一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法及系统

摘要

本发明提供了一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法及系统，包括获取包括注入井参数、油层地质参数和生产井参数的基础参数；根据所述基础参数通过预设的井口压力模型得到化学驱注入井的井口压力，其中，所述井口压力模型根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到，本发明还公开了一种计算机设备及可读介质，本发明可准确地得到化学驱注入井的井口压力。

说明书

技术领域

本发明涉及化学驱开采技术领域，尤其涉及一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法及系统。

背景技术

化学驱开采技术是主要的三次采油技术，是中高渗水驱油藏开发中后期主要的提高采收率手段，一般可在水驱基础上提高采收率5-15％。化学驱开采主要分为聚合物驱、聚表二元复合驱、聚表碱三元复合驱等，所采用的主要注入介质为聚丙烯酰胺水溶液。注入溶液在注入井井口的液体压力对于注入井井口装置和地面管线承压等级的选择具有重要作用。聚丙烯酰胺水溶液一般为幂律流体，具有剪切变稀特性，因此其流动时对压力的影响与常规入水等牛顿流体截然不同，现有的井口压力的确定方案不能够准确得到的注入井井口压力。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法，以准确计算注入井进口压力。本发明的另一个目的在于提供一种模拟化学驱注入井井口压力确定系统。本发明的再一个目的在于提供一种计算机设备，本发明的还一个目的在于提供一种计算机可读介质。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法，包括：

获取包括注入井参数、油层地质参数和生产井参数的基础参数；

根据所述基础参数通过预设的井口压力模型得到化学驱注入井的井口压力，其中，所述井口压力模型根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到。

优选地，所述方法还包括根据地层压力、地层渗流压降、地层流动上升压力、炮眼摩阻压降、垂直管流摩阻压降、液柱压力形成井口压力模型。

优选地，所述方法还包括：

根据多个生产井的地层压力的均值得到地层目前压力系数；

根据所述地层目前压力系数与地层的垂直深度得到所述地层压力。

优选地，所述方法还包括：

根据吸水剖面测试得到当前地层的比吸水指数；

根据所述比吸水指数得到地层渗流压降。

优选地，所述方法还包括：

根据所述注入的溶液在地层中流动有效渗透率、稠度系数、剪切速率和流变指数得到所述溶液在地层中流动的流度比；

根据所述流度比得到所述地层流动上升压力。

优选地，所述方法还包括：

根据所述注入井日注入量、有效射孔孔眼个数及射孔孔眼直径得到溶液注入的平均流速；

根据溶液注入的平均流速、射孔孔眼直径、溶液在地层温度条件下流动的稠度系数和流变指数得到溶液流经单个炮眼时的粘度；

根据所述溶液流经单个炮眼时的粘度得到流量系数；

根据所述流量系数得到炮眼摩阻压降。

优选地，所述方法还包括：

确定注入的溶液在管内的流动状态；

当注入的溶液在管内的流动状态为层流状态时，根据溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数以及油管半径得到垂直管流摩阻压降；

当注入的溶液在管内的流动状态为紊流状态时，根据溶液的密度、油管半径、溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数及截面平均流速得到垂直管流摩阻压降。

优选地，所述方法还包括：

根据注入溶液的密度、地层的垂直深度及重力加速度得到液柱压力。

本发明还公开了一种模拟化学驱注入井井口压力确定系统，包括：

参数获取模块，用于获取包括注入井参数、油层地质参数和生产井参数的基础参数；

压力计算模块，用于根据所述基础参数通过预设的井口压力模型得到化学驱注入井的井口压力，所述井口压力模型根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到。

本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。

本发明还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，

该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

本发明获取注入井参数、生产井参数以及注入井和生产井处的油层地质参数作为基础参数，采用根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到井口压力模型，并根据实际的基础参数和井口压力模型得到注入井的井口压力，将注入溶液流动过程中的地层压降和垂直管流压降耦合形成的井口压力模型，能够提高得到的井口压力的准确度，从而为合理设置注入井井口装置和地面管线提供依据。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之一；

图2示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法中注入井井口的俯视图；

图3示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法注入井的剖面示意图；

图4示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之二；

图5示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之三；

图6示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之四；

图7示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之五；

图8示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法的流程图之六；

图9示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法注入井的温度-深度曲线图；

图10示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定系统的结构图之一；

图11示出本发明一种模拟化学驱注入井井口压力确定系统的结构图之二；

图12示出适于用来实现本发明实施例的计算机设备的结构示意图。

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。

根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种模拟化学驱注入井井口压力确定方法，如图1所示，该方法10包括：

