新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

影响聚合物驱增油动态的敏感参数研究

利用新建立的包含若干具有明确物理意义的特征参数的聚合物驱增油动态定量表征模型,将增油曲线的刻画归结为增油初始时累注量、对应最大增油量时累注量、增油期结束时累注量、最大增油量等4个特征参数.在油藏数值模拟研究的基础上,讨论了包括油藏静态参数、动态参数以及聚合物性质参数等15个影响聚合物驱增油动态的因素及其影响规律.研究结果表明,影响聚合物驱增油动态和提高采收率值的主要敏感因素包括渗透率变异系数、地层水矿化度、地层温度、注聚前含水、注聚用量、注入速度、注采比、渗透率下降系数、吸附等.     

多参数约束聚合物驱历史拟合方法

聚合物驱数值模拟需要对大量物理化学现象进行描述,与水驱相比存在很强的特殊性。参考和借鉴水驱数值模拟历史拟合相关方法和聚合物驱油机理研究成果,筛选出聚合物的吸附量、残余阻力系数、聚合物溶液相对黏度、不可及孔隙体积、传导系数、有效地层系数和表皮系数等7个影响聚驱效果的主要特征参数;在对这些参数开展较为详细的敏感性分析基础上,以多种现场实测资料作为约束条件,建立了一套较为系统、有效的多参数约束聚合物驱历史拟合方法。大庆某典型实际区块油藏数值模拟表明,聚合物驱历史拟合精度明显提高,单井含水拟合符合率达到75%。研究结果证明了该聚合物驱历史拟合方法的可行性和有效性。图4表1参13     

聚合物驱数值模拟参数敏感性研究

聚合物驱数值模拟技术是指导聚合物驱方案实施的重要手段,由于聚合物驱数值模拟参数的不确定性,导致聚合物驱历史拟合难度加大。基于室内聚合物岩心驱替实验结果,应用岩心驱替数值模拟方法拟合含水率与采收率曲线,确定聚合物驱数值模拟参数,进而得到了比较可靠的岩心数值模型。在此基础上,分别分析了聚合物溶液粘度、不可及孔隙体积、残余阻力系数和聚合物吸附量等数值模拟参数对含水率曲线以及采收率曲线的影响,并引入敏感系数评价了含水率下降幅度以及采收率增加幅度对各参数的敏感性。结果表明,采收率增加幅度和含水率下降幅度对不同参数的敏感程度顺序保持一致,敏感性从强到弱依次为聚合物吸附量、聚合物溶液粘度、残余阻力系数、不可及孔隙体积。     

聚合物驱窜流实验研究

聚合物驱油是提高采收率的重要方法,但由于地层经过长期的注水开发,储层物性发生变化,形成优势流场,导致聚合物驱油过程中聚合物沿优势流场窜流指进,降低了聚合物驱油效率,应用与地层孔隙相似的微观填砂模型,模拟地层非均质性进行聚合物驱窜流微观实验研究,通过微观动态图像处理系统对聚合物的窜流规律、聚合物驱后残余油的形式进行分析.结果表明聚合物驱提高了采收率,但仍沿高渗透条带指进窜流,指进速度与地层系数密切相关,后续水驱中由于聚合物阻力效应,扩大波及系数,提高了采收率,但低渗透地层的采收率仍然较低,提高低渗透地层的采收率是聚合物驱后开发重点.     

聚合物驱剖面返转时机及其影响因素

聚合物驱过程中的剖面返转现象会对提高采收率造成不利影响,为进一步提高聚合物驱效果,通过理论分析和室内物理模拟方法,对聚合物驱油效果和聚合物驱剖面返转时机及其影响因素进行研究。结果表明,随岩心渗透率升高,聚合物驱剖面返转时机延后且延后幅度增大,聚合物溶液浓度C_p=1600 mg/L、渗透率级差为4 时,渗透率大于1200×10^-3μm²后尤为明显;随渗透率级差和小层厚度比（高渗层/低渗层）增大,即地层系数级差增大,剖面返转时机提前,聚合物溶液浓度CP=1600 mg/L、岩心平均渗透率Kg=300×10^-3μm²、地层系数级差10 条件下,剖面返转时机可提前至0.06～0.07 PV。随岩心渗透率升高和地层系数级差增大,采收率增幅呈先增大后减小趋势;聚合物驱剖面返转时机T_p与地层系数级差D_j关系满足方程式T_p=a（D_j-1）^-1,随聚合物溶液浓度升高,返转系数a 值减小,剖面返转时机提前。应用该公式可定量描述剖面返转时机与地层系数关系,及时调整注入参数,提高聚合物驱效果。图3表5 参8     

影响聚合物驱采收率因素的研究

通过室内物理模拟驱油实验,考察了水油黏度比、地层渗透率、聚合物注入量对聚合物驱效果的影响.结果表明,当岩心渗透率为1.5μm2,地下原油黏度为50.7 mPa·s时,聚合物驱的合理水油黏度比为0.06 ～0.6;聚合物驱提高采收率的最佳地层渗透率为2.0 μm2;水驱后转注浓度为3 000 mg/L的聚合物溶液,提高采...     

