渤海稠油聚合物驱增油量评价方法适应性分析*

针对渤海稠油油田原油黏度覆盖范围广、实施聚合物驱时机早晚不一的问题,需对预测水驱产油量的水驱特征曲线方法进行适应性分析,以便筛选合适的增油量评价方法。根据渤海海域某稠油油田实际油藏数据,建立典型模型,考虑不同聚合物驱时机和不同原油黏度情况下,分别用甲型、乙型、丙型、丁型水驱特征曲线预测不同含水阶段下水驱产油量,从而得到相应的聚驱增油量,与数模计算结果对比,计算其平均误差和标准差,从而筛选出合适的增油量评价方法。根据适应性分析结果,对渤海某聚合物驱试验区进行增油量分析,与数值模拟跟踪评价结果对比其结果误差较小,准确性高。为准确计算渤海油田聚合物驱增油量提供了借鉴和指导。     

复合驱油藏非线性渗流试井模型的影响因素

 在基于变截面孔喉模型建立的黏弹性本构方程的基础上,考虑黏弹性与流变参数的变化,建立了碱-表面活性剂-聚合物（ASP）溶液不稳定渗流的试井模型,并用有限差分方法求解,得到了相应的有量纲与无量纲试井曲线。通过有量纲试井曲线,分析了幂律指数、注入速度、稠度系数、渗透率、特征时间、孔隙因子等参数对复合驱油藏注入压力的影响;通过无量纲试井曲线,分析了这些参数对复合驱油藏试井曲线形态的影响。研究表明,在进行复合驱驱油藏试井分析应用的过程中应适当考虑流变参数变化与黏弹性的影响;而在流变参数变化不太剧烈、黏弹性不太大的情形下,幂律试井模型具有很好的适用性。该试井模型的分析研究对复合驱渗流规律的探讨具有一定的借鉴意义。     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。     

非均质地层中黏弹性稠油的驱替特征

建立了非均质地层中考虑弛张特性的黏弹性稠油驱替的一维数学模型 ,并进行了解析求解 ,所得结果与一般非牛顿原油的驱替进行了比较 ,着重分析了在非均质地层中原油弛张特性对原油采收率的影响 .分析表明 :一定条件下 ,具有不同渗透率小层的地层内驱替黏弹性原油时 ,其采收率比驱替等黏度牛顿原油的要高 ,并且 ,相对采收率 (水驱黏弹性原油的采收率与驱替等黏度牛顿原油的采收率之比 )与地层非均质的变化呈非单调关系     

非均质地层中黏弹性稠油的驱替特征

建立了非均质地层中考虑弛张特性的黏弹性稠油驱替的一维数学模型，并进行了解析求解，所得结果与一般非牛顿原油的驱替进行了比较，着重分析了在非均质地层中原油弛张特性对原油采收率的影响。分析表明：一定条件下，具有不同渗透率小层的地层内驱替黏弹性原油时，其采收率比驱替等黏度牛顿原油的要高，并且，相对采收率（水驱黏弹性原油的采收率与驱替等黏度牛顿原油的采收率之比）与地层非均质的变化呈非单调关系。     

海上稠油油藏早期注聚产液指数变化规律研究

针对海上稠油油田早期注聚过程中部分井产液能力存在明显下降的问题,通过构建基于Buckley-Leverett公式的非均质油藏聚合物驱产液指数计算模型,较系统研究不同的原油黏度、渗透率级差、注聚时机、注聚黏度等影响因素条件下的产液指数变化规律。结果发现:聚驱阶段的产液指数整体呈现"四段式"变化特征,依次为上升段、快速下降段、平稳段以及回升段,海上典型稠油油田的产液指数相比转注聚时最大下降幅度可达53.1%,波谷时机为累积注入0.25倍孔隙体积聚合物时。波谷时机随着原油黏度或低渗层相对厚度的增大而提前,随着级差的增大而推迟;最大下降幅度随着注聚黏度或级差的增大、注聚时机的推迟而增大。当级差为2或高低渗层孔隙度比为1.6时,无因次产液指数曲线可出现2次波谷。上述成果对海上稠油聚合物驱方案设计与调整具有重要的指导意义。     

海上稠油油藏早期注聚产液指数变化规律

针对海上稠油油田早期注聚过程中部分井产液能力存在明显下降的问题,通过构建基于Buckley-Leverett公式的非均质油藏聚合物驱产液指数计算模型,较系统研究不同的原油黏度、渗透率级差、注聚时机、注聚黏度等影响因素条件下的产液指数变化规律。结果发现:聚驱阶段的产液指数整体呈现"四段式"变化特征,依次为上升段、快速下降段、平稳段以及回升段,海上典型稠油油田的产液指数相比转注聚时最大下降幅度可达53.1%,波谷时机为累积注入0.25倍孔隙体积聚合物时。波谷时机随着原油黏度或低渗层相对厚度的增大而提前,随着级差的增大而推迟;最大下降幅度随着注聚黏度或级差的增大、注聚时机的推迟而增大。当级差为2或高低渗层孔隙度比为1.6时,无因次产液指数曲线可出现2次波谷。上述成果对海上稠油聚合物驱方案设计与调整具有重要的指导意义。     

