一種考慮聚合物粘彈性的注聚井注入能力評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種注聚井注入能力評價方法，尤其涉及一種使用聚合物驅(qū)開發(fā)油田 過程中考慮聚合物粘彈性的注聚井注入能力評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，聚合物驅(qū)已經(jīng)成為陸上高含水期油田提高采收率的主要技術(shù)，同時也成為 海上油田提高采收率的重要手段。在聚合物驅(qū)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用過程中，逐漸暴露出一些 技術(shù)問題，其中突出的一個問題是：注聚井嚴(yán)重堵塞，致使注入壓力不合理地急劇上升，導(dǎo) 致注入能力嚴(yán)重下降，注聚井無法按配注比完成配注，甚至停注。因此，如何準(zhǔn)確地評估注 聚井注入壓力和注入能力，是影響聚合物驅(qū)開發(fā)效果和整體經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問題之一，在 保證渤海稠油油田早期聚合物驅(qū)的實施方面尤為重要。
[0003] 應(yīng)用于聚合物驅(qū)的聚合物溶液屬于非牛頓流體，油層屬于巖石多孔介質(zhì)，在研究 非牛頓流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流變行為時，一般將非牛頓流體假定為冪率流體。但近年來的 研究發(fā)現(xiàn)，聚合物溶液在地下巖石多孔介質(zhì)中流動時表現(xiàn)出了復(fù)雜的流變行為，隨著流動 速率的增加，進(jìn)行著從牛頓流體到剪切稀化再到剪切增稠流變行為的轉(zhuǎn)變，即不僅表現(xiàn)出 粘性效應(yīng)，還表現(xiàn)出一定的彈性效應(yīng)。但現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)考慮聚合物溶液粘彈性效應(yīng) 的注聚井注入能力評價方法，導(dǎo)致不能對注聚井的注入壓力和注入能力做出準(zhǔn)確評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種考慮聚合物粘彈性的注聚井注入能力評 價方法，可快速準(zhǔn)確評價注聚井注入能力，指導(dǎo)注聚井合理配注，防止地層堵塞和停注等問 題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種考慮聚合物粘彈性的注聚井注 入能力評價方法，其包括以下步驟：
[0006] 1)建立聚合物溶液在巖石多孔介質(zhì)內(nèi)滲流時的有效剪切速率模型；
[0007] 2)建立聚合物溶液粘彈性視粘度模型；
[0008] 3)給出注聚井聚合物驅(qū)注入能力評價模型的建立條件；
[0009] 4)根據(jù)步驟3)給出的模型建立條件，建立用于評價注聚井注入能力的單油層注 聚井地質(zhì)模型，并給出其模型參數(shù)；
[0010] 5)根據(jù)步驟3)給出的模型建立條件以及步驟4)給出的單油層注聚井地質(zhì)模型， 建立注聚井的流動控制方程、油層的滲流控制方程和注聚井與油層接觸面連續(xù)性方程；
[0011] 6)根據(jù)步驟3)給出的模型建立條件和步驟4)給出的單油層注聚井地質(zhì)模型，列 出注聚井和油層的邊界條件；
[0012] 7)將步驟4)給出的模型參數(shù)代入步驟1)和步驟2)得到的有效剪切速率模型和 聚合物溶液粘彈性視粘度模型中，將步驟6)的注聚井和油層邊界條件代入步驟5)建立的 注聚井流動控制方程、油層滲流控制方程和注聚井與油層接觸面連續(xù)性方程中，聯(lián)合成立 方程組，在不同的注聚井注入壓力下求解注聚井內(nèi)聚合物溶液的流動速度Ulrell和油層內(nèi)聚 合物溶液的滲流速度Uras;
[0013] 8)根據(jù)步驟7)的求解結(jié)果，計算得到注入量Q和注入強(qiáng)度q，由注入強(qiáng)度q評價 注聚井的注入能力；注入強(qiáng)度q越大，表示注聚井的注入能力越強(qiáng)。
[0014] 所述步驟1)中的有效剪切速率模型為：
[0015]
