一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法及系统

摘要

本发明公开了一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法及系统，利用设定测试井的试井参数和预先建立的聚合物驱数学模型得到测试井的井底计算压力，然后将井底计算压力与预先得到的井底实测压力进行拟合，并在拟合结果满足预设精度要求时，将当前预设剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。可以看出，当拟合结果满足预设精度要求时，表明当前剪切变稀曲线已经很接近真实的地层中聚合物溶液剪切变稀特性，因此，本发明通过反演出地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法，真实的反映出聚合物在地下多孔介质中流变特征，从而确定地层中聚合物溶液的剪切变稀特性，更好地指导聚合物驱的生产。

说明书

技术领域

本发明涉及油藏开发技术领域，更具体的说，涉及一种获得地层中聚合 物溶液剪切变稀特性的方法及系统。

背景技术

聚合物驱是一种技术较为成熟，并且已经在油田进行大规模工业化应用 的化学驱强化采油技术。聚合物驱强化采油的原理为：在注入水中加入大分 子聚合物溶液，以增大水的粘度，改善驱替相与被驱替相的流度比，从而提 高油田采收率。目前聚合物驱开发中常用的聚合物如聚丙烯酰胺等溶液为宾 汉流体，其非牛顿性质表现为剪切变稀特性，即在剪切流动下流体剪切速率 越大，有效粘度越小。因此，确定注入的聚合物在地层中的剪切变稀特征和 流动的实际有效粘度对聚合物驱的设计和提高采收率具有重要意义。

目前油田现场主要通过室内实验获得聚合物溶液的剪切变稀特征，由于 实验室环境与地层真实状况的差别，室内实验获得的剪切变稀参数往往与聚 合物在地下流动的实际剪切变稀特性有很大出入。因此，目前油田现场迫切 需要一种获得真实反映聚合物在地下多孔介质中流变特征的方法，以确定地 层中聚合物溶液的剪切变稀特性，从而更好地指导聚合物驱的生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法 及系统，以实现对聚合物在地下多孔介质中流变特征的真实反映，从而更好 地指导聚合物驱的生产。

一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法，包括：

根据连续性方程和达西定律，建立多相、多组分的聚合物驱基本方程；

利用表征聚合物表观粘度的剪切变稀因子和表征聚合物地下流变特性的 剪切变稀曲线，建立剪切变稀参数模型；

使用所述剪切变稀参数模型对所述聚合物驱基本方程中水相各组分方程 传导率项进行修正，得到聚合物驱数学模型；

设定测试井的试井参数，并选定一组所述试井参数中的数值作为当前试 井参数值，所述试井参数包括：预设剪切变稀曲线、地质模型、油藏边界、 原始地层压力、流体性质、所述测试井的预设井储常数和预设井筒表皮；

对所述聚合物驱数学模型进行数值求解或解析求解，并得到所述测试井 的井底计算压力；

将所述井底计算压力与预先得到的井底实测压力进行拟合，得到拟合结 果；

若所述拟合结果满足预设精度要求，则将当前预设剪切变稀曲线作为聚 合物溶液在地层中的剪切变稀曲线；

若所述拟合结果不满足所述预设精度要求，则返回重新设定另一组试井 参数值，直至拟合结果满足预设精度要求，则将当前预设剪切变稀曲线作为 聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。

优选的，所述剪切变稀因子M与所述聚合物表观粘度μ_eff的关系为：

M＝(μ_eff-μ_w)/(μ_p-μ_w)

