一种用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统及方法与流程

本发明涉及试井
技术领域：
，具体涉及一种用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统及方法。
背景技术：
：聚合物驱油藏的试井解释问题和已经相对成熟的水驱油藏试井解释方法有着很大的区别，其主要原因归结于注入流体的流变性问题，水为牛顿流体，粘度不发生变化，但是聚合物溶液作为一种非牛顿流体，在地层发生渗流时，不但存在剪切和粘弹效应，同时还存在其它物理化学作用，因此聚合物溶液的流变性极其复杂，进而导致了聚合物驱试井解释和水驱油藏试井解释的不同。目前国内外的试井典型曲线图版近乎所有都忽略了聚合物和地层岩石之间的相互作用，其中包括剪切、扩散、对流、不可及孔隙体积和渗透率下降系数等问题，导致现有的渗流模型并不能真正反映聚合物溶液在地层中的真实渗流机理，不能描述聚合物溶液在地层流动时的真实压力响应特征。实际油藏由具有不同物理性质的油层组成，并且层间还存在窜流，许多学者对考虑层间窜流的多层油藏试井模型进行了研究，然而这些研究考虑的流体均为牛顿流体，对非牛顿流体如聚合物的多层窜流问题研究较少。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统及方法，以聚合物流变特征为基础，考虑聚合物溶液与地层的相互作用，建立了聚合物驱双层窜流油藏试井解释数学模型，反映聚合物溶液在地层中的实际渗流机理，提高了聚合物驱双层窜流油藏试井解释的准确度。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析方法，其特征在于包括以下步骤：1)采集聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力值，根据井底压力值对应的采集时间，计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力变化关系值，并绘制聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力变化关系曲线；2)根据聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力表达式和输入的模拟参数值，计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的模拟井底压力变化关系值，并绘制聚合物驱双层窜流油藏注聚井的典型曲线理论图版；其中，井底压力表达式为：式中，pwf为井底压力，单位为mpa；k为时间步，tn为n时刻时间；3)根据实际井底压力变化关系值，对模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值进行修正，并根据修正后模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值获取聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值；4)根据得到的聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值分析聚合物驱储层状况，采取相应措施指导油田开发。所述步骤2)中，绘制聚合物驱双层窜流油藏典型曲线理论图版的方法包括以下步骤：①根据聚合物驱双层窜流油藏特征，建立聚合物溶液粘度模型与聚合物驱双层窜流油藏的物理模型；②根据建立的聚合物溶液粘度模型与聚合物驱双层窜流油藏物理模型，建立聚合物驱双层窜流油藏的数学模型；③采用有限差分方法对建立的数学模型进行求解，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化值；④定义模拟参数值的无量纲量对得到的聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化值进行无量纲化，并绘制聚合物驱双层窜流油藏典型曲线理论图版。所述步骤②中，建立聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的方法包括以下步骤：a、建立各层单相微可压缩液体的不稳定渗流微分方程；b、给定聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的初始条件方程；c、给定聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的边界条件方程。所述不稳定渗流微分方程为：式中，p1、p2分别为一二层压力，单位为mpa；k1、k2分别为一二层渗透率，单位为10-3μm2；h1、h2分别为一二层厚度，单位为m；ct1、ct2分别为一二层综合压缩系数，单位为mpa-1；φ1、φ2分别为一二层孔隙度，无量纲；r为径向距离，单位为m；t为时间，单位为h；a为上下两层流量交换系数、μp为聚合物溶液初始粘度。所述初始条件方程为：p1(r,0)＝p2(r,0)＝poj，p1(rw,t)＝p2(rw,t)＝pw(t)，式中，rw为井半径、pw为井底流压、poj为原始地层压力；所述边界条件方程为：内边界条件：外边界条件：p1(∞,t)＝p2(∞,t)＝po,式中，q为流量，单位为m3/d，b为体积系数，无量纲；c为井筒储集系数，单位为m3/mpa；pwf为井底压力，单位为mpa；s1、s2分别为一二层表皮系数，无量纲；po为原始地层压力，单位为mpa；μ2为二层聚合物溶液的粘度。