滞留聚合物对示踪剂扩散特征影响实验研究

聚合物驱后,地层内滞留的聚合物会对示踪剂扩散产生影响,形成不同于水驱阶段的渗流机理和扩散特征.设计仿真孔隙模型进行微观实验,对聚合物驱后示踪剂扩散进行了微观渗流机理研究,确定聚合物驱后滞留聚合物对示踪剂扩散的影响因素包括示踪剂不可及孔隙体积、示踪剂滞留和滞留聚合物质量浓度差异.设计填砂管驱替实验,定量分析了不同渗透率和不同质量浓度的聚合物段塞条件下,聚合物驱后滞留聚合物对示踪剂的运移和产出特征曲线的影响,印证了微观实验结果.驱替实验结果表明,由于滞留聚合物影响而导致示踪剂不可及孔隙体积倍数为0.05～0.2;滞留聚合物会对示踪剂产生吸附滞留影响;示踪剂在滞留聚合物质量浓度差异中出现差异化扩散.     

聚合物驱不可及孔隙体积对渗流规律的影响

聚合物溶液在多孔介质中流动存在不可及孔隙体积和吸附滞留现象,以往研究聚合物溶液在多孔介质中的渗流规律时,常忽略不可及孔隙体积的影响。为此,通过实验测定了聚合物驱不可及孔隙体积、聚合物溶液的流变性和在多孔介质中的有效粘度;通过建立考虑不可及孔隙体积的并联毛细管模型,分析不同渗透率岩心的不可及孔隙体积对聚合物溶液阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层效应的影响。结果表明,对聚合物累积质量曲线求导得到的不可及孔隙体积更准确;不可及孔隙体积会使聚合物溶液阻力系数和有效粘度降低,剪切速率和衰竭层厚度增加;岩心渗透率越小,不可及孔隙体积越大,对阻力系数、有效粘度、剪切速率和衰竭层厚度的计算误差越大。     

改性淀粉聚合物溶液在孔隙介质中的不可入孔隙体积效应

不可入孔隙体积影响聚合物在孔隙介质中的流动性,设计注聚时需考虑不可入孔隙体积效应。实验考察了改性淀粉聚合物溶液通过岩心的IPV值,结果表明,改性淀粉聚合物溶液分子线团最大半径主要分布在0.2～1.2μm,吸附层厚度越大,IPV值就越大。由岩心孔隙分布拟合计算出的IPV值略低于双段塞法的实验值,其原因是部分聚合物分子回旋半径虽然小于孔喉半径,但可能在孔隙外部滞留产生了不可入孔隙体积。不可入孔隙体积的存在主要有2个原因：聚合物溶液分子线团尺寸与岩心孔喉尺寸不完全匹配,聚合物分子线团尺寸越小、孔喉尺寸越大,越利于其通过孔隙喉道,产生的不可入孔隙体积就越小,反之越大;孔隙介质中的边界层效应和聚合物溶液滞留吸附作用,相当于降低了孔喉的有效半径,而增大了IPV值。     

一种计算聚合物驱不可进入孔隙体积的新方法

根据幂律流体在圆管中层流的基本理论，利用岩石的毛管压力资料，推导出了在考虑或不考虑聚合物分子大小两种情况下聚合物溶液在多孔介质中渗流的流量公式，据此提出了一种新的计算聚合物驱不可进入的孔隙体积的方法，为聚合物驱油设计、聚合物驱油数值模拟中不可进入孔隙体积的确定提供了较为精确的计算方法。     

不可及孔隙体积对聚合物溶液在多孔介质中流动的影响

不可及孔隙体积对开发井的见聚时间和注聚动态监测有直接影响,其随着聚合物溶液浓度的增加而大幅度降低,而且对聚合物驱提高采收率影响较为敏感.现有的ECLIPSE,CMG和VIP 3种商业化软件对不可及孔隙体积的处理方法各异,而且均未从定义出发,致使计算结果出现差异.为此,从不可及孔隙体积的定义出发,分析了不可及孔隙体积对聚合物突破时间和采收率的影响,以及3种商业化软件中存在差异的原因.研究结果表明,考虑不可及孔隙体积将会导致见聚时间提前,随着不可及孔隙体积的增加,见聚时间将会大幅度提前,与常规数值模拟结果相差较大.若不可及孔隙体积系数选取不当,将会对数值模拟结果造成较大影响,甚至会影响到后续作业的决策.因此,在现场预测中必须考虑不可及孔隙体积的影响,应该在多孔介质中的聚合物溶液流动数学模型中用有效聚合物孔隙度替换总孔隙度.     