利用聚合物粘弹效应提高驱油效率

本文研究了孔隙介质中聚合物的粘弹效应及利用粘弹效应提高聚合物驱油效率的可能性。根据粘弹效应系数Rve的定义，通过测定有滞留分子存在的岩心中，不同注水速度下的Rve值，可以判断聚合物溶液在孔隙介质中的流变特征。当Rve=1时，表明聚合物溶液以该流速通过孔隙介质未产生拉伸流动，当Rve＞1时，表明聚合物溶液以该流速流动时产生了拉伸流动；本文系统测试了在一定岩心中Rve与流速的关系曲线，找出了聚合物溶液开始产生拉伸流动的速度──临界粘弹流速Vc1。在此基础上进一步研究了Vc1对聚合物驱油效率的影响，认为聚合物驱的速度必须大于Vc1，才能发挥粘弹性的作用，提高注聚效果。     

聚合物驱后储层物性参数的变化特征

通过室内实验，对聚合物驱后储层岩心孔渗参数、孔隙结构以及渗流特征进行了研究，总结了储层物性参数变化特征及对渗流特征的影响。研究结果表明，长期实施聚合物驱后，聚合物在岩心孔隙空间中的吸附和滞留作用对渗透率的影响要大于聚合物溶液对孔隙的冲刷所产生的影响。地层多孔介质中受聚合物对岩石的冲刷作用影响最大的是少数较大孔隙，聚合物对地层的影响作用是非均质的。相对渗透率曲线的变化显示了聚合物的选择作用，聚合物吸附对水相相对渗透率的影响要大于对油相相对渗透率的影响。     

抗盐耐温聚合物的室内性能评价

在室内筛选出适合马36井区油藏条件的抗盐耐温聚合物——疏水缔合聚合物，评价了该聚合物静态性能，测试了不同矿化度、浓度下聚合物溶液的粘度、岩心渗透率下降系数、吸附量等参数。实验结果表明，缔合聚合物具有较好增粘性、抗盐性、抗剪切性等；双管模型的驱油实验也表明了该聚合物溶液对非均质油层具有很好的调驱作用。     

聚合物驱数值模拟渗流参数的测定研究

本文采用部分水解聚丙烯酰胺,在大庆油田厚层试验区的天然岩心上,建立了聚合物驱数值模拟渗流参数的测定方法,研究了渗透率、注入速度、温度、分子量和矿化度对渗流参数的影响,初步建立了R_K_(max)、b_p与渗透率、线性推进速度和温度的关系式,从而充实和完善了原聚合物驱模型,为厚层聚合物驱矿场试验提供了数值模拟参数。     

含水率曲线对聚合物驱特征参数的敏感性分析

聚合物驱含水率曲线历史拟合是聚合物驱历史拟合的重点部分。在聚合物驱含水率曲线上确定2个重要的拟合点:聚合物驱见效点和含水下降最低点。在影响聚合物驱的众多因素中,选取聚合物溶液相对黏度、聚合物吸附量、残余阻力系数和不可及孔隙体积作为敏感性分析的特征参数;定义敏感度系数,通过各特征参数对各拟合点的敏感性分析,得出拟合点值随着聚合物溶液相对黏度、残余阻力系数和不可及孔隙体积的增大而减小,随着聚合物吸附量的增大而增大;含水率曲线对聚合物驱特征参数的敏感程度由强到弱依次为:聚合物吸附量、聚合物溶液相对黏度、不可及孔隙体积、残余阻力系数。     

早期注聚开发油田水驱采收率计算方法

驱替特征曲线法是标定油田采收率的重要方法,对于早期注聚油田可以采用该方法计算聚驱采收率。为了解决早期注聚油田开发效果评价缺乏评价标准的问题,从影响驱替特征曲线线性段特征参数的主要因素入手,将室内水驱、聚驱相渗曲线测量结果与甲型驱替特征曲线相结合,导出了聚驱和水驱条件下驱替特征曲线线性段斜率和截距的数值关系,并由此给出了测算早期注聚油田水驱采收率的计算公式。实例油藏计算结果表明,水驱采收率可以达到29.14%,比早期注聚开发低15.07%;关于动用储量不变的假设,以及室内相渗曲线测量时聚合物溶液黏度与实际地层聚合物溶液黏度差异是影响本方法测算精度的主要因素。     

