定油层均质、等厚、各向同性;
[0073] ④裸眼完井,注聚井为水动力完善井,忽略表皮效应;
[0074] ⑤注聚井底端封闭,忽略注聚井底端的球面向心流;
[0075] 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;
[0076] 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;
[0077] ⑧假定注入的聚合物溶液为微可压缩流体;
[0078] 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;
[0079] ⑩忽略聚合物在岩石多孔介质中渗流时的降解;
[0080] 0假定井筒内流动及油层内渗流过程均为等温过程。
[0081] 4)根据步骤3)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:
[0082] 如图1~图3所示,由模型建立条件可知,单油层注聚井地质模型为水平均质等厚 圆形油层2,在圆形油层2中心位置钻有直达油层2底部的注聚井1,由注聚井1入口端定 压注入聚合物溶液,注聚井1底端封闭,油层2为岩石多孔介质,上下封闭,外边界为定压边 界;以注聚井1井筒底部中心(也是油层2底部中心)为坐标原点、径向距离r由原点指向 外、高度z由原点指向注聚井1入口建立圆柱坐标系(由于油层2各向同性,建模中不需要 使用方位角,因此省略),则单油层注聚井地质模型为以r = 0为径向对称轴的圆形油层模 型,设定模型参数:注聚井1半径Rw,油层2半径艮,油层2厚度h,注聚井1注入压力P w,油 层2边界压力匕,油层2渗透率k。
[0083] 5)建立注聚井1的流动控制方程、油层2的渗流控制方程和注聚井1与油层2接 触面连续性方程。
[0084] 根据步骤3)给出的模型建立条件?~0以及步骤4)给出的单油层注聚井地质 模型可知,注聚井1内聚合物溶液的流动由Navier-Stokes(内维尔-斯托克斯)方程控 制,且聚合物溶液在注聚井1内流动只发生剪切稀释行为,其视粘度由剪切稀释模型确定, 即注聚井1内聚合物溶液的视粘度为剪切稀化视粘度y apPiTOll;油层2为岩石多孔介质, 岩石多孔介质内聚合物溶液的渗流由达西定律控制,且聚合物溶液在岩石多孔介质内渗流 时的视粘度由粘弹性视粘度模型确定,即油层2内聚合物溶液的视粘度为粘弹性视粘度 yapp#s;同时,注聚井1侧壁和油层2的接触面应满足连续性条件。根据上述结论可以得 出:
[0085] 注聚井1内聚合物溶液流动控制方程:
[0086]

[0087] 油层2内聚合物溶液渗流控制方程:
[0088]
(!)
[0089] 注聚井1与油层2接触面连续性方程:
[0090] PweIi= P res (r = Rw, 0 ^ z ^ h) (6)
[0091] Uwell = u res (r = Rw, 0 ^ z ^ h) (7)
[0092] 上述各式中,P为聚合物溶液密度,Uirell为注聚井1内聚合物溶液的流动速度,u_ 为油层2内聚合物溶液的渗流速度,PirelA注聚井1内聚合物溶液压力,p 为油层2内聚 合物溶液压力,T为聚合物溶液温度。
[0093] 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1边界条件和油层2边界条件。
[0094] 如图3所示,地质模型以r = 0为对称轴,注聚井1入口端定压注入聚合物溶液, 注聚井1底端封闭,则注聚井1边界条件为:
[0095] Pweii = P w (z = h, 0 ^ r ^ Rw) (8)
[0096] Uwell= 0 (z = 0, 0 彡 r 彡 R w) (9)
[0097] 油层2上下为封闭边界,外边界为定压边界,则油层2边界条件为:
[0098] pres= P e (r = Re, 0 < z < h) (10)
[0099] Ures= 0 (z = h, R r ^ R e) (11)
[0100] Ures= 0 (z = 0, R r ^ R e) (12)
[0101] 7)将模型参数和边界条件代入步骤2)给出的公式和步骤5)建立的方程中,联立 求解方程组。
[0102] 将聚合物溶液性质参数和油层地质参数代入公式(1)、(2)、(3)中,将步骤6)的边 界条件⑶~(12)代入方程⑷~(7)中,联合成立方程组,包括方程⑴~(7);在不同 的注聚井1注入压力P w下求解注聚井1内聚合物溶液的流动速度u TOll和油层2内聚合物 溶液的渗流速度Uras。
[0103] 8)根据步骤7)的求解结果,计算注入量Q和注入强度q,由注入强度q评价注聚 井的注入能力。
[0104] 在注入压力小于地层岩石破裂压力的条件下,注聚井注入能力可以用单位压差下 的注入量即注入强度q来表示,注入强度q可由注入量Q与注入压力P w的关系得到。
[0105] 其中,注入量Q的计算公式为:
[0106] Q = π Rw2Uwell (z = h
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