CN107832871B - 一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法，属于石油开采技术领域。该方法首先进行纳微米颗粒分散体系驱油两相渗流特征研究；然后根据不同渗透率岩心条件下的两相渗流特征，将驱替过程划分为两种见效模式，利用最小二乘法求解关系表达式中的系数，得到可以量化表征两种见效模式的经验公式；最后依据纳微米颗粒分散体系提高采收率室内实验，得到纳微米颗粒分散体系浓度及注入段塞尺寸对采收率影响实验结果，对其量化表征，得到纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率经验公式。该预测模型可以应用于纳微米颗粒分散体系改善水驱的长远规划与年度规划中，也可用于纳微米颗粒分散体系改善水驱开发调整措施效果评价。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别是指一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法。
背景技术
纳微米颗粒分散体系改善水驱技术是近几年来迅速发展起来的一种新兴、有潜力的深部调驱技术。其针对低渗油藏岩石喉道直径为微米级，通过纳微米材料合成方法，由纳微米颗粒单体、交联剂、引发剂和活性剂等聚合而成，制备得到与喉道直径匹配的纳微米颗粒分散体系。其调驱机理是纳微米颗粒分散体系随注入水进入油层后，在多孔介质中可自由移动，在喉道处堆积产生封堵，对水流产生阻力，使后续水流转向，产生绕流。因纳微米颗粒分散体系具有一定的粘弹性，封堵压差增大到一定的程度时，纳微米颗粒会发生弹性变形，使得纳微米颗粒分散体系通过喉道继续向深部进行运移，从而实现逐级深度调驱。
深部调驱技术是以深部调剖为主，在“调”的基础上又结合“驱”的效果，并具有提高波及系数和驱油效率的双重作用。向地层中注入具有封堵作用的纳微米颗粒，对地层进行深度处理。一方面，对地层中注水窜流的高渗条带和大孔道进行封堵，实现注入水在油层深部转向，提高注入水波及体积；另一方面，注入的调驱剂在后续注水作用下，可向地层深部运移驱油，起到剖面调整和驱替的双重作用。即调驱技术发挥了调、驱的协同作用，既能有效改善油层深部非均质性，扩大注水波及体积，又能提高驱油效果，从而达到提高采收率的目的。但是，针对纳微米颗粒分散体系两相渗流特征，尚无表征纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法及预测提高采收率程度的经验公式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法。
该方法包括如下步骤：
(1)选择不同渗透率条件下的岩心进行纳微米颗粒分散体系驱油两相渗流特征研究，记录相对渗透率、提高采收率等参数；
(2)根据步骤(1)中不同渗透率条件下岩心的两相渗流特征，将驱替过程划分为两种见效模式，依据相关表达式，利用最小二乘法求解关系表达式中的系数，得到可以量化表征两种见效模式的经验公式；
(3)依据纳微米颗粒分散体系提高采收率室内实验，得到纳微米颗粒分散体系浓度及注入段塞尺寸对采收率影响实验结果，对其量化表征，得到纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率经验公式。
其中，步骤(2)中的两种见效模式为：模式一，驱替相相对渗透率仅是上升幅度减少；模式二，驱替相相对渗透率曲线存在一个峰值，达到峰值后驱替相相对渗透率曲线呈下降趋势；
依据相对渗透率的比值与含水饱和度的关系：
式中：Kro为被驱替相相对渗透率；Krwa为驱替相相对渗透率；Sw为含水饱和度；a和b为回归系数；
结合步骤(1)将纳微米颗粒分散体系改善水驱过程表征为两种见效模式：
(1)5mD岩心时，有：
(2)20mD岩心时，有：
上述被驱替相为油相，驱替相为纳微米颗粒分散体系。上述方程首次量化表征了不同见效模式条件下两相相对渗透率比值随含水饱和度之间的关系，可以利用此公式对两相渗流特征的不同模式进行量化表征，更进一步地描述纳微米颗粒分散体系的渗流特征，对采收率预测及指导现场作业具有重大意义。
步骤(3)中的提高采收率室内实验，综合应用驱替特征曲线和经验回归的方法，建立了纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率预测模型，如下式所示：
lgPY＝A1+B1ΔER
式中：PY为纳微米颗粒分散体系用量，PV·mg/L；ΔER为提高采收率幅度，％；A1为截距；B1为斜率；其中，
B1＝BN；在对数坐标下，纳微米颗粒分散体系用量与提高采收率幅度呈近似的线性关系，可得出：A1＝1.2497，B1＝0.1564，即：
lgPY＝1.2497+0.1564ΔER
上述方程可以反映出纳微米颗粒分散体系用量与提高采收率幅度的关系。该预测模型可以应用于纳微米颗粒分散体系改善水驱的长远规划与年度规划中，也可用于纳微米颗粒分散体系改善水驱开发调整措施效果评价。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，立足纳微米颗粒分散体系驱油两相渗流特征实验，选择了不同渗透率条件下的岩心进行实验，将驱替过程划分为两种见效模式，依据相关表达式，利用最小二乘法求解关系表达式中的系数，得到可以量化表征两种见效模式的经验公式及纳微米颗粒分散体系改善水驱提高采收率预测模型。填补了纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式表征方法的空白，该预测模型可以应用于纳微米颗粒分散体系改善水驱的长远规划与年度规划中，也可用于纳微米颗粒分散体系改善水驱开发调整措施效果评价。