所述步骤③中，采用有限差分方法对建立的数学模型进行求解，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化值的具体方法为：a、对数学模型的空间域和时间域进行网格划分；b、将建立的渗流微分方程、边界条件方程和初始条件方程进行差分离散化，得到离散格式的各方程；c、将得到的各离散格式方程进行联立，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的压力表达式：所述步骤④中，定义的无量纲量包括无量纲压力、无量纲时间、无量纲井筒储集系数、地层系数比、储容比以及窜流系数。各所述无量纲量的具体表达式为：无量纲压力：无量纲时间：无量纲井筒储集系数：地层系数比：储容比：窜流系数：一种实现所述方法的用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统，其包括采集单元、存储单元、第一计算单元、第二计算单元、输入单元、判断单元和修正单元，其特征在于：所述第二计算单元中存储有聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力计算模型，其根据由所述输入单元输入的模拟参数值计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的模拟井底压力变化关系值，并发送到存储单元和判断单元；所述存储单元用于存储由输入单元输入的模拟参数值和该模拟参数值对应的模拟井底压力变化关系值；其中，井底压力计算模型为：其中，pwf为井底压力，k为时间步。所述系统还包括控制单元，所述控制单元用于根据修正后的模拟参数值获取聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值，并根据试井解释参数值分析聚合物驱效果后，采取相应措施指导油藏开发。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明以聚合物流变特征为基础，建立了聚合物驱双层窜流油藏的物理模型，考虑聚合物和地层岩石之间的相互作用，其中包括剪切、扩散、对流、不可及孔隙体积和渗透率下降系数等问题，能够真正反映聚合物溶液在地层中的真实渗流机理。2、本发明由于采用实际井底压力变化值对模拟井底压力变化关系值进行修正，并根据修正后的模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值获取聚合物驱双层窜流油藏试井解释参数，提高了试井解释的精确度。3、本发明根据得到的试井解释参数对聚合物驱效果进行分析，并根据分析结果制定相应措施，用来指导油藏开发，具有实际意义。因而本发明可以广泛应用于聚合物驱双层窜流油藏的试井解释中，用来提高试井解释的准确度。附图说明图1是本发明用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析方法流程图；图2是本发明中聚合物驱双层窜流油藏典型曲线图版的绘制流程图；图3是本发明中聚合物驱双层窜流油藏的简化物理模型；图4是本发明中聚合物驱双层窜流油藏试井解释典型曲线图版；图5是本发明中不同窜流系数影响下的典型曲线图版；图6是本发明中不同地层系数比影响下的典型曲线图版；图7是本发明中不同储容比影响下的典型曲线图版；图8是本发明中不同初始聚合物浓度影响下的典型曲线图版；图9是本发明用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统的结构框图；图10是本发明用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析系统的应用示意图；图11本发明中实施例中测试数据与理论图版拟合曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析方法，包括以下步骤：1)采集聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力值，根据井底压力值对应的采集时间，计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力变化关系值，并绘制聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力变化关系曲线。其中，聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力变化关系为实际井底压力与对应采集时间的关系或实际井底压力与对应采集时间关系的导数。为计算方便，采用无量纲量表示，也即实际井底压力变化关系采用无量纲井底压力与无量纲时间的双对数关系或者无量纲井底压力导数与无量纲时间的双对数关系表示。本发明中采用的实际井底压力变化关系为无量纲井底压力与无量纲时间的双对数关系，也即将采集的井底压力值以及该井底压力值对应的采集时间，绘制在双对数坐标中(如图4中所示)。2)根据聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力表达式和输入的模拟参数值，计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的模拟井底压力变化关系值，并绘制聚合物驱双层窜流油藏注聚井的典型曲线理论图版。