一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，屬于石油開發(fā)的技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物驅(qū)是一種重要的三次采油技術(shù)，該技術(shù)將水溶性的高分子聚合物加入注入 水中作為驅(qū)油劑，增加注入水相的粘度，達到降低水相滲透率，改善油水流度比，提高原油 采收率的目的。目前，聚合物驅(qū)油技術(shù)在礦場廣泛應(yīng)用。其中，聚合物驅(qū)相對滲透率曲線是 聚合物驅(qū)油藏分析以及數(shù)值模擬研究的基礎(chǔ)，準確獲取聚合物驅(qū)相對滲透率曲線尤為重 要。
[0003] 目前，主要是通過傳統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)法或直接降低水相相對滲透率的方法獲得聚合物驅(qū) 的油水相對滲透率曲線。但在實際應(yīng)用過程中，由于實驗條件無法滿足相對滲透率曲線數(shù) 學模型的假設(shè)條件，按照傳統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)法測得的實驗數(shù)據(jù)難以真實反映聚合物驅(qū)油的滲流規(guī) 律，因此計算出的聚合物驅(qū)相對滲透率曲線可靠性差。此外，通過直接降低水相相對滲透率 獲取聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的方法，忽略了聚合物驅(qū)過程中的影響因素，因而誤差很大， 實用性差。綜上可知目前尚沒有一種可靠的聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的獲取方法，因此有 必要提出一種獲取更加真實、準確的聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的方法，為研究聚合物驅(qū)油 提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，其 在聚合物驅(qū)替實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合油藏數(shù)值模擬器對油水相對滲透率進行準確計算。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，過程具體如下：
[0007] a.測量聚合物驅(qū)巖心模型的基本參數(shù)，包括巖心長度、巖心直徑、孔隙度、滲透率、 束縛水飽和度、殘余油飽和度;測量所用聚合物的基本物化參數(shù)，包括聚合物溶液粘度、吸 附量、殘余阻力系數(shù)、不可及孔隙體積。
[0008] b.通過現(xiàn)有的聚合物驅(qū)替實驗，記錄生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)包括注入端壓力數(shù)據(jù)、累積產(chǎn) 油數(shù)據(jù)和產(chǎn)出聚合物濃度數(shù)據(jù)，并將實驗數(shù)據(jù)進行歸一化處理：
[0009]

(I)
[0010] 在式(I)中，i = l 2 3...N，為實驗數(shù)據(jù)序號，N為實驗數(shù)據(jù)個數(shù);1代表數(shù)據(jù)類型，1 =P時代表壓力，1 = 〇時代表累積產(chǎn)油，1 = cp代表產(chǎn)出聚合物濃度為數(shù)據(jù)1經(jīng)歸一化處 理后的值;為數(shù)據(jù)1的實驗測量值必,max>1為數(shù)據(jù)1的實驗測量的最大值此,_ ;1為數(shù)據(jù)1 的實驗測量的最小值。
[0011] C.以聚合物驅(qū)替實驗得到的不同時刻對應(yīng)的注入端壓力數(shù)據(jù)、累積產(chǎn)油數(shù)據(jù)和產(chǎn) 出聚合物濃度數(shù)據(jù)作為動態(tài)擬合數(shù)據(jù)，建立目標函數(shù)，具體為：
[0012]

(II):
[0013] 在式(II)中，P為建立的目標函數(shù)；邊為擬合參數(shù)向量;Dpre(U為由數(shù)值模擬器計算 得到的數(shù)據(jù)1的模型預(yù)測值；1 /CT,2為1的數(shù)據(jù)權(quán)重。
[0014] 其中，1/σ^依據(jù)主觀賦權(quán)法，根據(jù)實際問題中數(shù)據(jù)1的重要程度確定，這里給出各 數(shù)據(jù)權(quán)重的取值范圍為

]，且滿足

[0015] d.利用冪律模型作為聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的表征模型，建立相對滲透率曲線 數(shù)學模塑，具體為：
[0016]

