一種考慮聚合物粘彈性的注聚井注入能力評價方法
【技術領域】
[0001] 本發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開發油田 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】
[0002] 目前，聚合物驅已經成為陸上高含水期油田提高采收率的主要技術，同時也成為 海上油田提高采收率的重要手段。在聚合物驅大規模工業化應用過程中，逐漸暴露出一些 技術問題，其中突出的一個問題是：注聚井嚴重堵塞，致使注入壓力不合理地急劇上升，導 致注入能力嚴重下降，注聚井無法按配注比完成配注，甚至停注。因此，如何準確地評估注 聚井注入壓力和注入能力，是影響聚合物驅開發效果和整體經濟效益的關鍵問題之一，在 保證渤海稠油油田早期聚合物驅的實施方面尤為重要。
[0003] 應用于聚合物驅的聚合物溶液屬于非牛頓流體，油層屬于巖石多孔介質，在研究 非牛頓流體在多孔介質內的流變行為時，一般將非牛頓流體假定為冪率流體。但近年來的 研究發現，聚合物溶液在地下巖石多孔介質中流動時表現出了復雜的流變行為，隨著流動 速率的增加，進行著從牛頓流體到剪切稀化再到剪切增稠流變行為的轉變，即不僅表現出 粘性效應，還表現出一定的彈性效應。但現有技術中尚未發現考慮聚合物溶液粘彈性效應 的注聚井注入能力評價方法，導致不能對注聚井的注入壓力和注入能力做出準確評估。

【發明內容】

[0004] 針對上述問題，本發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，可快速準確評價注聚井注入能力，指導注聚井合理配注，防止地層堵塞和停注等問 題。
[0005] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：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內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注入能力評價模型的建立條件；
[0009] 4)根據步驟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 聚井地質模型，并給出其模型參數；
[0010] 5)根據步驟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性方程；
[0011] 6)根據步驟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性方程中，聯合成立 方程組，在不同的注聚井注入壓力下求解注聚井內聚合物溶液的流動速度Ulrell和油層內聚 合物溶液的滲流速度Uras;
[0013] 8)根據步驟7)的求解結果，計算得到注入量Q和注入強度q，由注入強度q評價 注聚井的注入能力；注入強度q越大，表示注聚井的注入能力越強。
[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，與巖石多孔介質的滲透率和孔隙度相關，取1 ;1^為聚合物溶液剪 切稀化指數；Uras為聚合物溶液在巖石多孔介質內的滲流速度；k為巖石多孔介質滲透率； 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流動時 的剪切稀化視粘度μ apPiTOll和聚合物流經巖石多孔介質時的粘彈性視粘度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和剪切增稠常數；$為聚合物溶液剪切速率；α為經驗常 數，一般取2 ;η2為聚合物溶液剪切增稠指數；μ _為剪切降解發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。
[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；
[0023] ②考慮注聚井井筒內流動與油層內滲流的耦合；
[0024] ③假定油層均質、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；
[0026] ⑤注聚井底端封閉，忽略注聚井底端的球面向心流；
[0027] ⑥假定油層內滲流為平面徑向穩定流，流動過程忽略重力及毛管力的影響；
[0028] ⑦假定井筒內流動及油層內滲流為單相流，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中滲流時的降解；
[0032] ?假定井筒內流動及油層內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模型為水平均質等厚圓形油層，在圓形 油層中心位置鉆有直達油層底部的注聚井，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，上下封閉，外邊界為定壓邊界；所述單油層注聚井地質模 型的模型參數為：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)中建立的注聚井內聚合物溶液流動控制方程為：
[0035]
[0036] 油層內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為注聚井內聚合物溶液的流動速度，u _ 為油層內聚合物溶液的滲流速度，PirellS注聚井內聚合物溶液壓力，P 為油層內聚合物溶 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] 本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明提出了一種考慮聚合 物粘彈性的注