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。     

喇8-182井区聚合物驱不可及孔隙体积研究

喇嘛甸油田喇8-182井区高Ⅱ1-18油层渗透率低、物性差,属于三类油层,是聚合物驱的主力接替潜力层。文中在油层性质对比分析的基础上,应用计算法和数值模拟方法研究了高Ⅱ1-18油层的聚合物驱不可及孔隙体积并进行了对比。研究结果表明,计算法简单易行,成本低,能够充分考虑分子量、矿化度等的影响;但这种方法只考虑了由于孔隙直径过小而导致的不可及孔隙体积,无法表达由于压力梯度不足而造成的不可及孔隙体积,因此计算结果偏小,只适合于分子量的初步优选。数值模拟方法充分考虑了启动压力梯度和压力场的影响,计算结果更加符合实际情况,适合于在已经初步选定分子量范围的情况下,模拟不可及孔隙体积。不可及孔隙体积随注入速度增加而减小,高Ⅱ1-18油层不可及孔隙体积在0.2～0.3之间。最后建议喇8-182井区聚合物驱注入速度控制在0.2PV/a以内。     

微生物采油用营养物质在石英砂上的静态和动态吸附规律

为了确定微生物采油用营养物质在地层中的损耗情况,在模拟油藏条件下,分别利用浸泡法和物质平衡法研究了微生物采油常用营养物质(葡萄糖、硝酸钾、磷酸二氢钾)在石英砂上的静态和动态吸附规律.实验结果表明,各营养物质的静态吸附量和动态滞留量相差不大,其中葡萄糖的静态吸附量和动态滞留量最高,其静态吸附量为0.85 mg/g,硝酸钾和磷酸二氢钾的吸附量较小,仅为0.1mg/g左右;在动态吸附实验中,当注入1.5倍孔隙体积营养液时,岩心产出液中各营养物质的质量浓度与注入时的质量浓度接近,转水驱后,随着注入体积的增加,产出液中营养物质的质量浓度逐渐降低,当转水驱2倍孔隙体积时,产出液中各营养物质的质量浓度接近0,说明动态驱替时吸附作用较弱.     

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。     

一种计算聚合物不可及孔隙体积的方法

由于聚合物分子是具有一定水力直径的分子团,在聚合物驱过程中无法进入一部分较小的孔隙,形成不可及孔隙体积(IPV).聚合物不可及孔隙体积对于聚驱效果既有正面影响,也有负面影响,在聚驱注入参数设计和效果预测时,必须考虑IPV.该文介绍了一种应用聚合物分子回旋半径和储层微观孔隙结构参数计算聚合物不可及孔隙体积的方法,与实验结果吻合较好;同时给出了大庆喇嘛甸油田葡I组油层、萨Ⅱ-Ⅲ组油层以及杏南开发区葡I组油层的聚合物相对分子质量、油层渗透率与不可及孔隙体积的关系图版和关系式.利用此计算方法,可以得到任意聚合物相对分子质量在任意渗透率油层的不可及孔隙体积,该方法简便、准确,实用性强.     

聚合物驱油数值模拟中的参数敏感性分析

研究了VIP-POLYMER升级软件聚合物驱油的机理，剖析了聚合物溶液在驱油过程中各种驱油效应及为了描述这些效应而引入的相关参数，并对描述聚合物驱油效应的参数及其敏感性进行了研究，筛选出了聚合物溶液的含盐量、浓度、粘度、聚合物在地层中的吸附量、聚合物引起的地层渗透率下降系数、不可及体积系数等参数为聚合物驱主要模拟参数，并介绍了聚合物溶液在地层中的阳离子交换现象，分析了聚合物相对分子质量差异对聚合物驱效果的影响，确定了聚合物驱模拟参数在聚合物工业化推广区块数值模拟研究中的应用条件及其合理取值范围。     

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     

改进的聚合物驱开发动态预测模型

为提高聚合物驱流管法预测的准确性,考虑聚合物驱不可及孔隙体积和聚合物的吸附,改进了聚合物驱分流方程和聚合物驱连续性方程.借鉴大庆油区聚合物驱采出聚合物质量浓度曲线,给出了聚合物驱驱替前缘瞬时聚合物质量浓度表达式,改进了聚合物驱预测中前缘粘度保持不变的缺点.利用改进的预测模型预测了大庆油区喇南一区和喇北东块2个区块的聚合物驱含水率及提高采收率值,结果表明,预测结果比原模型的预测结果更符合实际.预测的聚合物驱含水率曲线与2个区块的实际含水率的趋势一致,预测聚合物驱提高水驱采收率值与实际值误差小于1%.     