(|[|) 12345 在式（III)中，krw為水相相對滲透率;kr?為油相相對滲透率;Sw為含水飽和度;s wc 為束縛水飽和度;Scxrw為殘余油飽和度;krwr。為殘余油飽和度下的水相相對滲透率;kr。?！窞槭?縛水飽和度下的油相相對滲透率;11?為水相相對滲透率曲線的指數(shù)參數(shù);η。油相相對滲透率 曲線的指數(shù)參數(shù)。 2 其中，Swc和可由聚合物驅(qū)替實驗獲得，1^_，1^_，1^，11。均為需要擬合的參 數(shù)，即擬合的參數(shù)向量為沄=|^,.,".乂()。,，《,,.為]。擬合參數(shù)的取值范圍為：1^"。=[0.1，1]， kr〇cw - [0.1,1]? riw - [1.5,4.5] ? π〇 - [ 1.5,4.5 ] 〇 3 e.利用聚合物驅(qū)替實驗測定的模型基本參數(shù)和初始相對滲透率曲線建立巖心數(shù) 學模型，調(diào)用數(shù)值模擬器計算生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù):包括注入端壓力、累積產(chǎn)油量和產(chǎn)出聚合物濃 度，并進行歸一化處理。其中，初始相對滲透率曲線通過給出步驟d中擬合的參數(shù)初始值，利 用相對滲透率曲線模型得到。 4 f.計算目標函數(shù)值，通過自動歷史擬合算法調(diào)整擬合參數(shù)向量兩得到新的相對滲 透率曲線，循環(huán)迭代，直至目標函數(shù)值達到預(yù)設(shè)的允許范圍，擬合結(jié)束，得到最優(yōu)的聚合物 驅(qū)相對滲透率曲線。選用的自動歷史擬合為阻尼最小二乘法，屬現(xiàn)有算法，具體實現(xiàn)過程可 參見文獻：S · Qadeer，K · Dehghani，D · 0 · gbe · Correcting 0i 1/Water Relative Permeability Data for Capillary End Effect in Displacement Experiment!!J] ·SPE 17423,1988。 5 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟e中所述預(yù)設(shè)的允許范圍取為0~1 X 1(T5。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0023] 本發(fā)明所述一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，在聚合物驅(qū)替實驗的基礎(chǔ) 上，結(jié)合數(shù)值模擬器對相對滲透率曲線進行修正，準確性強，實用性好，為研究聚合物驅(qū)油 提供技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0024]圖1:注入端壓力和累積產(chǎn)油量擬合效果；
[0025]圖2:產(chǎn)出聚合物濃度擬合效果；
[0026] 圖3:計算得到的相對滲透率曲線。
【具體實施方式】
[0027] 為進一步公開本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖1、2、3對本發(fā)明的實施例作詳細 說明，但不限于此。
[0028] 實施例1:測量聚合物驅(qū)巖心模型的基本參數(shù)，包括巖心長度、巖心直徑、孔隙度、 滲透率、束縛水飽和度、殘余油飽和度;測量所用聚合物的基本物化參數(shù)，包括聚合物溶液 粘度、吸附量、殘余阻力系數(shù)、不可及孔隙體積。
[0029] 將巖心裝入巖心夾持器中，利用恒溫箱將其恒溫（45 °C)8小時，設(shè)定圍壓為 3.5Mpa，回壓為300Kpa，用分子量為1500 X 104的聚合物配成濃度為1000mg/L的實驗用聚合 物溶液，進行實驗操作，測量巖心以及聚合物的基本實驗參數(shù)，測量結(jié)果見表1。
[0030] 表1基本參數(shù)
[0031]

[0032] 實施例2:進行聚合物驅(qū)替實驗，記錄生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)。具體過程為：
[0033] a.將實施例1中實驗結(jié)束后的巖心進行沖洗，飽和地層水，
[0034] b.以驅(qū)替速度由小及大的方式進行油驅(qū)水，直至產(chǎn)水量不再增加，計算出束縛水 飽和度 Swc = 0.285;
[0035] c.以lml/min的恒定驅(qū)替速度進行聚合物驅(qū)油過程，記錄不同時刻的注入端壓力 以及對應(yīng)時刻的累積產(chǎn)油量和產(chǎn)出聚合物濃度，產(chǎn)油量不再增加時驅(qū)替過程結(jié)束，計算出 聚合物驅(qū)殘余油飽和度S OTW=0.215。
[0036] 實施例3:使用實施例2的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)進行自動歷史擬合，得出最優(yōu)的聚合物驅(qū) 相對滲透率曲線。具體步驟如下：
[0037] a.首先將生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)進行歸一化處理，以注入端壓力為例進行歸一化。注入端 壓力最大值〇(^啊=303.62訃3,0(3,心,1) = 296.33訃3，第10個壓力數(shù)據(jù)0(3,1)(10)= 300.96KPa，則歸一化處理為：
[0038]

