基于黏度修正模型的聚合物热降解数值模拟

高温油藏中聚合物的热降解是影响驱替效果的一个重要因素,通过油藏数值模拟技术可以评价聚合物热降解对提高采收率的影响。基于连续性介质假设,建立了聚合物黏度变化的偏微分描述方程,并在已有数值模拟器的基础上修正其黏度模型,建立高温油藏的聚合物热降解数值模拟模型。结果表明:黏度修正模型直接描述了聚合物热降解过程中质量浓度不变而黏度降低的物理化学过程,有助于更加准确地描述聚合物质量浓度场的变化过程。新的黏度修正模型可以更加有效地模拟计算聚合物在油藏流动中的聚合物热降解过程,为高温油藏聚合物驱项目的参数设计和风险评价提供理论依据。     

聚合物溶液老化作用数值模型研究

聚合物驱油是化学驱提高采收率的主要方法之一。聚合物的老化作用是影响聚驱效果的重要因素。目前,在数值模拟技术中,能够描述聚合物老化作用的数学/数值模型还鲜见报道。为此,提出了"时间通量"概念,以此建立了考虑聚合物老化作用的油藏数值模型。利用数值模拟,初步探讨了不同老化速度对聚驱效果的影响。研究表明:在油藏数值模拟中需要考虑聚合物的老化作用;聚合物的吸附作用是影响网格内聚合物老化时间曲线形态的重要因素;老化时间曲线的形态也可以反映聚合物在地层中的运移情况。     

基于流线的聚合物驱热降解数值模拟

聚合物驱是化学驱提高采收率的主要方法之一。热降解是影响聚合物驱效果的重要因素,利用油藏数值模拟进行聚合物驱方案设计时,应考虑聚合物的热降解作用,但目前考虑热降解的聚合物驱数值模拟尚未完善。为此,基于准确反映热降解的粘度衰减模型,利用分时步更新流线及网格—流线场互相映射的方法求解降解时间,实现了聚合物驱热降解数值模拟。该方法物理意义明确,适用性强,计算结果准确,可以准确反映聚合物在流动状态下的热降解过程。利用该数值模拟方法进行了3组模型的研究,结果表明,聚合物驱过程中聚合物的降解时间小于在地层中的传播时间,聚合物驱达到稳定后,降解时间等于传播时间。热降解对地层中聚合物质量浓度分布基本无影响,但会造成聚合物粘度降低,延长聚合物驱见效时间,同时使含水率下降,漏斗变小,驱油效果变差,在聚合物驱方案设计时应充分考虑聚合物的热降解作用。     

用非结构化网格模拟器模拟聚合物驱

描述了用非结构化网格模拟聚合物驱的研究进展。聚合物驱模拟涉及到很多专业问题：聚合物溶液黏度（具有剪切稀释或剪切增稠的特性）是聚合物浓度、剪切速率、矿化度和油藏温度的函数;聚合物的流度控制能力受近井地带高速剪切的影响;聚合物的热力学降解是聚合物浓度、矿化度和油藏温度的函数;聚合物的滞留会影响其流动特征。除此之外,文中还提供了方程的数值解法及其应用实例。     

聚合物在多孔介质中的流变性研究

聚合物溶液的黏度是油藏方案设计、动态预测和数值模拟中最为重要的输入参数。其中,聚合物的宏观黏度与聚合物经过多孔介质后的剪切黏度具有很大差异。为了进一步完善聚合物驱设计过程中的黏度,采用室内物理模拟方法,利用岩心驱替装置系统分析了不同渗透率、不同质量浓度聚合物的剪切流变性。结果表明,聚合物经过多孔介质剪切后表观黏度均下降,随着岩心渗透率降低,黏度降解的程度增加,黏度损失率均随岩心渗透率的增大而减小。相同渗透率条件下,随着质量浓度的增加,聚合物溶液剪切后表观黏度升高。当聚合物质量浓度低时,黏度剪切降解对渗透率不敏感,随着质量浓度的增加,黏度损失率增加,黏度与剪切次数呈衰减趋势。      

高温油藏新型聚合物耐氧和硫化物应用评价

双河油田高温油藏驱油用聚合物配液过程中，氧分子和硫化物共存环境导致聚合物黏度损失严重。在双河油田Ⅴ下层系油藏以及85℃条件下，考察了ZJ-2、1-3、2-3聚合物在不同氧和硫化物含量下的黏度、长期稳定性及驱油性能。结果表明：氧含量越高，聚合物黏度对硫含量增加越敏感，黏度损失越大。聚合物在硫和氧共存体系下的降黏作用集中在母液配制、井口稀释混配阶段，老化黏度影响相对较小，通过在分子链上引入抗硫单体可以减少聚合物的黏度损失，具备更高的驱油性能。优选聚合物1-3在矿场应用，聚合物母液、井口聚合物黏度较普通聚合物增加56%、89%，抗水质中硫化物、氧含量波动效果较稳定，取得了初步增油降水效果。     

