一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，属于石油开发的技术领 域。
【背景技术】
[0002] 聚合物驱是一种重要的三次采油技术，该技术将水溶性的高分子聚合物加入注入 水中作为驱油剂，增加注入水相的粘度，达到降低水相渗透率，改善油水流度比，提高原油 采收率的目的。目前，聚合物驱油技术在矿场广泛应用。其中，聚合物驱相对渗透率曲线是 聚合物驱油藏分析以及数值模拟研究的基础，准确获取聚合物驱相对渗透率曲线尤为重 要。
[0003] 目前，主要是通过传统非稳态法或直接降低水相相对渗透率的方法获得聚合物驱 的油水相对渗透率曲线。但在实际应用过程中，由于实验条件无法满足相对渗透率曲线数 学模型的假设条件，按照传统非稳态法测得的实验数据难以真实反映聚合物驱油的渗流规 律，因此计算出的聚合物驱相对渗透率曲线可靠性差。此外，通过直接降低水相相对渗透率 获取聚合物驱相对渗透率曲线的方法，忽略了聚合物驱过程中的影响因素，因而误差很大， 实用性差。综上可知目前尚没有一种可靠的聚合物驱相对渗透率曲线的获取方法，因此有 必要提出一种获取更加真实、准确的聚合物驱相对渗透率曲线的方法，为研究聚合物驱油 提供技术支持。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，其 在聚合物驱替实验的基础上，结合油藏数值模拟器对油水相对渗透率进行准确计算。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，过程具体如下：
[0007] a.测量聚合物驱岩心模型的基本参数，包括岩心长度、岩心直径、孔隙度、渗透率、 束缚水饱和度、残余油饱和度;测量所用聚合物的基本物化参数，包括聚合物溶液粘度、吸 附量、残余阻力系数、不可及孔隙体积。
[0008] b.通过现有的聚合物驱替实验，记录生产试验数据包括注入端压力数据、累积产 油数据和产出聚合物浓度数据，并将实验数据进行归一化处理：
[0009]
(I)
[0010] 在式(I)中，i = l 2 3...N，为实验数据序号，N为实验数据个数;1代表数据类型，1 =P时代表压力，1 = 〇时代表累积产油，1 = cp代表产出聚合物浓度为数据1经归一化处 理后的值;为数据1的实验测量值必,max>1为数据1的实验测量的最大值此,_ ;1为数据1 的实验测量的最小值。
[0011] C.以聚合物驱替实验得到的不同时刻对应的注入端压力数据、累积产油数据和产 出聚合物浓度数据作为动态拟合数据，建立目标函数，具体为：
[0012]
(II):
[0013] 在式(II)中，P为建立的目标函数；邊为拟合参数向量;Dpre(U为由数值模拟器计算 得到的数据1的模型预测值；1 /CT,2为1的数据权重。
[0014] 其中，1/σ^依据主观赋权法，根据实际问题中数据1的重要程度确定，这里给出各 数据权重的取值范围为
]，且满足
[0015] d.利用幂律模型作为聚合物驱相对渗透率曲线的表征模型，建立相对渗透率曲线 数学模塑，具体为：
[0016]
(|[|) 12345 在式（III)中，krw为水相相对渗透率;kr?为油相相对渗透率;Sw为含水饱和度;s wc 为束缚水饱和度;Scxrw为残余油饱和度;krwr。为残余油饱和度下的水相相对渗透率;kr。。》为束 缚水饱和度下的油相相对渗透率;11?为水相相对渗透率曲线的指数参数;η。油相相对渗透率 曲线的指数参数。 2 其中，Swc和可由聚合物驱替实验获得，1^_，1^_，1^，11。均为需要拟合的参 数，即拟合的参数向量为沄=|^,.,".乂()。,，《,,.為]。拟合参数的取值范围为：1^"。=[0.1，1]， kr〇cw - [0.1,1]? riw - [1.5,4.5] ? π〇 - [ 1.5,4.5 ] 〇 3 e.利用聚合物驱替实验测定的模型基本参数和初始相对渗透率曲线建立岩心数 学模型，调用数值模拟器计算生产动态数据:包括注入端压力、累积产油量和产出聚合物浓 度，并进行归一化处理。其中，初始相对渗透率曲线通过给出步骤d中拟合的参数初始值，利 用相对渗透率曲线模型得到。 4 f.计算目标函数值，通过自动历史拟合算法调整拟合参数向量兩得到新的相对渗 透率曲线，循环迭代，直至目标函数值达到预设的允许范围，拟合结束，得到最优的聚合物 驱相对渗透率曲线。选用的自动历史拟合为阻尼最小二乘法，属现有算法，具体实现过程可 参见文献：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 根据本发明优选的，步骤e中所述预设的允许范围取为0~1 X 1(T5。