聚合物驱油过程中不同粘度比情况下波及系数计算方法

在分析聚合物驱油机理的基础之上,建立了考虑吸附因子和不可入孔隙体积的聚合物驱油的五点井网模型。应用流管法将二维平面模型简化为若干个一维驱替模型,从而建立了聚合物驱油的一维数学模型。利用前缘驱替理论,通过求解每根流管中的驱替动态,然后叠加至整个五点井网,从而模拟二维平面上完整的聚合物驱油过程。将该计算过程编制成VBA程序,绘制了不同含水率条件下,聚合物驱油波及系数与流度比的关系图版,为矿场实施聚合物驱提高采收率项目时,对聚合物溶液粘度的配制提供了理论依据。将计算得到的聚合物驱油动态参数和实验结果对比,发现两者具有较好的一致性。文章建立的流管模型的优点在于输入参数较少,计算快捷,适应性强,同时克服了传统矩形网格油藏数值模拟带来的数值弥散作用,为使用聚合物驱油的油田早期筛选及油藏动态管理提供了一种有效工具。     

聚合物驱后地下聚合物再利用技术室内试验研究

通过平板模型物模试验研究了聚合物驱后地下聚合物的再利用技术。从而得到聚合物驱后对地下聚合物溶液固定技术和絮凝技术效果的认识。研究表明,聚合物固定荆溶液对高质量浓度、高相对分子质量的HPAM的固定效果好．可用于对聚合物驱后未恢复水驱油藏的聚合物的固定;聚合物絮凝剂与低质量浓度HPAM发生絮凝,产生的絮凝体具有良好的封堵水驱后形成的大孔道的作用。物理模拟试验研究说明。聚合物驱后的聚合物固定剂技术。可以大大提高聚合物驱后水驱的波及系数。进而提高聚合物驱后的原油采收率;在此基础上再注入深部调剖剂。还能进一步提高原油采收率。聚合物驱后若地层中聚合物溶液部分被注入水稀释。采用聚合物再利用技术可以极大地提高聚合物驱后的原油采收率。     

Investigation of Isotherm Polymer Adsorption in Porous Media

The injection of chemical solutions plays an important role in increasing the recovery factor of mature fields. Chemical flooding is considered as an attractive alternative to conventional waterflooding; it can improve the area sweep efficiency not only at the macroscale but also in the microscale by control mobility of displaced fluid. Adsorption of polymer in reservoir rock is an extremely important parameter for chemical flooding. Adsorption represents a loss of chemical agent from solution and, consequently, a net reduction in the surfactant–polymer slug. Therefore, the efficiency of polymer flooding is significantly diminished both technically and economically. However, numerical simulation of multicomponent adsorption is still limited and adsorption processes in a polymer–rock system have not yet been well developed, especially for highly heterogeneous reservoirs. In this article, adsorption was modeled by the Langmuir isotherm theory. The simulation results indicated that polymer adsorption strongly depends on polymer concentration, shear rate, pH, salt concentration, and reservoir heterogeneity. Effective control of such parameters can reduce the effect of polymer adsorption to minimize chemical loss and improve the economic efficiency of chemical flooding processes.     

表面活性剂/聚合物二元复合体系驱油效果研究

针对大庆油田应用的新型表面活性剂/聚合物二元复合体系,开展了微观仿真模型驱油实验和岩心驱油实验研究;对比了水驱油后聚合物溶液驱油、表面活性剂溶液驱、无碱表面活性剂/聚合物（SP）二元复合驱体系驱油3种方案的驱油效果,研究了SP二元复合体系界面张力和乳状液的含水率对其驱油效果的影响规律。研究表明:SP二元体系的驱油效果明显好于聚合物溶液和表面活性剂溶液的一元体系,人造岩心水驱油后,开展SP二元复合体系驱油提高采收率17.50%;人造岩心水驱后聚驱,再开展SP二元复合体系驱油提高采收率10.10%。该研究对指导SP二元复合体注入方案设计具有重要意义。     

高相对分子质量聚合物驱油效果影响因素分析

聚合物相对分子质量大小是影响聚合物驱油效果的一个重要因素，聚合物相对分子质量越高，增粘效果越好，最终采收率也越高。采用高相对分子质量聚合物驱油时，油水粘度比很小，采出液中含水率上升速度将大大减缓，当它达到采油经济允许的极限含水率时，油层中的含水孢和度已经很高，因而获得的驱油效率高。运用室内实验、矿场试验和数值模拟方法研究了残余阻力系数变化对聚合物驱油效果的影响以及高相对分子质量聚合物对聚合物驱最终采收率和含水变化的影响，为油田应用高相对分子质量聚合物提供了理论和实践依据。     

利用聚合物驱产出液浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和滞留孔隙体积

聚合物驱数值模拟中不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积等物理化学参数往往不易准确获得，严重影响了聚合物驱数值模拟结果和矿场动态预测效果。该文以聚合物驱互溶驱替理论为基础，介绍了聚合物驱产出液浓度剖面模型的测定与分析方法。实验测得了大庆油层条件下的聚合物驱产出液浓度剖面模型，求出了相应的不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积。通过浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积的方法，具有操作简单、准确、易于掌握等特点。研究成果对聚合物驱数值模拟技术、聚合物驱方案设计和矿场动态监测有指导意义。