一種聚合物地下黏度計(jì)算新方法

張志軍，李 芳，魏 俊，周 薛，袁偉杰

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

0 引 言

聚合物驅(qū)是一種改善水驅(qū)流度比，擴(kuò)大波及體積，提高原油采收率的有效方法[1-3]。對(duì)于一個(gè)確定的注聚合物單元，其地下原油黏度一定，因此，聚合物溶液地下黏度發(fā)生變化，聚合物驅(qū)效果也會(huì)變化[4-5]。目前，常采用經(jīng)驗(yàn)法確定聚合物溶液地下黏度[6-7]，該方法確定的聚合物地下黏度為井口黏度的1/3～1/2，但由于該范圍相對(duì)較大，不利于聚合物驅(qū)油田對(duì)注聚合物性能進(jìn)行有效評(píng)價(jià)及后期措施調(diào)整。因此，對(duì)于精細(xì)化聚合物驅(qū)油藏而言，確定聚合物地下黏度具體數(shù)值至關(guān)重要。從分析聚合物驅(qū)滲流理論出發(fā)，基于油藏工程方法及微分原理進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)化，之后通過(guò)等價(jià)變換與積分處理，準(zhǔn)確獲取聚合物地下工作黏度計(jì)算公式，從而更好地指導(dǎo)聚合物驅(qū)油田效果評(píng)價(jià)及措施跟蹤。

1 新型計(jì)算方法的建立

當(dāng)油層進(jìn)行聚合物驅(qū)時(shí)，由于注入流體性質(zhì)發(fā)生變化，驅(qū)替相黏度發(fā)生變化，反映出油層滲流阻力的增減情況，其數(shù)學(xué)表達(dá)式[8]為：

(1)

式中：pw為井底流壓，MPa；pe為油藏壓力，MPa；μeff為聚合物地下黏度，mPa·s；μo為油相黏度，mPa·s；re為油藏供給半徑，m；rw為井筒半徑，m；r為聚合物驅(qū)替前緣半徑，m；Ke為地層有效滲透率，10-3μm2；h為油層有效厚度，m；Q為注入量，m3/d。

理論上可以利用式(1)求取阻力系數(shù)，但該式中的聚合物驅(qū)替前緣半徑不僅與地層厚度有關(guān)，還隨時(shí)間不斷變化，不易確定。因此，需要將驅(qū)替前緣半徑轉(zhuǎn)換為易于礦場(chǎng)獲取的物理量。

將式(1)的右半部分對(duì)聚合物累計(jì)注入量進(jìn)行微分[9]：

(2)

式中：Wi為聚合物累計(jì)注入量，m3。

對(duì)于有效厚度、平均孔隙度一定的地層，單位時(shí)間內(nèi)聚合物溶液的累計(jì)注入量等于地層微元的孔隙體積，即：

dWi=2πhφrdr

(3)

式中：φ為孔隙度。

將式(3)代入(2)中可得：

(4)

對(duì)于注聚合物井，井底流壓與井口油壓的關(guān)系為：

pw=ph+ρgH-Δp

(5)

式中：ph為井口油壓，MPa；H為井筒垂深，m；Δp為沿程摩阻，MPa。

當(dāng)注聚合物井井身結(jié)構(gòu)確定時(shí)，其井深及對(duì)應(yīng)的液柱壓力也為定值。通常在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油藏壓力基本穩(wěn)定或緩慢下降，在計(jì)算過(guò)程中可視為常數(shù)，則式(4)可簡(jiǎn)化為：

(6)

對(duì)式(6)兩邊同時(shí)積分，可得：

(7)

令直線段斜率為a，則聚合物地下黏度為：

μeff=μo-4πaKeh

(8)

分析式(8)可知：新方法可以解決地下聚合物黏度不能定量化表征的問(wèn)題，且新方法所需數(shù)據(jù)均取自生產(chǎn)參數(shù)，便于獲取，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，可以快速計(jì)算出聚合物地下黏度值。由于該方法需要地層滲透率及油層有效厚度，因此，不適用于水平井井型的聚合物黏度計(jì)算，同時(shí)考慮到所需參數(shù)應(yīng)真實(shí)地反映地下注入情況，故也不適用于欠注井聚合物黏度的計(jì)算。

2 實(shí)例應(yīng)用

渤海L油田構(gòu)造形態(tài)屬于半背斜，主要含油層系為東營(yíng)組東二下段辮狀三角洲前緣亞相水下分流河道砂，儲(chǔ)層孔隙度主要為24%～33%，滲透率為50×10-3～5 000×10-3μm2，主要集中在200×10-3～3 000×10-3μm2，具有高孔、高滲的儲(chǔ)集物性特征。地層原油黏度為7.20～19.43 mPa·s。

該油田于2005年8月全面投產(chǎn)，2006年3月開(kāi)展單井注聚合物試驗(yàn)，2007年開(kāi)始向6口井注聚合物，2012年擴(kuò)大注聚合物方案，共有注聚合物井8口。聚合物注入濃度為1 200～1 500 mg/L，聚合物井口黏度為7.2～11.2 mPa·s。

選取A01、A14、A16、A23井進(jìn)行地下黏度計(jì)算，繪制了4口注聚合物井的油壓與流量之比與累計(jì)注入量關(guān)系曲線(圖1)。由圖1可知，注入聚合物溶液后，壓力與流量之比上升速度逐漸變緩并趨于穩(wěn)定，呈現(xiàn)對(duì)數(shù)上升規(guī)律，驗(yàn)證了新方法的正確性。

4口井基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示。利用新方法和常規(guī)經(jīng)驗(yàn)法分別計(jì)算了L油田4口注聚合物井的聚合物地下黏度，結(jié)果如表2所示。由表2可知，2種方法的計(jì)算結(jié)果基本一致，與常規(guī)經(jīng)驗(yàn)法相比，新方法可以更加準(zhǔn)確地確定聚合物地下黏度，從而更加科學(xué)合理地指導(dǎo)后期注聚合物調(diào)整。

圖1 渤海L油田4口注聚井油壓與聚合物累計(jì)注入量關(guān)系表1 渤海L油田4口注聚合物井基礎(chǔ)參數(shù)

井名聚合物井口濃度/(mg·L-1)聚合物井口黏度/(mPa·s)地層系數(shù)/(μm2·m)A0112007.222.9A14150011.259.7A1612007.236.2A23150011.280.9

表2 渤海L油田4口注聚合物井聚合物地下黏度

3 結(jié) 論

(1) 建立了一種基于井口油壓和聚合物累計(jì)注入量求取聚合物地下黏度的新方法。該方法成功地解決了聚合物驅(qū)前緣半徑難以求取的難題，大幅度簡(jiǎn)化了計(jì)算工作量。

(2) 新型計(jì)算方法與常規(guī)經(jīng)驗(yàn)法相比，能夠便捷地解決常規(guī)方法無(wú)法確定聚合物地下工作黏度具體數(shù)值的難題，可以更加有效指導(dǎo)聚合物驅(qū)油田注聚合物措施調(diào)整。

(3) 實(shí)例表明，新方法計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便，不僅能對(duì)聚合物驅(qū)有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以實(shí)時(shí)掌握聚合物地下黏度，豐富了注聚合物油田的評(píng)價(jià)方法。