如图2所示，绘制聚合物驱双层窜流油藏注聚井的典型曲线理论图版的方法包括以下步骤：①如图3所示，根据聚合物驱双层窜流油藏特征，建立聚合物溶液粘度模型与聚合物驱双层窜流油藏的物理模型，且该物理模型符合以下假设条件：a、油层含有水和聚合物两种组分，且水和聚合物完全混溶，各油层聚合物溶液性质相同，各油层物性不同；b、油层的流动遵循达西渗流，忽略重力的影响；c、流体微可压缩，流动过程为等温渗流，层间为拟稳态窜流；d、各层井储，表皮恒定。②根据建立的聚合物溶液粘度模型与聚合物驱双层窜流油藏物理模型，建立聚合物驱双层窜流油藏的数学模型。建立聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的方法包括以下步骤：a、建立各层单相微可压缩液体的不稳定渗流微分方程：式(1)和(2)中，p1、p2分别为一二层压力，单位为mpa；k1、k2分别为一二层渗透率，单位为10-3μm2；h1、h2分别为一二层厚度，单位为m；ct1、ct2分别为一二层综合压缩系数，单位为mpa-1；φ1、φ2分别为一二层孔隙度，无量纲；r为径向距离，单位为m；t为时间，单位为h；a为上下两层流量交换系数；μp为聚合物溶液初始粘度。b、给定聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的初始条件方程：p1(r,0)＝p2(r,0)＝poj(3)p1(rw,t)＝p2(rw,t)＝pw(t)(4)式(3)和(4)中，rw为井半径、pw为井底流压、poj为原始地层压力。c、给定聚合物驱双层窜流油藏的数学模型的边界条件方程。内边界条件：外边界条件：p1(∞,t)＝p2(∞,t)＝po(7)式(5)到式(7)中，q为流量，单位为m3/d，b为体积系数，无量纲；c为井筒储集系数，单位为m3/mpa；pwf为井底压力，单位为mpa；s1、s2分别为一二层表皮系数，无量纲；po为原始地层压力，单位为mpa；μ2为二层聚合物溶液的粘度。③采用有限差分方法对建立的数学模型进行求解，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化值。采用有限差分方法对聚合物驱双层窜流油藏数学模型进行求解时，包括以下步骤：a、对数学模型的空间域和时间域进行网格划分。b、对步骤②中建立的渗流微分方程、边界条件方程和初始条件方程进行差分离散化，得到渗流微分方程、边界条件方程和初始条件方程的离散格式如下：(i)渗流微分方程的离散格式第一层油层渗流扩散方程：式(8)中，t为简写，且第二层油层渗流扩散方程：式(10)中，m为简写，且m为：式(8)到式(11)中，分别为n+1时刻时一层中第i+1、i和i-1个网格的压力；分别为n+1时刻时二层中第i+1、i和i-1个网格的压力；分别为n+1时刻时一二层第i个网格的渗透率；分别为n+1时刻时一二层第i+1个网格的渗透率；分别为n+1时刻时一层中第i和i-1个网格的粘度；分别为n+1时刻时第二层中第i和i-1个网格的粘度；分别为n时刻时一二层中第i个网格的压力；ri为第i个网格的径向距离；δx为空间网格大小，单位为m；δt为时间步长，单位为h。(ii)边界条件方程以及初始条件方程的离散格式第一层内边界：第二层内边界：外边界：式(12)到式(14)中，q为流量，单位为m2/d；s1、s2分别为一二层表皮系数，无量纲；为n+1时刻时一层第1个网格压力、为n+1时刻时一层初始压力、为n+1时刻时二层第1个网格压力、为n时刻时一层初始压力、为n时刻时一层第1个网格压力、为n时刻时二层初始压力、为n时刻时二层第1个网格压力、pi为原始地层压力、为n时刻外边界压力、为n+1时刻时一层初始渗透率、为n+1时刻时二层初始渗透率、为n+1时刻时聚合物初始粘度、δtn分别为n时刻时间步。c、将得到的渗流微分方程、边界条件方程和初始条件方程的离散格式进行联立，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的压力分布。联立式(8)～(14)，将内边界条件，变形整理得：根据式(16)即可得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化：式(15)到式(17)中，pwf为井底压力，单位为mpa；为n时刻初始压力、分别为n时刻一层压力；s为表皮系数；δx为空间网格大小，单位为m；δt为时间步长，单位为h；n为空间网格数；k为时间步。④如图4所示，定义模拟参数值的无量纲量对得到的聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化值进行无量纲化，并绘制聚合物驱双层窜流油藏典型曲线理论图版。本发明中涉及的模拟参数值包括渗透率、表皮系数、井筒储集系数、窜流系数、地层系数比和储容比等。因而引入的无量纲量包括无量纲压力、无量纲时间、无量纲井筒储集系数、地层系数比、储容比以及窜流系数，各无量纲量的具体表达式为：无量纲压力：无量纲时间：无量纲井筒储集系数：地层系数比：储容比：窜流系数：将上述各无量纲量代入式(17)中，得到无量纲聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化式。如图4所示，为根据求解出来无量纲聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力变化式，绘制的聚合物驱双层窜流油藏试井解释典型曲线图版。由图中可以看出，存在窜流的双层油藏聚合物驱典型曲线可以划分为5个流动阶段：第ⅰ段是纯井筒储集阶段，压力和压力导数重合，反映的是井储阶段的压力响应特征；第ⅱ段是过渡段，描述纯井筒储集阶段到内区径向流阶段的压力响应特征；第ⅲ段是中期径向流段，表示层1和层2的流动达到径向流动；第ⅳ段是低渗透层向高渗透层的窜流作用段；第ⅴ段是总系统达到径向流作用阶段，由于受到聚合物溶液牛顿流体性质的影响,曲线表现出小幅度上翘。