[0022] 本发明的优点在于：
[0023] 本发明所述一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，在聚合物驱替实验的基础 上，结合数值模拟器对相对渗透率曲线进行修正，准确性强，实用性好，为研究聚合物驱油 提供技术支持。
【附图说明】
[0024]图1:注入端压力和累积产油量拟合效果；
[0025]图2:产出聚合物浓度拟合效果；
[0026] 图3:计算得到的相对渗透率曲线。
【具体实施方式】
[0027] 为进一步公开本发明的技术方案，下面结合附图1、2、3对本发明的实施例作详细 说明，但不限于此。
[0028] 实施例1:测量聚合物驱岩心模型的基本参数，包括岩心长度、岩心直径、孔隙度、 渗透率、束缚水饱和度、残余油饱和度;测量所用聚合物的基本物化参数，包括聚合物溶液 粘度、吸附量、残余阻力系数、不可及孔隙体积。
[0029] 将岩心装入岩心夹持器中，利用恒温箱将其恒温（45 °C)8小时，设定围压为 3.5Mpa，回压为300Kpa，用分子量为1500 X 104的聚合物配成浓度为1000mg/L的实验用聚合 物溶液，进行实验操作，测量岩心以及聚合物的基本实验参数，测量结果见表1。
[0030] 表1基本参数
[0031]
[0032] 实施例2:进行聚合物驱替实验，记录生产试验数据。具体过程为：
[0033] a.将实施例1中实验结束后的岩心进行冲洗，饱和地层水，
[0034] b.以驱替速度由小及大的方式进行油驱水，直至产水量不再增加，计算出束缚水 饱和度 Swc = 0.285;
[0035] c.以lml/min的恒定驱替速度进行聚合物驱油过程，记录不同时刻的注入端压力 以及对应时刻的累积产油量和产出聚合物浓度，产油量不再增加时驱替过程结束，计算出 聚合物驱残余油饱和度S OTW=0.215。
[0036] 实施例3:使用实施例2的生产动态数据进行自动历史拟合，得出最优的聚合物驱 相对渗透率曲线。具体步骤如下：
[0037] a.首先将生产动态数据进行归一化处理，以注入端压力为例进行归一化。注入端 压力最大值〇(^啊=303.62讣3,0(3,心,1) = 296.33讣3，第10个压力数据0(3,1)(10)= 300.96KPa，则归一化处理为：
[0038]
[0039] 利用同样的方法对每个生产动态进行归一化处理后用于后续计算；
[0040] b.利用归一化后的生产动态数据建立目标函数，具体为：
[0041]
[0043] c.以幂律模型作为聚合物驱油对渗透率曲线的表征模型，建立相对渗透率曲线数 学模型，具体为：
[0044]
[0045]
[0046] 其中，Swc = 0.285，Sorw=0.215，k rwro ? krocw ? Hw ? n。为待拟合参数。
[0047] d.利用聚合物驱替实验测定的基本参数和初始相对渗透率曲线模型参数值建立 岩心数学模型，调用数值模拟器计算动态数据:包括注入端压力和累积产油量，并进行归一 化处理。其中，给出的参数初始值为:krwro = 0.5，krocw = 1.0，nw=2，n〇=2。
[0048] e.利用步骤a中的测得的生产动态数据和步骤d中得到的生产动态数据，计算步骤 b中的目标函数值，通过自动历史拟合算法调整拟合参数向量得到新的相对渗透率曲线， 循环迭代，直至目标函数值达到预设的允许范围，拟合结束，得到最优的聚合物驱相对渗透 率曲线。选用的自动历史拟合为阻尼最小二乘法，属现有算法，具体实现过程可参见文献： 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.本例中的允许误差范围为小于1 X 1(T5,经过64次迭代，目标函数值达到0.98 X 10-5,在允许的误差范围之内，迭代过程结束。最终的相对渗透率曲线模型参数值为：
[0050] krwr〇 = 0.28, kr〇cw=0.88, nw=2.36, π〇 = 3.42
