计算聚合物驱相对渗透率的新方法.pdf

19 94 年第 18 卷 增刊 石油 大学 学报(自然科学版) J汰护心 o j咖价~威夕o f C厄知1 F以 . 1 8反解 · J舀之 . 19 9 4 计算聚合物驱相对渗透率的新方法 雷光伦刘 ,榭 宁许震芳 (石油 大学开发系 , 山东东营 2 5 7 0 62 ) 摘要 根据聚合物 溶液在多孔介质 中的流变性 , 提出了计算聚合物溶液驱相对渗透率的新方 法 . 通过实例说明了该方法的正确性 . 同时证实了聚合物驱提高采收率的机理在于提高了非均质油 藏的波及体积 , 而并非减小了最终残余汕饱和度 . 主题词聚合物 ; 相对渗透率 ; 流变性 ; 多孔介质 中图法分类号 T E311 第一作者简介雷光伦 . 男 . 1963年出生 . 199 3年毕业于石油大学(北京) , 获硕士学位 . 现在 石 汕大学(华东)从事渗流力学和渗流物理方面的教学和科研工作 . 0 引言 为了提高注入 水 的驱油效率 , 从 而进一 步提高采收率 , 近年来国内外在高含水期油田广泛 采用 了聚合物溶液 驱 油的三次采 油方法 . 聚合物驱 油与水驱 油有着 显著的不同 , 反映驱油过程 特征的相对渗透率曲线也 必然与水驱 时有差 异 . 聚合物驱油过程的相对渗透率数据是正确进 行聚合物 驱油 油藏工程计算与分 析 的前提和 基础 . 为此 , 本 文利用驱替实验数据 , 提出了一种 计算聚合物驱相 对渗透率的新方 法 . 1 计算模型的建立 1 . 1 实用聚合物溶 液的流变性 聚合物溶液是非牛顿 流体 , 剪切 应力 随剪切 速率改变 . 大量研究表 明 , 在通常用 的聚合物 驱油浓度和注入速度 下 , 聚合物 溶液 的流变性可用幂律模式 表示 , 即 T 一K尹(1 ) 式中 , , 为剪切应力 , Pa ;I l - 为稠度系数 ;n 为流态 指数 ;, 为剪切 速率 , s“’ . 根据式(1) , 并对 照牛 顿流体的本构方程 , 可 得到聚合物溶 液的 视粘度为 产, = K沪一 ‘ (2) 在双对 数坐标中 ,T 与 , 成线性关 系 , 因此可 由实验 得到 K 和 。

进而 得到流变方程 . 用取 自大 庆油田矿场使用的聚丙烯酞胺 聚合物 , 在 TR 一 1流变仪 上进行了浓度为10 0 , 30 0 , 500 , 750 , 10 0 0mg/L 的聚合物溶液 流变 实验 , 得到 了 不 同的 I t ’和 摊 值 . 实验表明 , 聚合物的 流变性可很 好 地用幂律模式表示 , 回归系数均 大于0 . 960 , 其 中 , 30 0mg/L 的流变图如 图1 . 1 . 2 渗流速 度与剪切速率之问 的关系 收稿时间 : 19 94一0 3一邪 · 10 0 · 聚合物溶液 的 视粘度是剪切 速率的函数 , 而 在多孔介质流动中 , 计算得到的往往 是渗流速 度 . 因此 , 要在聚合物溶液驱油 过程中考虑 其流变特性 , 就必须 得到能反 映客观实 际的二者间 的关系式 . 设聚合物 溶液 的本构方程 用幂律模式 表示 , 由多孔介质的毛细管模型并用微元流体 圆柱受力分析法 , 可得到剪切速率与渗流速度的关系式为 3 n + 110 ‘V 左 + l (8己kk ,. q , s / 刀 . ) ’/2 (3) 式中 , V . 为聚合物溶液的渗流速度 , Cm / s;c l 为 与岩石曲率度有关的系数 , 变化范 围为2 5/ 1 2~ 2 . 5 ;无 为多 孔 介质 的绝 对渗透率 , 。