非均质稠油油藏聚合物驱吸液剖面变化规律研究

通过建立基于Buckley-Leverett方程的非均质油藏聚合物驱吸液剖面数学模型,研究了海上多层稠油油藏聚合物驱剖面变化规律。结果发现:稠油聚合物驱的吸液剖面有别于稀油,返转形态呈现倒"V"形,更易造成聚合物在高渗层低效循环,不利于聚合物驱开发;随着级差升高或聚合物浓度降低,返转高峰值与返转幅度降低,返转时机推迟,低渗层吸液量降低,聚合物改善纵向波及能力降低;随着注聚时机提前,返转幅度先小幅上升后明显下降,返转时机先提前后推迟,合理的注入时机有助于聚合物在各层的均衡推进。该研究成果对海上稠油油田聚合物驱持续高效开发具有重要的指导意义。     

低渗透油藏三相流油井流入动态研究

针对低渗透油藏具有启动压力梯度和应力敏感性的特性,考虑油相相对渗透率、原油黏度、原油体积系数随压力变化,建立了考虑应力敏感性和启动压力梯度影响的低渗透油藏三相流油井流入动态方程,分析了影响流入动态曲线形态的因素.其结果对开发低渗透油田的油井流入动态预测具有实际指导意义.     

非均质稠油油藏聚合物驱吸液剖面变化规律

通过建立基于Buckley-Leverett方程的非均质油藏聚合物驱吸液剖面数学模型,研究了海上多层稠油油藏聚合物驱剖面变化规律。结果发现:稠油聚合物驱的吸液剖面有别于稀油,返转形态呈现倒"V"形,更易造成聚合物在高渗层低效循环,不利于聚合物驱开发;随着级差升高或聚合物浓度降低,返转高峰值与返转幅度降低,返转时机推迟,低渗层吸液量降低,聚合物改善纵向波及能力降低;随着注聚时机提前,返转幅度先小幅上升后明显下降,返转时机先提前后推迟,合理的注入时机有助于聚合物在各层的均衡推进。该研究成果对海上稠油油田聚合物驱持续高效开发具有重要的指导意义。     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法,现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及辅助方程,构建了浓度场-渗流场全耦合化学降黏驱替数学模型,获得了乳液黏度-含水率、降黏剂溶液黏度-浓度及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程,采用具有有界性的高阶迎风格式克服了一阶迎风格式的不足,提高了浓度散度的计算精度,优选有限体积方法提高了解的准确性,并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。在此基础上开展了降黏驱数值化实验,优化了降黏驱的注采参数。研究表明：建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果;随着降黏剂注入浓度、注入量和注入速度的增加,采出程度逐渐增加,但采收程度增长率逐渐减小;0.4%浓度的降黏剂采收程度提高幅度最大;合理注入量介于0.2～0.6 PV,PV(pore volume)表示孔隙体积;推荐选用段塞较大、段塞中降黏剂浓度较高的方案;合理的注入速度应根据油田自身产能设计。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

适合海上B油田聚驱后非均相在线调驱性能评价

针对渤海B油田聚合物驱后储层非均质性增强,注水突进严重,产油量低等问题,通过室内实验评价研究,优选了两种非均相在线调驱体系FJX-1和FJX-2,开展了海上油田聚驱后,高含水期阶段非均相在线调剖、调驱性能评价及驱油效率分析。结果表明,聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系的封堵效率分别为61.42%、83.45%、93.17%,FJX-2调驱体系的复合黏度、弹性模量均好于聚合物和FJX-1调驱体系,表明其封堵性能与粘弹性能最好,对比液流转向能力,注入聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系后,高、低渗透率层的产液分数比分别从87:23、89:21、88:12下降到最低的61:39、48:52和35:65,在后续水驱中FJX-2在线调驱体系的岩心的高、低渗透率层的产液分数比依然可以达到66:34,FJX-2在线调驱体系对高渗透率层封堵效果明显。驱油实验可以看出,三种体系驱过程中最低含水率分别为：54.58、52.97、44.39。聚合物驱后继续FJX-1、FJX-2体系驱,可以提高采收率值分别为6.32%和11.84%,对比可知,最佳的调剖与调驱段塞组合为调剖(1500mg/L PL+1500mg/L JLJ)+调驱(1500mg/L RY+300mg/L PPG),非均相复合体系的调剖与调驱性能,通过对高渗透率层的有效封堵,不仅使中、低渗透率储层中的原油得到动用,同时对残留在储层内的部分原油也发挥了驱替效果。同时,矿场试验也表明,非均相复合驱在海上油田具有广阔的发展前景。     