[0039] 利用同樣的方法對每個生產(chǎn)動態(tài)進行歸一化處理后用于后續(xù)計算；
[0040] b.利用歸一化后的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)建立目標函數(shù)，具體為：
[0041]

[0043] c.以冪律模型作為聚合物驅(qū)油對滲透率曲線的表征模型，建立相對滲透率曲線數(shù) 學模型，具體為：

[0044]
[0045]
[0046] 其中，Swc = 0.285，Sorw=0.215，k rwro ? krocw ? Hw ? n。為待擬合參數(shù)。
[0047] d.利用聚合物驅(qū)替實驗測定的基本參數(shù)和初始相對滲透率曲線模型參數(shù)值建立 巖心數(shù)學模型，調(diào)用數(shù)值模擬器計算動態(tài)數(shù)據(jù):包括注入端壓力和累積產(chǎn)油量，并進行歸一 化處理。其中，給出的參數(shù)初始值為:krwro = 0.5，krocw = 1.0，nw=2，n〇=2。
[0048] e.利用步驟a中的測得的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)和步驟d中得到的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，計算步驟 b中的目標函數(shù)值，通過自動歷史擬合算法調(diào)整擬合參數(shù)向量得到新的相對滲透率曲線， 循環(huán)迭代，直至目標函數(shù)值達到預(yù)設(shè)的允許范圍，擬合結(jié)束，得到最優(yōu)的聚合物驅(qū)相對滲透 率曲線。選用的自動歷史擬合為阻尼最小二乘法，屬現(xiàn)有算法，具體實現(xiàn)過程可參見文獻： S.Qadeer,K.Dehghani,D.0.gbe.Correcting Oil/ffater Relative Permeability Data for Capillary End Effect in Displacement Experiment[J].SPE 17423,1988。
[0049] f.本例中的允許誤差范圍為小于1 X 1(T5,經(jīng)過64次迭代，目標函數(shù)值達到0.98 X 10-5,在允許的誤差范圍之內(nèi)，迭代過程結(jié)束。最終的相對滲透率曲線模型參數(shù)值為：
[0050] krwr〇 = 0.28, kr〇cw=0.88, nw=2.36, π〇 = 3.42
[0051] 注入端壓力和累積產(chǎn)油量擬合效果如圖1所示，產(chǎn)出聚合物濃度的擬合效果如圖2 所示，最終得到的聚合物驅(qū)油、水相相對滲透率曲線如圖3所示。
【主權(quán)項】
1. 一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，其特征在于，該方法過程具體為： a. 測量聚合物驅(qū)巖心模型的基本參數(shù)，包括巖心長度、巖心直徑、孔隙度、滲透率、束縛 水飽和度、殘余油飽和度;測量所用聚合物的基本物化參數(shù)，包括聚合物溶液粘度、吸附量、 殘余阻力系數(shù)、不可及孔隙體積； b. 通過現(xiàn)有的聚合物驅(qū)替實驗，記錄生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)包括注入端壓力數(shù)據(jù)、累積產(chǎn)油數(shù) 據(jù)和產(chǎn)出聚合物濃度數(shù)據(jù)，并將實驗數(shù)據(jù)進行歸一化處理：(I) 在式(I)中，i = 1，2，3 ...N，為實驗數(shù)據(jù)序號，N為實驗數(shù)據(jù)個數(shù);1代表數(shù)據(jù)類型，1 =p 時代表壓力，1 = 〇時代表累積產(chǎn)油，l = cp代表產(chǎn)出聚合物濃度;Di為數(shù)據(jù)1經(jīng)歸一化處理后 的值;為數(shù)據(jù)1的實驗測量值;為數(shù)據(jù)1的實驗測量的最大值;為數(shù)據(jù)1的實 驗測量的最小值； c. 