m Z; k r. 为聚 合物溶液相的有效 渗透率 ;尹 为岩石孔隙度 ; 饥 为聚 合物 溶液饱和度 ; 几为 聚合物溶 液驱 时渗 之 透率降低 系数 . 由实验 确定 . 1 . 3 聚 合物驱相对渗透率计算模型 设聚合物溶 液 驱 油 过 程仍 为 Bu ok l e y 一L e v e r ct t 驱替 , 即驱替速度足够大 , 以克服毛管力影 响和流 体不可压 缩 , 在 JBN [ ’〕 方 法 的基础 上 , 可 ’, 出聚合物 驱相对渗透率计算式 . x 一a8 5337 K一0 . 0伪07 凡 .,二0 . 98 893 } 乡 图1 1夕 v / s一’ 3 0 0mg/L 聚合物溶液流变图 、少 、1声 月, ” b 了‘、了 、 油相 : , 「d(1/ H 厂. 1 , )飞 一‘ 、 , 一 J ·Ll又 . 百丽万」 聚合物溶 液相 : 其中 巧一万 式(4 )和 式(5 )中 , f 为含油率 ; 讯 mPa 一5 . 1一f o 些 召o 3 , ‘ +(10 4V . )一 ’ 火 , ‘ + l/ (s c,、、,. 甲习 . /: )‘ 一 l)/2 为累积注入孔隙体积倍数 ;I , 为注入 压力比 ; 沁 (6) 为油相粘度 , 当聚合物 浓度为零时 , 有 召,~召 ., 刀一l , 则式(5 )变为 : 杭 _ _ 」 二竺 竺 些k __ f 。

/‘ ‘-(7) 式(钓和式(7 )为水驱油 时的相对渗透 率计算式 . 2 应用实例 2 . 1 聚合物驱相对渗透率曲线 的计算 用本文计算方 法 , 设计 了相 对渗透率的计算程序 . 用浓度为500 , 7 50 , 100 0m8/L 的聚合物 溶液在1 2块 岩心上的驱替实验数据和 水驱 实验数 据进行计算 , 并经过标准化处理 , 得 到相对渗 透率数据与曲线 . 图2是浓度为looo mg/L 聚合物 驱与水驱时的相对渗透率曲线对比图 · 图中 水驱曲线是 用 水驱 时广泛使用 的 JB N 计算 方法计算出的 , 聚合物驱 曲线是 用 文中方法得到 的 . 由图可见 , 水驱与聚合物驰时 的油相相对渗透率曲线基本重合 , 驱 替终了的残余油饱 和度 值丛本不变 . 这与水解聚丙烯酞胺溶液驱油时的机理 相一致 , 即高分子对 油相不产生任何阻碍 作用 , 且 聚合物驱 油提高采收率 , 是 通过改变流度比以提 高非均质油藏的波及体积 , 而并非象 表面活性剂那样 , 通 过改变表面张力以减 小最终残余油饱和度来提高最终采收率 . 水驱与聚合 · 101 · 物驱的水相相对渗透率表现 出 明显的差别 , 聚合物 驱 时水 相相 对渗透率值大为降低 . 这与聚合 物高分子对水相流动 有阻碍作用 , 以及在聚 合物驱 矿场 试验时 , 油 井产水量大幅度减 少的实际 情况相一致 . 其它岩 心和 浓度 的相对渗透率曲线变 化规律与图2相 同 , 只是浓度越小 , 聚合物溶 液相对渗透率越大 . 2 . 2 本文方法与其它方法的对比分析 在原有的计算聚合物驱相对渗透率曲线方法中 , 未考虑聚合物溶液在多孔介质中的流变 性 , 而 是在某一剪 切速率下 , 在实验室内用旋转粘度计测得的视粘度作为整个驱油过程中的粘 度 . 图3给 出了本 文方 法与用原方法 在不 同剪切速率下 得到的相对渗透率 曲线的对比 . 试验 号 l一l 岩心号 : 3一1 0 浓度 : I0 0 0mg/L — 水驱 一一一聚 合物 驱 试验号 : I一1 岩心号 : l一 5 浓度 : 5 00mg/L — 本文方法 一一一 y一5 0 一 一一一护= 20 0 · .··⋯ v一500 囚三盛、 女 Zu J生 \ ‘ 七 ‘燕菊燕象办 飞{ 0 . 70 . 80 - 一一 一 图2水驱与聚合物驱 相对渗透率曲线对比图3原方法与本文方法计算值对比 从 图中可看 出 , 剪切速率取 20 0 5一 ’时 的视 粘度 用原 方法与本文方法计算出的相对渗透率 曲线 最 为接近 . 这是通过 实际计算 , 已经 知道 聚合物驱油过 程中 , 在该实验岩心里的剪切 速率 变化中值为20 0 5一’; 而 另两 条线 为任取 的剪 切速率下 的 视粘度 , 可见两条 曲线相差 很远 . 这说明 , 用本文考 虑聚合物 溶液 在多孔介 质 中流变性 为基础 的计算方法较原方法任取一 剪切速率下的视粘度计算 出的 相对渗透 率 的准确性 为高 . 3 结论 (l )不同 浓度下 聚合物 溶液驱油 的相对渗透率计算新方法 , 可 用于计算聚合物驱相 对渗透 率曲线 , 能准 确解释 聚合物溶液驱油 时的渗流物理特征 . (2 )聚合物 驱油 可以提高采收率 , 这是 由于聚合物溶液改变了流度 比 , 提高了非均质油藏 的波 及体积 , 而不 是减小了最终残余油饱和度 . (3 )聚合物溶液在多孔介质中的流变性 , 对聚合物 驱相对渗透率的计算有很大影响 . 参 考文献 Johns o n EF . Bo s sle r DP , N auma n V0 . 臼l a屯 一lationo fR elativ e Pe rme abil iryFromDi sP场沈m ent E Xp e rimr nt · AIME2027 . 195 9 . 1 : 6 1~6 3 王新海 · 聚合物驱数值模拟主要参数的确定 . 石油勘探与开发 . 199 。