其中，μ_w为纯水的粘度，μ_p为静止状态下聚合物溶液的粘度。

优选的，所述拟合包括：压力史拟合、压力降落或恢复拟合以及压力导 数拟合。

优选的，所述压力导数拟合为对剪切变稀所导致的早期阶段局部压力导 数曲线的异常变化拟合。

优选的，所述压力导数曲线的异常变化包括：曲线变平、下凹和抖动。

一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的系统，包括：

基本方程建立单元，用于根据连续性方程和达西定律，建立多相、多组 分的聚合物驱基本方程；

参数模型建立单元，用于利用表征聚合物表观粘度的剪切变稀因子和表 征聚合物地下流变特性的剪切变稀曲线，建立剪切变稀参数模型；

数学模型建立单元，用于使用所述剪切变稀参数模型对所述聚合物驱基 本方程中水相各组分方程传导率项进行修正，得到聚合物驱数学模型；

参数设定单元，用于设定测试井的试井参数，并选定一组所述试井参数 中的数值作为当前试井参数值，所述试井参数包括：预设剪切变稀曲线、地 质模型、油藏边界、原始地层压力、流体性质、所述测试井的预设井储常数 和预设井筒表皮；

井底计算压力获取单元，用于对所述聚合物驱数学模型进行数值求解或 解析求解，得到所述测试井的井底计算压力；

拟合单元，用于将所述井底计算压力与预先得到的井底实测压力进行拟 合，得到拟合结果；

曲线确定单元，用于若所述拟合结果满足预设精度要求，则将当前预设 剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线；

返回单元，用于若所述拟合结果不满足所述预设精度要求，则返回所述 参数设定单元重新设定另一组试井参数值，直至拟合结果满足预设精度要求， 则将当前预设剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。

优选的，所述剪切变稀因子M与所述聚合物表观粘度μ_eff的关系为：

M＝(μ_eff-μ_w)/(μ_p-μ_w)

其中，μ_w为纯水的粘度，μ_p为静止状态下聚合物溶液的粘度。

优选的，所述拟合包括：压力史拟合、压力降落或恢复拟合以及压力导 数拟合。

优选的，所述压力导数拟合为对剪切变稀所导致的早期阶段局部压力导 数曲线的异常变化拟合。

优选的，所述压力导数曲线的异常变化包括：曲线变平、下凹和抖动。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种获得地层中聚合物溶液 剪切变稀特性的方法及系统，利用设定测试井的试井参数和预先建立的聚合 物驱数学模型得到测试井的井底计算压力，然后将井底计算压力与预先得到 的井底实测压力进行拟合，并在拟合结果满足预设精度要求时，将当前预设 剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。可以看出，当拟合 结果满足预设精度要求时，表明当前剪切变稀曲线已经很接近真实的地层中 聚合物溶液剪切变稀特性，因此，本发明通过反演出地层中聚合物溶液剪切 变稀特性的方法，真实的反映出聚合物在地下多孔介质中流变特征，从而确 定地层中聚合物溶液的剪切变稀特性，更好地指导聚合物驱的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的 方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的 系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性的方法及 系统，以实现对聚合物在地下多孔介质中流变特征的剪切变稀数据的真实反 映，从而更好地指导聚合物驱的生产。

参加图1，本发明实施例公开的一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性 的方法流程图，包括：

S11、根据连续性方程和达西定律，建立多相、多组分的聚合物驱基本方 程；

其中，多相包括：油相、水相等，油相包含油组分，水相包含水、聚合 物和盐三部分。

多组分包括：油、水、聚合物和盐。

连续性方程是质量守恒定律(见质量)在流体力学中的具体表述形式。 它的前提是对流体采用连续介质模型，速度和密度都是空间坐标及时间的连 续、可微函数。

达西定律是一种反映水在岩土空隙中渗流规律的实验定律。

S12、利用表征聚合物表观粘度的剪切变稀因子和表征聚合物地下流变特 性的剪切变稀曲线，建立剪切变稀参数模型；

具体的，剪切变稀因子M与聚合物表观粘度μ_eff的关系，参见公式(1)：

M＝(μ_eff-μ_w)/(μ_p-μ_w)(1)

其中，μ_w为纯水的粘度，μ_p为静止状态下聚合物溶液的粘度。

在公式(1)中，剪切变稀因子M的取值范围为0≤M≤1。

由公式(1)可以看出，聚合物溶液在某一速度下的表观粘度可用剪切变 稀因子确定。

需要说明的是，本申请中，剪切变稀曲线为剪切变稀因子与水相速度的 关系曲线，它描述了聚合物溶液在不同剪切速率下的表观粘度。因此，依据 聚合物溶液的剪切变稀曲线即可确定聚合物溶液的剪切变稀特性。