[0016] 式中，}~// 73眾貧物浴'撒仕君右多札開質(zhì)円疹沭W的令雙剪切速率；c為聚合物 溶液有效剪切速率常數(shù)，與巖石多孔介質(zhì)的滲透率和孔隙度相關(guān)，取1 ;1^為聚合物溶液剪 切稀化指數(shù)；Uras為聚合物溶液在巖石多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流速度；k為巖石多孔介質(zhì)滲透率； k"為聚合物溶液相對滲透率；SwS聚合物溶液飽和度；識為巖石多孔介質(zhì)孔隙度。
[0017] 所述步驟2)中聚合物溶液粘彈性視粘度模型包括聚合物溶液在注聚井內(nèi)流動時 的剪切稀化視粘度μ apPiTOll和聚合物流經(jīng)巖石多孔介質(zhì)時的粘彈性視粘度μ aPw其中：
[0020] 式中，μ "為聚合物溶液極限剪切粘度；μ。為聚合物溶液零剪切粘度；λ i、λ 2分 別為聚合物溶液剪切稀化常數(shù)和剪切增稠常數(shù)；$為聚合物溶液剪切速率；α為經(jīng)驗常 數(shù)，一般取2 ;η2為聚合物溶液剪切增稠指數(shù)；μ _為剪切降解發(fā)生前聚合物溶液粘度的最 高值；為注入流體的松弛時間；e為自然對數(shù)。
[0021] 所述步驟3)中的模型建立條件具體包括：
[0022] ①考慮聚合物溶液的粘彈效應(yīng)；
[0023] ②考慮注聚井井筒內(nèi)流動與油層內(nèi)滲流的耦合；
[0024] ③假定油層均質(zhì)、等厚、各向同性；
[0025] ④裸眼完井，注聚井為水動力完善井，忽略表皮效應(yīng)；
[0026] ⑤注聚井底端封閉，忽略注聚井底端的球面向心流；
[0027] ⑥假定油層內(nèi)滲流為平面徑向穩(wěn)定流，流動過程忽略重力及毛管力的影響；
[0028] ⑦假定井筒內(nèi)流動及油層內(nèi)滲流為單相流，聚合物溶液流體含水和聚合物兩種組 分，且水和聚合物完全混溶；
[0029] ⑧假定注入的聚合物溶液為微可壓縮流體；
[0030] ⑨忽略聚合物在巖石多孔介質(zhì)表面的吸附滯留所引起的油層滲透率下降；
[0031] ⑩忽略聚合物在巖石多孔介質(zhì)中滲流時的降解；
[0032] ?假定井筒內(nèi)流動及油層內(nèi)滲流過程均為等溫過程。
[0033] 所述步驟4)中建立的單油層注聚井地質(zhì)模型為水平均質(zhì)等厚圓形油層，在圓形 油層中心位置鉆有直達(dá)油層底部的注聚井，由注聚井入口端定壓注入聚合物溶液，注聚井 底端封閉，油層為巖石多孔介質(zhì)，上下封閉，外邊界為定壓邊界；所述單油層注聚井地質(zhì)模 型的模型參數(shù)為：注聚井半徑Rw，油層半徑艮，油層厚度h，注聚井注入壓力Pw，油層邊界壓 力Py油層滲透率k。
[0034] 所述步驟5)中建立的注聚井內(nèi)聚合物溶液流動控制方程為：
[0035]
[0036] 油層內(nèi)聚合物溶液滲流控制方程為：
[0037]
[0038] 注聚井與油層接觸面連續(xù)性方程為：
[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為聚合物溶液密度，Uirell為注聚井內(nèi)聚合物溶液的流動速度，u _ 為油層內(nèi)聚合物溶液的滲流速度，PirellS注聚井內(nèi)聚合物溶液壓力，P 為油層內(nèi)聚合物溶 液壓力，T為聚合物溶液溫度。
[0042] 所述步驟6)中得到的注聚井邊界條件為：
[0043] Pweii = P w (z = h, 0 ^ r ^ Rw)
[0044] Uwell = 0 (z = 0, 0 ^ r ^ R w)
[0045] 油層邊界條件為：
[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] 所述步驟8)中注入量Q的計算公式為：
[0050] Q = π Rw2Uwell (z = h, 0 ^ r ^ Rw)
[0051] 注入強(qiáng)度q的計算公式為：
[0052] Q =十'。' tfW
[0053] 采用有限元方法分析求解所述步驟7)中的方程組。
[0054] 注入的聚合物溶液為聚丙烯酰胺溶液。
[0055] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明提出了一種考慮聚合 物粘彈性的注