[0051] 注入端压力和累积产油量拟合效果如图1所示，产出聚合物浓度的拟合效果如图2 所示，最终得到的聚合物驱油、水相相对渗透率曲线如图3所示。
【主权项】
1. 一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，其特征在于，该方法过程具体为： a. 测量聚合物驱岩心模型的基本参数，包括岩心长度、岩心直径、孔隙度、渗透率、束缚 水饱和度、残余油饱和度;测量所用聚合物的基本物化参数，包括聚合物溶液粘度、吸附量、 残余阻力系数、不可及孔隙体积； b. 通过现有的聚合物驱替实验，记录生产试验数据包括注入端压力数据、累积产油数 据和产出聚合物浓度数据，并将实验数据进行归一化处理：(I) 在式(I)中，i = 1，2，3 ...N，为实验数据序号，N为实验数据个数;1代表数据类型，1 =p 时代表压力，1 = 〇时代表累积产油，l = cp代表产出聚合物浓度;Di为数据1经归一化处理后 的值;为数据1的实验测量值;为数据1的实验测量的最大值;为数据1的实 验测量的最小值； c. 以聚合物驱替实验得到的不同时刻对应的注入端压力数据、累积产油数据和产出聚 合物浓度数据作为动态拟合数据，建立目标函数，具体为：(ID 在式(II)中，P为建立的目标函数；m为拟合参数向量;Dpre(U为由数值模拟器计算得到 的数据1的模型预测值；l/σ；1为1的数据权重； d. 利用幂律模型作为聚合物驱相对渗透率曲线的表征模型，建立相对渗透率曲线数学 模型，具体为在式（I II )中，krw为水相相对渗透率;kr?为油相相对渗透率;Sw为含水饱和度;Sw。为束 缚水饱和度;Scxrw为残余油饱和度;krwr。为残余油饱和度下的水相相对渗透率;kr。。》为束缚水 饱和度下的油相相对渗透率;n w为水相相对渗透率曲线的指数参数;η。油相相对渗透率曲线 的指数参数，其中，Swc和S Qrw均可由聚合物驱替实验获得，krwr。，1^^，1^，11。均为需要拟合的 参数，即拟合的参数向量为w ~為 e. 利用聚合物驱替实验测定的模型基本参数和初始相对渗透率曲线建立岩心聚合物 驱数学模型，调用数值模拟器计算生产动态数据，所述生产动态数据包括注入端压力数据、 累积产油量数据和产出聚合物浓度数据，所述初始相对渗透率曲线通过给出步骤c中拟合 的参数初始值，利用相对渗透率曲线模型得到； f. 计算目标函数值，通过自动历史拟合算法调整拟合参数向量兩得到新的相对渗透率 曲线，循环迭代，直至目标函数值达到预设的允许范围，拟合结束，得到最优的聚合物驱相 对渗透率曲线。2. 根据权利要求1所述的一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，其特征在于，所述 步骤c中Ι/crf依据主观赋权法，根据实际问题中数据1的重要程度确定，这里给出各数据权 重的取值范围为，且满足3. 根据权利要求1所述的一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，其特征在于，所述 步骤d中拟合的参数的取值范围为;krwr〇 = [0.1，1] [0.1，1]，η?=[1.5,4.5]，η〇 = [1·5,4·5]。4. 根据权利要求1所述的一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，其特征在于，所述 步骤f中，目标函数值预设的允许范围为0~10- 5。
【专利摘要】一种聚合物驱相对渗透率曲线的测量方法，包括：首先进行聚合物岩心驱替实验，得到不同时刻的生产实验数据，然后以得到的生产实验数据作为拟合数据，建立拟合目标函数和聚合物驱相对渗透率曲线模型，最后通过数值模拟器，利用自动历史拟合算法不断调整相对渗透率曲线模型参数，直至拟合目标函数值达到误差允许范围内，得到最优的聚合物驱相对渗透率曲线，该方法简单、易操作，为研究聚合物驱的渗流规律提供帮助。
【IPC分类】E21B43/22, E21B47/00
【公开号】CN105715241
【申请号】CN201610024682
【发明人】侯健, 刘永革, 杨勇, 曹绪龙, 刘岭岭, 周康, 戴涛, 郭兰磊, 曹伟东, 付红斐, 杜庆军, 李淑霞, 姚传进, 夏志增
【申请人】中国石油大学(华东)