考虑启动压力梯度的聚合物驱数值模拟

针对目前常用的化学驱数值模拟软件并不适用于低渗透油藏的问题,通过室内实验开展低渗透油藏聚合物驱油机理研究,量化表征中国石化江苏油田低渗透油藏中聚合物驱的关键物性参数,分别采用拟启动压力梯度模型和非线性模型建立低渗透油藏聚合物驱数学模型,进行数值求解并应用。研究结果表明,中国石化江苏油田低渗透油藏聚合物驱适宜采用相对分子质量为600×10~4~900×10~4的聚合物;拟启动压力梯度模型忽略了渗流曲线的弯曲段,夸大了低渗透油藏的渗流阻力,而非线性模型更适于模拟低渗透油藏聚合物驱过程。在江苏油田沙7断块的应用结果表明,基于非线性模型建立的数值模拟方法能够考虑低渗透油藏聚合物驱过程中启动压力梯度的影响,模拟计算结果与矿场实际生产数据更加吻合,为低渗透油藏化学驱的方案优化与动态预测提供了有效的技术与方法。     

常规稠油油藏聚合物驱适应性研究

从经济学观点出发,基于"完全"增量法建立了常规稠油油藏聚合物驱评价指标模型,并结合油藏数值模拟技术对聚合物驱注入参数及适应性进行了优化设计。研究结果表明,原油性质、聚合物性质、注入参数以及储层物性等对聚合物驱效果具有很大影响。适合于聚合物驱的最佳原油黏度为75 mPa.s,最佳聚合物溶液黏度与原油黏度比为1.6左右,最佳聚合物注入量为0.4~0.5 PV,最佳注入速度为300 m3/d,地层垂向渗透率变异系数范围为0.3~0.7,聚合物注入越早越好。     

大港油田高含水油藏聚合物驱开发技术

针对港西二区在二次开发过程中,含水率上升速度快、油藏采收率较低的问题,对港西二区进行了整装区块的聚合物驱实验研究。通过对该区块进行适应性评价及数值模拟研究,确定了注聚井及注聚层位,制订了相应的注聚方案。经过注聚后的跟踪研究发现,聚合物驱改善了港西二区的开发效果,并根据开发效果,对注聚方案进行了重新优化,重新认识了黏度、段塞与驱油效率的关系,利用油藏数值模拟对聚合物驱开发效果进行了预测。港西二区注聚合物驱技术的成功实施为高含水油藏整装区块的聚合物驱开发提供了良好范例。     

双河油田提高聚合物驱高温稳定性的方法研究

为提高双河油田高温油藏聚合物驱的稳定性,用普通部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和油田污水配制聚合物溶液,在95℃条件下研究了自由基氧降解、水解作用对HPAM溶液黏度的影响,分析了双河油田高温油藏聚合物降解的主要机理,讨论了几种有效提高HPAM高温热稳定性的方法。结果表明,溶解氧会导致HPAM溶液黏度大幅下降:当溶液中氧含量由0.5增至3.0 mg/L时,聚合物溶液在95℃老化180 d的黏度保留率由100%降至27.5%。HPAM的高温水解速度很快,但在溶液氧含量小于0.3 mg/L和HPAM水解度为40%~60%时,溶液黏度无明显下降。自由基降解是双河油田高温油藏聚合物降解的主要机理,控制氧含量、抑制聚合物自由基降解是提高聚合物稳定性的技术关键。在80~95℃油藏,采取无氧配注与新型聚合物驱技术,或在HPAM溶液中加入少量交联剂形成低度交联聚合物溶液,可以明显提高聚合物的耐温性能,取得良好的矿场应用效果。     

Polymer Thermal Degradation in High-Temperature Reservoirs

Polymer thermal degradation in high-temperature reservoirs is a critical factor to concern during polymer flooding numerical simulation. Based on the continuum assumption, partial differential equations were established to describe polymer viscosity changes. The existing viscosity model was modified to develop the numerical simulation model for polymer thermal degradation in high-temperature oil reservoirs. Results show the modified viscosity model describes the actual physiochemical phenomenon that mass concentration remains constant while viscosity declines during thermal degradation. The modified viscosity model improves the efficiency for polymer thermal degradation simulation and provides theoretical basis for parameter design and risk assessment of polymer flooding projects.     

稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

稠油油藏常规注水开发主要面临原油黏度高、储层非均质性强、采收率低等问题。以孤岛油田东区南15-5#站普通稠油油藏化学驱效果为基础,针对胜利油区不同原油黏度油藏条件,与矿场实际动态相结合,建立了化学驱油藏数值模拟模型;通过收集不同原油黏度油藏的高压物性、相渗曲线等开发试验数据,研究不同原油黏度对水驱、化学驱开发效果及注采能力的影响;考虑提高采收率和经济性两方面指标,初步确定适合化学驱的稠油油藏的地下原油黏度界限为500 mPa·s。在合适原油黏度条件下,应用化学驱技术可以提高稠油油藏原油采收率。     