聚合物驱强化见效机理及注入浓度优化控制

海上油田实施化学驱高效开发新模式,受制于大井距、多层段、强非均质性以及海上平台寿命有限等因素,使得传统聚合物驱方案设计适应性较差且调整余地较小,如何解决这些难题进而科学地对聚合物注入方案进行设计、优化和控制成为新模式在海上油田进一步推广的关键。重点对聚合物驱见效阶段的见效机理及强化见效控制对策进行研究,通过核磁共振实验分析聚合物驱见效阶段不同级别孔隙的动用状况,从微观角度揭示聚合物驱见效机理,并基于数值模拟和代理模型对见效阶段注入浓度优化控制方法展开研究。结果表明:(1)注入聚合物溶液体系的适应性在见效阶段体现为体系的微观流度比改善能力对不同级别孔隙不同油水分布状况的匹配性;(2)对于见效阶段而言,优化目标实际上是加强动用均衡性,强化见效,使在后期更加难以动用的小孔隙在见效阶段得到有效动用;(3)在代理模型思想指导下,建立了注入浓度与强化见效主控因素之间的响应面决策模型,可以快速、有效指导聚合物驱全过程注入参数方案设计。     

一种改进的聚合物驱孔隙网络模型

基于幂律流体在圆管中的流动模型,建立了幂律流体剪切率与流速之间的关系式。对关系式进行校正并代入Carreau 模型中,得到了改进的Carreau 流体有效黏度模型。新模型中有效黏度是流速的函数,将原来的非线性问题简化为线性问题。应用新建立的有效黏度模型,综合考虑聚合物渗流机理建立聚合物驱微观模拟模型。进行了聚合物驱微观模拟,统计分析了聚合物驱后剩余油的微观分布规律。计算结果表明,聚合物驱后剩余油更趋分散：网络状剩余油体积比例明显减少,但油水混合状、孤粒/孤滴状、斑块状剩余油体积比例都有所提高。     

渤海L油田早期聚合物驱生产动态特征分析

通过对L油田长期的注聚跟踪分析研究,总结了海上油田早期注聚开发过程中的一系列动态生产特征,以此为基础,进一步剖析了影响油田聚驱效果的主要因素,以期为油田今后的调整以及早期注聚在海上油田的工业化应用提供一定的指导。     

一维井地电位模型建立与求解

井地电位法是研究水驱前缘以及剩余油分布较为实用的方法。首先建立一维油水两相渗流方程,基于电位与含水饱和度模型将渗流方程与电位微分方程相耦合,形成一维井地电位模型。对模型采用有限差分法,隐式求压力,显式求饱和度,再利用含水饱和度与电导率的关系,建立形成电位微分方程,隐式求电位;在此基础上建立计算机求解模型。对一维水驱油过程进行模拟计算,通过数值求解,模拟水驱油的完整过程,得到电位分布与含水饱和度变化的相关关系。该方法为井地电位法后期反演油水分布提供理论支持。     

用于提高油田采收率的聚合物降解与防护

聚合物驱油是目前工业化应用程度最高的提高采收率三次采油方法，注入溶液的性能指标直接影响聚合物的增油效果，聚合物溶液的降解和防护已引起石油科技工作者的广泛关注。通过大量的室内实验和现场试验对聚合物驱油可能引起的机械降解、化学降解和生物降解进行了详细分析，对如何做好聚合物溶液降解的防护提出了可操作性的措施，在胜利油田应用后取得了预期的聚合物粘度保护效果，这对我国高含水油田聚合物驱油的广泛推广应用具有重要的现实意义。     

原油-水混合体系的黏度特性及预测方法研究进展

在原油开采、集输过程中,原油、水两相发生乳化形成乳状液,会改变油水体系的有效黏度,从而对多相流的流动特性产生显著影响。原油-水混合体系的黏度特性与原油乳状液的形成条件及分散状态直接相关。系统阐述了外部混合条件、原油物性、水相物性、乳状液液滴粒径及分布等因素对原油-水混合体系黏度特性影响的研究进展。准确计算原油-水混合体系的有效黏度是一个重要的工程问题,系统解释了原油-水混合体系黏度预测方法的研究进展,并总结了现有黏度预测模型。此外,对原油-水混合体系黏度特性及预测方法的下一步研究方向进行了分析和展望。     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究①

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上,确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应的影响,建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油/聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相渗曲线,并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征,分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附/滞留的聚合物对相渗曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式,及油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性,选取具有相继收数和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体M~U本构方程,建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界条件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解,从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是:(l)粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力对油膜的携带作用,从而可携带部分残余油膜流动;(2)粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比,相同流函数值的流线位置发生改变,其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。