其中，本申请规定剪切变稀曲线满足以下特征：在剪切变稀曲线上，随 着速度变化，剪切变稀因子应在0-1区间内变化，剪切变稀曲线通过固定点 (0,1)。

S13、使用所述剪切变稀参数模型对所述聚合物驱基本方程中水相各组分 方程传导率项进行修正，得到聚合物驱数学模型；

需要说明的是，聚合物驱数学模型在求解中速度通常转化为压力来求解， 剪切变稀作用下聚合物溶液的粘度是速度的函数，因此也与压力相关。由于 聚合物溶液粘度通常与压力存在很强的耦合关系，因此为使迭代收敛，可采 用全隐式线性化方法求解。

S14、设定测试井的试井参数，并选定一组所述试井参数中的数值作为当 前试井参数值；

具体的，试井参数包括：预设剪切变稀曲线、地质模型、油藏边界、原 始地层压力、流体性质、所述测试井的预设井储常数和预设井筒表皮。

地质模型——包括地层有效厚度、渗透率、孔隙度、岩石压缩系数等描 述油藏地层性质的参数。

油藏边界——试井分析中求解基本方程组的外边界条件。

原始地层压力——试井分析计算时设定的地层压力分布初始值。

流体性质——地下油、水等流体的粘度、地层体积系数随压力变化情况。

井储常数——试井分析中用于描述井筒储集效应的系数。

井筒表皮——试井分析中用于描述近井地层渗透率变化的系数。

S15、对所述聚合物驱数学模型进行数值求解或解析求解，得到所述测试 井的井底计算压力；

S16、将所述井底计算压力与预先得到的井底实测压力进行拟合，得到拟 合结果；

其中，拟合包括：压力史拟合、压力降落或恢复拟合以及压力导数拟合。

需要说明的是，压力导数拟合包括早期阶段压力导数拟合，压力导数曲 线的异常变化包括：曲线变平、下凹和抖动。

S17、判断所述拟合结果是否满足预设精度要求，如果是，则执行步骤S18； 如果否，则返回步骤S14；

S18、将当前预设剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲 线。

需要说明的一点是，当拟合结果不满足预设精度要求时，返回步骤S14的 目的是重新设定另一组试井参数值，直至拟合结果满足预设精度要求。

综上可以看出，本发明利用设定测试井的试井参数和预先建立的聚合物 驱数学模型得到测试井的井底计算压力，然后将井底计算压力与预先得到的 井底实测压力进行拟合，并在拟合结果满足预设精度要求时，将当前预设剪 切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。可以看出，当拟合结 果满足预设精度要求时，表明当前剪切变稀曲线已经很接近真实的地层中聚 合物溶液剪切变稀特性，因此，本发明通过反演出地层中聚合物溶液剪切变 稀特性的方法，真实的反映出聚合物在地下多孔介质中流变特征，从而确定 地层中聚合物溶液的剪切变稀特性，更好地指导聚合物驱的生产。

需要说明的一点是，在建立聚合物驱参数模型时，还可以根据实际需要 增加除聚合物地下流变特性之外的其它的物化现象的限制条件，其它物化现 象包括：聚合物增粘、聚合物吸附、渗透率下降等。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种获得地层中聚合物溶液 剪切变稀特性的系统。

参见图2，本发明实施例公开的一种获得地层中聚合物溶液剪切变稀特性 的系统的结构示意图，包括：基本方程建立单元21、参数模型建立单元22、 数学模型建立单元23、参数设定单元24、井底计算压力获取单元25、拟合单 元26、曲线确定单元27和返回单元28；