双重介质油藏聚合物和交联聚合物驱油研究

对双重介质油藏,提出了用聚合物和交联聚合物驱油的方法来提高其采收率.建立了双重介质油藏聚合物驱油和地下交联聚合物驱油的两维两相五组分的双渗双孔数学模型.该模型考虑了溶剂驱替过程中的各种物理化学现象(粘度、阻力系数、吸附、滞留、扩散以及双重介质中的渗吸等),对该模型中所涉及的主要参数提出了易于应用的数学表达式;采用有限差分法对模型进行求解;并进行了一系列的数值计算.分析了聚合物和交联聚合物在双重介质油藏中的渗流规律,研究了聚合物浓度、交联聚合物驱的交联强度以及裂缝渗透率与基质渗透率之比等因素对双重介质油藏驱油效果的影响,比较了聚合物驱和地下交联聚合物驱的驱油效果,得到了一些有价值的结论.为双重介质油藏进行聚合物驱和地下交联聚合物驱提供理论指导和优选方法.     

陆相沉积多层非均质油藏聚合物驱层系组合界限研究

原油黏度高及储层非均质性强是影响海上油田聚合物驱开发效果的重要因素。本文采用双管并联物理模拟实验,研究了多层非均质油藏在不同注聚时机、不同注聚速度下,聚合物溶液在不同渗透率级差岩心中的分配比例,分析了岩心渗透率级差对高、低渗透层和总的采收率的影响。实验结果表明,多层聚合物驱的合理渗透率级差在5~6范围内,聚合物驱改善储层纵向非均质性较理想,能获得较高的采收率。研究结论为确定多层非均质油藏的聚合物驱合理层系组合界限提供了实验和应用依据。图9表3参8     

油藏流动条件下聚合物溶液老化规律及应用

为研究聚合物溶液运移过程中老化作用对油田采收率的影响,设计了聚合物溶液的动态老化实验,通过不同体积比的聚合物溶液混合过程模拟新老聚合物溶液混合下的动态老化过程。实验结果表明,混合后聚合物溶液的粘度约等于混合前各自溶液粘度以质量为权值的加权和,与实测粘度的最大差值不超过1.0mPa·s;聚合物溶液的混合老化过程与以往的静态老化过程类似,因此传统的静态老化过程可以用于近似聚合物溶液运移过程中的动态老化过程。通过数据分析,提出了混合后聚合物溶液粘度的估算方法。在此基础上,提出了相应的数值模拟思路。计算结果表明,聚合物溶液的老化作用对油田采收率影响较大,在数值模拟中需要考虑老化作用对油田采收率的影响。在油田的实际开发过程中,需要对聚合物溶液的热稳定性进行定量评估。     

普通稠油超高分子聚合物驱适应性评价

以国外油田普通稠油油藏聚合物驱试验区实际地层水及原油物性为基础,对超高分子聚合物驱进行了适应性评价,设计了填砂管和胶结模型的物理模拟试验,通过油藏数值模拟方法,对试验区4个五点井组的开发技术策略进行了优化设计。结果表明,超高分子聚合物较中分子和普通聚合物有更强的黏弹性和稳定性,更有利于驱出盲端剩余油,提高驱油效率;与水驱相比,超高分子聚合物驱尤其在聚驱前调剖可大幅度提高采收率,增幅达27.2个百分点,整体段塞注入方式优于段塞组合方式,且驱替相与被驱替相黏度比为3时效果最佳;该试验区最佳转聚驱时机为含水率达90%,且超高分子聚合物体系浓度为1500 mg/L。该结果与物理模拟结果较为接近。     

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.     

克拉玛依油田七区砾岩油藏聚合物驱方案设计

《克拉玛依油田七东 1 区克下组油藏聚合物驱工业化试验》是中石油 2005 年立项的重大试验开发项目。通过对试验区的油藏地质分析,建立了合理的精细地质模型和油藏数值模型。经模拟研究,确定了最优驱油方案,同时对方案进行了效果和聚合物产出浓度预测,为现场的实施提供科学依据。根据试验区的生产动态进行了聚合物跟踪拟合,及时修正聚合物物化参数,使参数的取值更加贴近实际,为跟踪调整提供了依据。     

聚合物驱油效果及其影响因素的实验研究

本文从大庆油田油层非均质特点出发，设计并制作了非均质油层物理模型，运用它进行了聚合物分子量、粘度以及剪切降解作用等因素对驱油效果影响的实验研究。研究结果将为大庆油田厚油层聚合物驱最佳分子量选择提供实验依据。     

孤岛油田中一区聚合物驱后油层的波及状况

聚合物驱提高原油采收率的主要机理是扩大波及系数,聚合物驱后油层波及状况的研究是聚合物驱效果评价和进一步提高采收率的基础。文章结合油藏数值模拟和密闭取心井资料对孤岛油田中一区聚合物驱后油层平面、层间、层内的波及状况进行了系统研究。结果表明,聚合物驱可有效地提高油层的动用状况,扩大平面波及系数,减小层间差异,使层内纵向动用更加均匀。