聚合物溶液对孔隙结构特征的影响

通过水驱、聚合物驱及后续水驱实验,研究了不同相对分子质量、不同质量浓度聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数;通过常规压汞实验,研究了聚合物驱后岩心孔隙结构特征,对比分析了不同相对分子质量、不同质量浓度的聚合物溶液驱替对岩心孔隙结构特征的影响。结果表明,由于聚合物溶液在岩心孔隙中的吸附滞留,随聚合物溶液相对分子质量、质量浓度的增加,阻力系数和残余阻力系数增大,渗透率下降幅度越大;毛管压力曲线从左下方到右上方逐次排列,孔隙体积在大孔道处减少,而在下一级的小孔道处增加,岩心的平均孔隙半径、半径均值、歪度、结构系数、均质系数各参数降低,其结果对聚合物驱后进一步提高原油采收率的方法研究具有重大的指导意义。     

聚合物驱含水率变化定量表征模型

基于实际聚合物驱含水率变化曲线的特征及定量表征模型的建立原则,建立聚合物驱含水率变化定量表征模型。刻画聚合物驱含水率变化曲线特征的主要参数包括含水率开始下降时注入聚合物孔隙体积倍数、含水率下降最大值时注入聚合物孔隙体积倍数、含水率恢复到初始注聚含水率值时对应的注入聚合物孔隙体积倍数及含水率下降最大值。基于粒子群优化算法给出了定量表征模型参数的拟合方法。同时,综合油藏数值模拟、正交设计和支持向量机方法建立了考虑多因素组合影响的聚合物驱含水率变化特征参数预测模型。计算实例表明,应用所建立的模型,能便捷地预测聚合物驱含水率变化,把握其整体趋势,指导聚合物驱方案的实施。图3表3参16     

Mathematical model for prediction of oil recovery of core-flood tests in process of viscoelastic polymer flooding

In this study a new mathematical model was developed that considers thermal effects, dispersion, effective concentration, elastic behavior of viscoelastic polymers, polymer retention, permeability reduction of aqueous phase, salt effects, inaccessible pore volume, and equivalent shear rate in porous media to predict oil recovery of core-flood experiments in process of viscoelastic polymer flooding as a tertiary stage of enhanced oil recovery. The model was found highly reliable when compared to material balance and experimental data. Displacement performance of core-flood tests could be predicted by presented model, therefore, experimental costs will be decreased significantly.     

聚合物地下交联调整注水剖面的数学模型及其应用

建立了一个两维两相五组分聚合物地下交联调剖的数学模型.该模型综合考虑了影响此过程的各种因素,包括各组分在孔隙介质中的运移,聚合物与交联剂的地下交联反应,聚合物和凝胶的流变性、吸附滞留、不可及孔隙体积、降解等特性以及阻力系数和残余阻力系数,可用于模拟单一的水驱、调剖及这两者的任意组合.根据该数学模型研制了模拟器,在给定的油藏模型上进行了一系列计算,得到了一些对实施调剖有指导意义的结论.     

考虑微生物运移特征的采油数学模型

为了提高微生物采油数值模拟软件模拟计算的准确性和稳定性,基于前期对微生物迁移滞留的实验研究成果,引入全新的微生物运移模型方程,体现了不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用对微生物在油藏中分布状态的影响,构建了能够反映微生物采油过程的一维两相(油、水)三组分(微生物、营养物以及代谢产物)数学模型。通过编制程序,模拟微生物采油过程,对不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用进行敏感性分析。结果表明:该模型可以模拟微生物采油过程,反映不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用对驱油过程的影响较为敏感,通过引入这些参数可以实现对微生物浓度分布、含水率和采收率的准确预测,为微生物采油施工方案的编制提供了一种数值模拟方法。