3)根据实际井底压力变化关系值，对模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值进行修正，并根据修正后模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值获取聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值。具体步骤包括：①判断模拟井底压力变化关系值与实际井底压力变化关系值的差值是否小于一个预定比较因子；②若两者差值大于预定比较因子，则对模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值进行修正，直到两者差值小于预定比较因子；③获取修正后模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值为聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值。图5～图8所示为改变不同模拟参数值时，得到的典型曲线图版。其中，图5为不同窜流系数影响下的典型曲线图版，图6为不同地层系数比影响下的典型曲线图版，图7为不同储容比影响下的典型曲线图版，图8为不同初始聚合物浓度影响下的典型曲线图版。可以看出，典型曲线图版中，不同的模拟参数值对应不同的试井解释模型，也即含有若干试井解释参数值的数学方程式(17)，所以在调节某一模拟关系曲线时，该模拟关系曲线对应的模拟参数值也即试井解释参数数值也会随之变化，也就是修正试井解释参数的过程，通过拟合，得到与实际井底压力变化关系曲线吻合较好的模拟关系曲线，那么该模拟关系曲线对应的试井解释参数就可以作为实际井底压力变化关系曲线的试井解释参数，即得实际注聚油藏的试井解释参数。4)根据得到的聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数分析聚合物驱储层状况，采取相应措施指导油田开发。具体的，若表皮系数过大且渗透率下降明显，则可以采取酸化、压裂等基本解堵措施；若酸化压裂效果不好，则可以根据储量情况进一步采取侧钻措施，以此提高聚合物驱效果，指导油田开发。如图9所示，本发明还提供一种用于聚合物驱双层窜流油藏试井分析控制系统，其包括：采集单元、存储单元、第一计算单元、第二计算单元、输入单元、判断单元、修正单元和控制单元。其中，采集单元用于采集注聚井在关井一段时间内的井底压力值；第一计算单元用于根据井底压力值对应的采集时间，得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的实际井底压力与时间的关系；输入单元用于输入模拟参数值，并发送到存储单元和第二计算单元；第二计算单元用于根据输入的模拟参数值和存储的聚合物驱双层窜流油藏注聚井的井底压力计算模型，计算得到聚合物驱双层窜流油藏注聚井的模拟井底压力变化关系值，并发送到存储单元和判断单元；存储单元用于存储输入的模拟参数值以及该模拟参数值对应的模拟井底压力变化关系值；判断单元用于计算实际井底压力变化关系值与模拟井底压力变化关系值的差值，并判断两者差值是否小于一个预定比较因子，并将判断结果发送给修正处理单元；修正单元用于根据判断单元的判断结果以及存储单元中存储的模拟参数值，对模拟井底压力变化关系值对应的模拟参数值进行修正；控制单元用于根据修正后的模拟参数值获取聚合物驱双层窜流油藏的试井解释参数值，并根据试井解释参数值分析聚合物驱效果后，采取相应措施指导油藏开发。第二计算单元中存储的聚合物驱双层窜流油藏注聚井的计算模型，包括井底压力表达式为：其中，pwf为井底压力，k为时间步。上述实施例中，采集单元采用常用的油藏压力采集单元或者测量装置来实现采集，采集结果可以通过多种方式提供给第一计算单元，如便携仪器传送、网络传送、网站发布等。如图10所示，在实施本发明实施例的过程中，第一计算单元、存储单元、第二计算单元、判断单元、修正单元通过计算机服务器来实现其各自的功能，存储单元也可以独立出来实现其功能。下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本实施例采用的注聚井于2013年3月1日开始注聚，注入的聚合物浓度1500mg/l，注入层位两层，厚度10m；于2013年6月8日15:00停注测静压，测压力数据3d，于2013年6月11日15:00恢复投注。有关井及油藏的基本参数，如下表1所示。如图11所示，为本实施例的井测试数据与理论图版拟合曲线，拟合参数原始地层压力pi＝16.17mpa、层1渗透率k1＝0.3μm2、层2渗透率k2＝0.00055μm2、层1表皮s1＝9.54、层2表皮s2＝16.26、井筒储集系数c＝0.54m3/mpa。表1井和油藏基本参数基本参数符号取值注入量，m3/dq1001油层厚度，mh1102油层厚度，mh28原油体积系数b1.2孔隙度，小数φ0.2水的粘度/mpa·sμw0.5井半径，mrw0.11层总压缩系数,mpa-1ct10.0042层总压缩系数,mpa-1ct20.036以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用与限定本发明的保护范围，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。当前第1页12