其中：

基本方程建立单元21，用于根据连续性方程和达西定律，建立多相、多 组分的聚合物驱基本方程；

其中，多相包括：油相、水相等，油相包含油组分，水相包含水、聚合 物和盐三部分。

多组分包括：油、水、聚合物和盐。

连续性方程是质量守恒定律(见质量)在流体力学中的具体表述形式。 它的前提是对流体采用连续介质模型，速度和密度都是空间坐标及时间的连 续、可微函数。

达西定律是一种反映水在岩土空隙中渗流规律的实验定律。

参数模型建立单元22，用于利用表征聚合物表观粘度的剪切变稀因子和 表征聚合物地下流变特性的剪切变稀曲线，建立剪切变稀参数模型；

具体的，剪切变稀因子M与聚合物表观粘度μ_eff的关系，参见公式(1)：

M＝(μ_eff-μ_w)/(μ_p-μ_w)(1)

其中，μ_w为纯水的粘度，μ_p为静止状态下聚合物溶液的粘度。

在公式(1)中，剪切变稀因子M的取值范围为0≤M≤1。

由公式(1)可以看出，聚合物溶液在某一速度下的表观粘度可用剪切变 稀因子确定。

需要说明的是，本申请中，剪切变稀曲线为剪切变稀因子与水相速度的 关系曲线，它描述了聚合物溶液在不同剪切速率下的表观粘度。因此，依据 聚合物溶液的剪切变稀曲线即可确定聚合物溶液的剪切变稀特性。

其中，本申请规定剪切变稀曲线满足以下特征：在剪切变稀曲线上，随 着速度变化，剪切变稀因子应在0-1区间内变化，剪切变稀曲线通过固定点 (0,1)。

数学模型建立单元23，用于使用所述剪切变稀参数模型对所述聚合物驱 基本方程中水相各组分方程传导率项进行修正，得到聚合物驱数学模型；

需要说明的是，聚合物驱数学模型在求解中速度通常转化为压力来求解， 剪切变稀作用下聚合物溶液的粘度是速度的函数，因此也与压力相关。由于 聚合物溶液粘度通常与压力存在很强的耦合关系，因此为使迭代收敛，可采 用全隐式线性化方法求解。

参数设定单元24，用于设定测试井的试井参数，并选定一组所述试井参 数中的数值作为当前试井参数值；

试井参数包括：预设剪切变稀曲线、地质模型、油藏边界、原始地层压 力、流体性质、所述测试井的预设井储常数和预设井筒表皮。

井底计算压力获取单元25，用于对所述聚合物驱数学模型进行数值求解 或解析求解，得到所述测试井的井底计算压力；

拟合单元25，用于将所述井底计算压力与预先得到的井底实测压力进行 拟合，得到拟合结果；

其中，拟合包括：压力史拟合、压力降落或恢复拟合以及压力导数拟合。

需要说明的是，压力导数拟合包括早期阶段压力导数拟合，压力导数曲 线的异常变化包括：曲线变平、下凹和抖动。

曲线确定单元27，用于若所述拟合结果满足预设精度要求，则将当前预 设剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线；

返回单元28，用于若所述拟合结果不满足所述预设精度要求，则返回参 数设定单元24重新设定另一组试井参数值，直至拟合结果满足预设精度要求， 则将当前预设剪切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。

综上可以看出，本发明利用设定测试井的试井参数和预先建立的聚合物 驱数学模型得到测试井的井底计算压力，然后将井底计算压力与预先得到的 井底实测压力进行拟合，并在拟合结果满足预设精度要求时，将当前预设剪 切变稀曲线作为聚合物溶液在地层中的剪切变稀曲线。可以看出，当拟合结 果满足预设精度要求时，表明当前剪切变稀曲线已经很接近真实的地层中聚 合物溶液剪切变稀特性，因此，本发明通过反演出地层中聚合物溶液剪切变 稀特性的方法，真实的反映出聚合物在地下多孔介质中流变特征，从而确定 地层中聚合物溶液的剪切变稀特性，更好地指导聚合物驱的生产。

需要说明的一点是，在建立聚合物驱参数模型时，还可以根据实际需要 增加除聚合物地下流变特性之外的其它的物化现象的限制条件，其它物化现 象包括：聚合物增粘、聚合物吸附、渗透率下降等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。