一種聚合物地下黏度計算新方法

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，擴大波及體積，提高原油采收率的有效方法[1-3]。對于一個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)效果也會變化[4-5]。目前，常采用經(jīng)驗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，但由于該范圍相對較大，不利于聚合物驅(qū)油田對注聚合物性能進行有效評價及后期措施調(diào)整。因此，對于精細化聚合物驅(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行參數(shù)轉(zhuǎn)化，之后通過等價變換與積分處理，準確獲取聚合物地下工作黏度計算公式，從而更好地指導聚合物驅(qū)油田效果評價及措施跟蹤。

1 新型計算方法的建立

當油層進行聚合物驅(qū)時，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)學表達式[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，還隨時間不斷變化，不易確定。因此，需要將驅(qū)替前緣半徑轉(zhuǎn)換為易于礦場獲取的物理量。

將式(1)的右半部分對聚合物累計注入量進行微分[9]：

(2)

式中：Wi為聚合物累計注入量，m3。

對于有效厚度、平均孔隙度一定的地層，單位時間內(nèi)聚合物溶液的累計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)

對于注聚合物井，井底流壓與井口油壓的關系為：

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。

當注聚合物井井身結構確定時，其井深及對應的液柱壓力也為定值。通常在開發(fā)過程中，油藏壓力基本穩(wěn)定或緩慢下降，在計算過程中可視為常數(shù)，則式(4)可簡化為：

(6)

對式(6)兩邊同時積分，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，計算過程簡單，可以快速計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算，同時考慮到所需參數(shù)應真實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算。

2 實例應用

渤海L油田構造形態(tài)屬于半背斜，主要含油層系為東營組東二下段辮狀三角洲前緣亞相水下分流河道砂，儲層孔隙度主要為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月開展單井注聚合物試驗，2007年開始向6口井注聚合物，2012年擴大注聚合物方案，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井進行地下黏度計算，繪制了4口注聚合物井的油壓與流量之比與累計注入量關系曲線(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)對數(shù)上升規(guī)律，驗證了新方法的正確性。

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

圖1 渤海L油田4口注聚井油壓與聚合物累計注入量關系表1 渤海L油田4口注聚合物井基礎參數(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 論

(1) 建立了一種基于井口油壓和聚合物累計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，大幅度簡化了計算工作量。

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

(3) 實例表明，新方法計算過程簡單、操作方便，不僅能對聚合物驅(qū)有效性進行評價，還可以實時掌握聚合物地下黏度，豐富了注聚合物油田的評價方法。