以聚合物驅(qū)替實驗得到的不同時刻對應(yīng)的注入端壓力數(shù)據(jù)、累積產(chǎn)油數(shù)據(jù)和產(chǎn)出聚 合物濃度數(shù)據(jù)作為動態(tài)擬合數(shù)據(jù)，建立目標函數(shù)，具體為：(ID 在式(II)中，P為建立的目標函數(shù)；m為擬合參數(shù)向量;Dpre(U為由數(shù)值模擬器計算得到 的數(shù)據(jù)1的模型預(yù)測值；l/σ；1為1的數(shù)據(jù)權(quán)重； d. 利用冪律模型作為聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的表征模型，建立相對滲透率曲線數(shù)學 模型，具體為在式（I II )中，krw為水相相對滲透率;kr?為油相相對滲透率;Sw為含水飽和度;Sw。為束 縛水飽和度;Scxrw為殘余油飽和度;krwr。為殘余油飽和度下的水相相對滲透率;kr。?！窞槭`水 飽和度下的油相相對滲透率;n w為水相相對滲透率曲線的指數(shù)參數(shù);η。油相相對滲透率曲線 的指數(shù)參數(shù)，其中，Swc和S Qrw均可由聚合物驅(qū)替實驗獲得，krwr。，1^^，1^，11。均為需要擬合的 參數(shù)，即擬合的參數(shù)向量為w ~為 e. 利用聚合物驅(qū)替實驗測定的模型基本參數(shù)和初始相對滲透率曲線建立巖心聚合物 驅(qū)數(shù)學模型，調(diào)用數(shù)值模擬器計算生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，所述生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)包括注入端壓力數(shù)據(jù)、 累積產(chǎn)油量數(shù)據(jù)和產(chǎn)出聚合物濃度數(shù)據(jù)，所述初始相對滲透率曲線通過給出步驟c中擬合 的參數(shù)初始值，利用相對滲透率曲線模型得到； f. 計算目標函數(shù)值，通過自動歷史擬合算法調(diào)整擬合參數(shù)向量兩得到新的相對滲透率 曲線，循環(huán)迭代，直至目標函數(shù)值達到預(yù)設(shè)的允許范圍，擬合結(jié)束，得到最優(yōu)的聚合物驅(qū)相 對滲透率曲線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，其特征在于，所述 步驟c中Ι/crf依據(jù)主觀賦權(quán)法，根據(jù)實際問題中數(shù)據(jù)1的重要程度確定，這里給出各數(shù)據(jù)權(quán) 重的取值范圍為，且滿足3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，其特征在于，所述 步驟d中擬合的參數(shù)的取值范圍為;krwr〇 = [0.1，1] [0.1，1]，η?=[1.5,4.5]，η〇 = [1·5,4·5]。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，其特征在于，所述 步驟f中，目標函數(shù)值預(yù)設(shè)的允許范圍為0~10- 5。
【專利摘要】一種聚合物驅(qū)相對滲透率曲線的測量方法，包括：首先進行聚合物巖心驅(qū)替實驗，得到不同時刻的生產(chǎn)實驗數(shù)據(jù)，然后以得到的生產(chǎn)實驗數(shù)據(jù)作為擬合數(shù)據(jù)，建立擬合目標函數(shù)和聚合物驅(qū)相對滲透率曲線模型，最后通過數(shù)值模擬器，利用自動歷史擬合算法不斷調(diào)整相對滲透率曲線模型參數(shù)，直至擬合目標函數(shù)值達到誤差允許范圍內(nèi)，得到最優(yōu)的聚合物驅(qū)相對滲透率曲線，該方法簡單、易操作，為研究聚合物驅(qū)的滲流規(guī)律提供幫助。
【IPC分類】E21B43/22, E21B47/00
【公開號】CN105715241
【申請?zhí)枴緾N201610024682
【發(fā)明人】侯健, 劉永革, 楊勇, 曹緒龍, 劉嶺嶺, 周康, 戴濤, 郭蘭磊, 曹偉東, 付紅斐, 杜慶軍, 李淑霞, 姚傳進, 夏志增
【申請人】中國石油大學(華東)