一种考虑聚合物沉淀及吸附的注聚井伤害计算方法

本发明涉及油气藏提高采收率领域，特别是一种考虑聚合物沉淀及吸附的注聚井伤害计算方法。

背景技术：

1、聚合物驱采油作为提高油田采油率的一种重要的手段，它通过水溶性的高分子聚合物和水的混合，降低油水的流度比，扩大注入流体的波及体积和提高驱油效率，该技术广泛应用于提高采收率。在上世纪70年代，大庆油田最早探索聚合物驱油的科学机理，并在1995年后大规模应用聚合物驱油技术，在经过20多年的应用，聚合物驱已覆盖地质储量10亿吨以上，并且多年聚合物驱产量保持1000万吨规模，平均提高采收率12％。随着聚合物驱广泛使用，在采油生产过程中也出现了许多问题，如注聚压力升高、注聚速度下降这些问题，严重影响增产效果。

2、针对储层的注聚堵塞伤害问题，目前开展的针对注聚井伤害的数值模拟研究中，没有针对某一储层聚合物驱过程中的聚合物沉淀和吸附的参数进行优化和利用优化参数进行注聚井伤害模拟计算，无法为油田注聚前的注聚工艺和近井地带堵塞伤害后的解堵工作提供相应的科学依据。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述不足，提出一种考虑聚合物沉淀及吸附的注聚井伤害计算方法，具体方案如下：

2、步骤s1：对某油田的岩心进行室内聚合物驱伤害评价实验，得到岩心孔渗及尺寸、聚合物性质及驱替参数。初始渗透率k0和孔隙度伤害后的渗透率k1和孔隙度室内岩心伤害时间t1、稳态下的注入流量q1、聚合物粘度μ1、岩心长度l和半径r。

3、步骤s2：实验岩心网格划分，实验时间步长划分，构建初始孔隙度和渗透率场，具体如下：

4、r方向采用等比例划分n+2个网格节点，θ方向和z方向采用等间距划分m个和h个网格节点，室内岩心伤害时间t1划分t个时间步：

5、ri+1＝αlgri i＝1,2,…,n+1 (1)

6、

7、

8、

9、式中：ri+1为r方向节点位置，m；

10、δθ为θ方向上的间距，m；

11、δz为z方向上的间距，m；

12、δt为时间步长，s。

13、初始孔隙度场采用高斯分布模型生成，通过garman-kozeny半经验公式构建初始渗透率场：

14、

15、

16、式中：f(x)为概率密度函数，无量纲；

17、x为孔隙度随机变量，f；

18、s为孔隙度标准差，无量纲；

19、为平均孔隙度，f；

20、k为渗透率，m2；

21、为孔隙度，f；

22、β为参数，由实验室测得数据，无量纲。

23、步骤s3：依次求解压力场和速度场：

24、

25、初始条件：

26、p|r,θ,z＝0 (8)

27、边界条件：

28、

29、式中：p1为岩心出口端压力，pa；

30、

31、式中：u为r方向流体流速，m/s；

32、v为θ方向流体流速，m/s；

33、ξ为z方向流体流速，m/s。

34、步骤s4：求解聚合物浓度场：

35、

36、式中：为聚合物吸附量，ppm；

37、σ为聚合物沉积量，ppm；

38、c为聚合物浓度，ppm；

39、u为聚合物流速，m/s；

40、d为聚合物扩散系数，m2/s；

41、为梯度算子。

42、聚合物沉积量σ：

43、

44、聚合物吸附量

45、

46、式中：λ0为聚合物过滤系数，m-1；

47、b为模型参数，无量纲；

48、为最大无量纲吸附聚合物浓度，ppm。

49、初始条件：

50、c|r,θ,z＝0 (14)

51、边界条件：

52、

53、式中：c1为岩心端面入口处的聚合物浓度，ppm；

54、c2为岩心端面出口处的聚合物浓度，ppm。

55、步骤s5：考虑聚合物沉积和吸附伤害，求解聚合物驱替过程中岩心孔隙度和渗透率场：

56、

57、

58、式中：α为聚合物沉淀参数，ppm-1；

59、β为聚合物吸附参数，ppm-1。

60、步骤s6：若计算时间等于室内岩心伤害时间t1，则计算结束，得出岩心的平均渗透率和平均孔隙度否则，继续执行步骤s3～s5；计算目标函数

61、步骤s7：采用nsga-ⅱ多目标遗传算法优化目标函数，得到优化后的目标函数a和b(deb k,pratap a,agarwal s,et al.afast and elitist multiobjective geneticalgorithm:nsga-ii[j].ieee transactions on evolutionary computation,2002,6(2):182-197.)。

62、步骤s8：选取优化后的a和b所对应的α和β，参照步骤s2～s6对注聚井伤害数值模拟计算，区别如下：

63、步骤s2中的网格和时间步长划分应当根据注聚井的伤害范围和注聚时间确定；

64、步骤s3中压力场的初始条件和边界条件变为：

65、初始条件：

66、p|r,θ,z＝pe (18)

67、边界条件：

68、

69、式中：qinj为油田的注聚排量，m3/s；

70、pe为油田的储层的压力，pa；

71、h为油层厚度，m。

72、步骤s4中聚合物浓度场的初始条件和边界条件变为：

73、初始条件：

74、c|r,θ,z＝0 (20)

75、边界条件：

76、

77、式中：c3为注聚井的注入聚合物的浓度，ppm；

78、步骤s6中变为直到计算时间等于注聚井注聚时间，计算结束。

79、输出不同注聚时间下注聚井储层渗透率、孔隙度、聚合物浓度、储层压力等数据。

80、上述公式中涉及的相同符号，前后符号意义一致，标注一次后，全部通用。

81、一种考虑聚合物沉淀及吸附的注聚井伤害计算方法的流程如图1所示。

82、发明人发现，专利cn202110991136.3公开的聚合物吸附损害油气层建模方法、损害程度时空演化4d定量与智能诊断技术，与该专利相比，本发明主要区别有：(1)本发明在对油田注聚井伤害数值模拟前，对该油田储层岩心进行室内聚合物驱伤害评价实验，结合室内实验数据，并利用nsga-ⅱ多目标遗传算法优化聚合物沉淀和吸附参数，有效地提高了该油田储层伤害数值模拟结果的精度；(2)本发明考虑了未溶解的聚合物分子在溶液中成为聚合物小颗粒沉淀堵塞储层的问题；(3)本发明考虑了孔隙度的变化对渗透率的影响。

83、本发明的有益之处在于：本发明的方法考虑了不同注聚井储层的沉淀和吸附参数不同的影响，通过储层岩心室内聚合物驱伤害评价实验和岩心的数值模拟计算目标函数a和b，利用nsga-ⅱ多目标遗传算法对a和b进行优化，得到沉淀和吸附参数，最后在工程条件下开展注聚井伤害数值计算，提高注聚井伤害数值计算的可靠性，对需要注聚提高采收率的油井，预防和减少储层伤害、提高采收率提供科学依据，同时对储层伤害后的解堵工艺具有十分重要意义。

84、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。