, (3 ) : 6 9~7 5 · 10 2 · 3 4 陈元千 · 相对渗透率曲线及毛管压力 曲线的标准化方法 . 石油实验地质 , 199 0 , (1) : 6 4~7 0 〔美〕亨利 · 布 · 可里奇类著 . 葛家理 . 林平一译 . 现代油藏工程—模拟计算 . 北京 : 石油工业出版社 , 198 6 ANEV VCA LCU LAT ION METHOD FORREL AT IVE PE R MEAB IL ITY FROMPOLYME RDIS PLACEMENTEXPE RIMENT 侧 C如:乒期 加 林 乍翻认g X u 刀如通孙之g (U niver‘ityof Petrole um , D ong ying Chin a2 570 6 2) Abstr a et B a s ed o ntherhe olo g j ealb e ha v ior o fP Olym e rso lutioni n p e ro u s m edium , aneweale u - lationm etho dofrelative p e rmeab ility fromPolym er d isPla eem entexPeriment wa sd e velo p e d . A etural c a le ulatio n showsthatthis m eth o d 15 rig ht . Polym er d isPla e em e ntea ne nhan ee011reeovery , b ec a u s e re servoire o v er ageean b e imPro v ed . S ubje et w ords Polym e r d isPla e ement; R e]ative p e rmeab i]jty; R he ologieal b e ha v io r ; Po ro u s m edi[ Jm Ab o 以 t加 j ir s tQ 以1 1 0r 侧 口姗理抑。

, 刀双女, u 哪枷 n 认19 63 . 价 尹“改功虹 口祖 卯认dMS由少邵 介姗如肠~威夕o f 几t , 讨阅爪如19 9 3 . 入 乞汉 , h e 双价k s 以 如孙以刀喊 , 认 咖和 了娜 仍叔勿二o j 咖肠娜 . o j 尸以r汉州爪瓜卿附认g . · IQ 3 · 。