S100：获取包括注入井参数、油层地质参数和生产井参数的基础参数；

S200：根据所述基础参数通过预设的井口压力模型得到化学驱注入井的井口压力，其中，所述井口压力模型根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到。

其中，如图2和图3所示，图2中箭头表示注入流体沿地层方向向注入井远端流动，这时主要为地层渗流压降和由于聚合物水溶液粘度引起的地层流动上升压力。图3中箭头表示地层流体井筒流体向地层中流动时，受到了垂直管流摩阻压降、液柱压力和径向炮眼摩阻压降的影响。

本发明获取注入井参数、生产井参数以及注入井和生产井处的油层地质参数作为基础参数，采用根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到井口压力模型，并根据实际的基础参数和井口压力模型得到注入井的井口压力，将注入溶液流动过程中的地层压降和垂直管流压降耦合形成的井口压力模型，能够提高得到的井口压力的准确度，从而为合理设置注入井井口装置和地面管线提供依据。

在优选的实施方式中，所述方法还可包括形成所述井口压力模型的步骤S110：根据地层压力、地层渗流压降、地层流动上升压力、炮眼摩阻压降、垂直管流摩阻压降、液柱压力形成井口压力模型。

在一个具体的实施例中，所述井口压力模型可表示为：

P

其中，P

地层压力P

S121：根据多个生产井的地层压力的均值得到地层目前压力系数；

S122：根据所述地层目前压力系数与地层的垂直深度得到所述地层压力。

在一个具体的实施例中，所述P

其中，α

地层渗流压降P

S131：根据吸水剖面测试得到当前地层的比吸水指数；

S132：根据所述比吸水指数得到地层渗流压降。

在一个具体的实施例中，所述P

其中，L为注入井与生产井之间的实际井距，m；

地层流动上升压力主要与注入井日注入量和聚合物溶液在地层中的流度和井距有关，反映了非牛顿流体在地层中流动时所引起的毛管力上升和摩阻上升的和。其中聚合物溶液在地层中的流度为聚合物溶液在地层中的有效渗透率与聚合物粘度的比值。在优选的实施方式中，所述方法还可包括形成所述地层流动上升压力的步骤S140，如图6所示，所述S140可包括：

S141：根据所述注入的溶液在地层中流动有效渗透率、稠度系数、剪切速率和流变指数得到所述溶液在地层中流动的流度比；

S142：根据所述流度比得到所述地层流动上升压力。

在一个具体的实施例中，所述P

其中，Q为注入井日注入量，m

炮眼摩阻压降P

在优选的实施方式中，所述方法还可包括形成所述炮眼摩阻压降的步骤S150，如图7所示，所述S150可包括：

S151：根据所述注入井日注入量、有效射孔孔眼个数及射孔孔眼直径得到溶液注入的平均流速；

S152：根据溶液注入的平均流速、射孔孔眼直径、溶液在地层温度条件下流动的稠度系数和流变指数得到溶液流经单个炮眼时的粘度；

S153：根据所述溶液流经单个炮眼时的粘度得到流量系数；

S154：根据所述流量系数得到炮眼摩阻压降。

在一个具体的实施例中，所述P

其中，ρ为注入的溶液的密度，kg/m

聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降主要分为两种情况，一种为层流状态，聚合物分子在溶液中线性排列，聚合物溶液的稠度系数和流变指数与聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降的关系规律性较为明显；另一种为紊流状态，聚合物分子在溶液中扰动分布，聚合物溶液的稠度系数和流变指数与聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降的关系规律性较为复杂。其中聚合物溶液的稠度系数和流变指数在聚合物溶液流经垂直油管通道时，由于温度变化较大，聚合物溶液的稠度系数和流变指数也随之规律性的发生明显的变化。

在优选的实施方式中，所述方法还可包括形成所述垂直管流摩阻压降的步骤S160，如图8所示，所述S160可包括：

S161：确定注入的溶液在管内的流动状态；

S162：当注入的溶液在管内的流动状态为层流状态时，根据溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数以及油管半径得到垂直管流摩阻压降；

当注入的溶液在管内的流动状态为紊流状态时，根据溶液的密度、油管半径、溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数及截面平均流速得到垂直管流摩阻压降。

在一个具体实施例中，可首先通过以下公式计算聚合物溶液流动时的温度变化：

K

n

其中，T

然后，通过以下公式判断聚合物溶液的流动状态：

其中，Z

根据大量的实验得知，圆管内为幂律流体流动时Z

最后，根据流动状态计算压降。优选的，当注入的溶液在管内的流动状态为层流状态时，所述P

其中，l为计算步长，K

当注入的溶液在管内的流动状态为紊流状态时，所述P

a＝0.2343+0.1533n

b＝0.3955-0.2762n

其中，a和b为经验系数，l为计算步长，ρ为注入的溶液的密度，v

液柱压力P

在一个具体的实施例中，所述P

P

其中，ρ为注入的溶液的密度，g为重力加速度，H为地层的垂直深度。

进一步地，通过一个具体算例来对本发明作进一步的说明。在获取的基础参数中，化学驱注入井目前地层压力系数为0.93，油层垂深为1433m，计算得到P

根据本发明的另一方面，如图10所示，本实施例还公开了一种模拟化学驱注入井井口压力确定系统，该系统包括参数获取模块11和压力计算模块12。其中，所述参数获取模块11用于获取包括注入井参数、油层地质参数和生产井参数的基础参数。所述压力计算模块12用于根据所述基础参数通过预设的井口压力模型得到化学驱注入井的井口压力，所述井口压力模型根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到。

本发明获取注入井参数、生产井参数以及注入井和生产井处的油层地质参数作为基础参数，采用根据非牛顿流体在地层中和注入井井管中的流动压降特性得到井口压力模型，并根据实际的基础参数和井口压力模型得到注入井的井口压力，将注入溶液流动过程中的地层压降和垂直管流压降耦合形成的井口压力模型，能够提高得到的井口压力的准确度，从而为合理设置注入井井口装置和地面管线提供依据。

在其他实施方式中，如图11所示，所述系统还可包括模型建立模块13，所述模型建立模块13可根据地层压力、地层渗流压降、地层流动上升压力、炮眼摩阻压降、垂直管流摩阻压降、液柱压力形成井口压力模型。

在一个具体的实施例中，所述井口压力模型可表示为：

P

其中，P

其中，地层压力P

在一个具体的实施例中，所述P

其中，α

地层渗流压降P

在一个具体的实施例中，所述P

其中，L为注入井与生产井之间的实际井距，m；

地层流动上升压力主要与注入井日注入量和聚合物溶液在地层中的流度和井距有关，反映了非牛顿流体在地层中流动时所引起的毛管力上升和摩阻上升的和。其中聚合物溶液在地层中的流度为聚合物溶液在地层中的有效渗透率与聚合物粘度的比值。在优选的实施方式中，所述模型建立模块13还可根据所述注入的溶液在地层中流动有效渗透率、稠度系数、剪切速率和流变指数得到所述溶液在地层中流动的流度比，根据所述流度比得到所述地层流动上升压力。

在一个具体的实施例中，所述P

其中，Q为注入井日注入量，m

炮眼摩阻压降P

在一个具体的实施例中，所述P

其中，ρ为注入的溶液的密度，kg/m

聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降主要分为两种情况，一种为层流状态，聚合物分子在溶液中线性排列，聚合物溶液的稠度系数和流变指数与聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降的关系规律性较为明显；另一种为紊流状态，聚合物分子在溶液中扰动分布，聚合物溶液的稠度系数和流变指数与聚合物溶液流经油管管柱时的垂直管流摩阻压降的关系规律性较为复杂。其中聚合物溶液的稠度系数和流变指数在聚合物溶液流经垂直油管通道时，由于温度变化较大，聚合物溶液的稠度系数和流变指数也随之规律性的发生明显的变化。

在优选的实施方式中，所述模型建立模块13还可先确定注入的溶液在管内的流动状态，当注入的溶液在管内的流动状态为层流状态时，根据溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数以及油管半径得到垂直管流摩阻压降，当注入的溶液在管内的流动状态为紊流状态时，根据溶液的密度、油管半径、溶液在地层温度条件下流动的稠度系数、流变指数及截面平均流速得到垂直管流摩阻压降。

在一个具体实施例中，可通过以下公式计算聚合物溶液流动时的温度变化：

K

n

其中，T

可通过以下公式判断聚合物溶液的流动状态：

其中，Z

根据大量的实验得知，圆管内为幂律流体流动时Z

最后，根据流动状态计算压降。优选的，当注入的溶液在管内的流动状态为层流状态时，所述P

其中，l为计算步长，K

当注入的溶液在管内的流动状态为紊流状态时，所述P

a＝0.2343+0.1533n

b＝0.3955-0.2762n

其中，a和b为经验系数，l为计算步长，ρ为注入的溶液的密度，v

液柱压力P

在一个具体的实施例中，所述P

P

其中，ρ为注入的溶液的密度，g为重力加速度，H为地层的垂直深度。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由客户端执行的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的方法。

下面参考图12，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。

如图12所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。