附图说明
图1为纳微米颗粒分散体系改善水驱两相渗流特征曲线，其中(a)为5mD岩心，(b)为20mD岩心；
图2为纳微米颗粒分散体系用量与提高采收率关系曲线。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法，立足中国某低渗透油藏室内岩心实验，总结了纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法，以此方法可以对纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段各参数进行量化表征，对现场实际开发及采收率预测具有重大意义。
具体实施方式如下：
(1)纳微米颗粒分散体系/油两相渗流特征实验
实验方法：
(1)岩心测量长度，直径，称干重W1；
(2)岩心抽真空，饱和地层水，称湿重W2，计算岩心孔隙体积V孔；
(3)装岩心，在计算机采集***中输入岩心数据，水驱排空连实验装置时残余气体；
(4)以0.1mL/min的速度向岩心中注入模拟油，直至出口端不出水为止，为岩心建立束缚水，自动记录岩心的束缚水饱和度，并测定束缚水下的油相渗透率；
(5)以0.1mL/min的速度向岩心中注入纳微米颗粒分散体系，同时计算机自动记录实验各个参数，直至出口端不出油为止，记录岩心的残余油饱和度，并测定残余油下得水相渗透率。
实验结果与讨论：
纳微米颗粒分散体系相对渗透率曲线表明：纳微米颗粒分散体系相对渗透率明显下降，由于纳微米颗粒分散体系水化膨胀使水相流动速度减慢，孔道中纳微米颗粒分散体系出现滞留，使水相流动发生转变。而油相相对渗透率发生右移，等渗点也发生右移，残余油饱和度降低，使共渗区变宽，从而提高采收率。聚驱相渗曲线中当岩心渗透率小于5.82mD时,岩心的孔喉半径分布小于5.3923μm，中值半径在0.3μm左右，纳微米颗粒分散体系溶液曲线成上升趋势，这是因为纳微米颗粒分散体系进入岩心后，由于岩心中的大部分孔喉直径小于微球水化后的直径，纳微米颗粒分散体系在其中变形快速通过进行驱替。而当岩心渗透率增大后，岩心的最大孔喉半径分布在10.7971μm-17.990μm之间，纳微米颗粒分散体系在岩心中形成封堵，随着油相的不断驱出，两相流体形成连续相流动的过程延长，反映在相渗曲线上表现为聚相末端呈下降趋势。
综上所述，将纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段划分为两种模式：第一种模式中，水相相对渗透率仅是上升幅度减少；第二种模式中，纳微米颗粒分散体系改善水驱过程中水相相对渗透率曲线存在一个峰值，达到峰值后驱替相相对渗透率曲线呈下降趋势，如图1(a)、(b)所示。
对于纳微米颗粒分散体系改善水驱，相对渗透率比值与含水饱和度存在如下关系：
式中：Kro为油相(被驱替相)相对渗透率；Krwa为驱替相相对渗透率；Sw为含水饱和度；a和b为回归系数。
综上所述，依据室内纳微米颗粒分散体系/油两相渗流特征实验，针对纳微米颗粒分散体系“堵大不堵小”的特性，利用最小二乘法求解关系表达式中的系数，得到可以量化表征两种见效模式的经验公式：
(1)5mD岩心时，有：
(2)20mD岩心时，有：
上述方程首次量化表征了不同见效模式条件下两相相对渗透率比值随含水饱和度之间的关系，可以利用此公式对两相渗流特征的不同模式进行量化表征，更进一步地描述纳微米颗粒分散体系的渗流特征，对采收率预测及指导现场作业具有重大意义。
(2)纳微米颗粒分散体系提高采收率特征
基于纳微米颗粒分散体系提高采收率室内实验，综合应用驱替特征曲线和经验回归的方法，建立了纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率预测模型。基于水驱规律曲线：
lgLp＝A+BNp
式中：Lp为累积产液量，104m3；A为截距；B为斜率；Np为累积产油量，104m3。
当油田注采平衡时，则累积注入溶液量与累计产液量体积相等，即：
LP＝mVP
式中：Vp为油层的孔隙体积；m为注入油层的孔隙体积倍数。
纳微米颗粒分散体系用量的表示为：
Py＝mCp
式中：PY为纳微米颗粒分散体系的用量，PV·mg/L；Cp为纳微米颗粒分散体系浓度。
综上所述，可以得出：在对数坐标下，纳微米颗粒分散体系的用量与提高采收率幅度呈近似的线性关系。
lgPY＝A1+B1ΔER
式中：A1为截距；B1为斜率，ΔER为提高采收率的值，％。其中，
B1＝BN。
依据室内驱替实验，当纳微米颗粒分散体系段塞尺寸为0.3PV时，在渗透率相近的岩心上考察纳微米颗粒分散体系浓度对提高采收率的影响，实验结果见下表：
表1纳微米颗粒分散体系浓度对采收率的影响
当纳微米颗粒分散体系浓度为5g/L时，在渗透率相近的岩心上考察纳微米颗粒分散体系段塞对提高采收率的影响，实验结果如下：
表2纳微米颗粒分散体系段塞PV数对采收率的影响
依据上述室内实验，绘制纳微米颗粒分散体系用量与提高采收率关系曲线，见图2：
根据纳微米颗粒分散体系提高采收率室内实验，综合应用驱替特征曲线和经验回归的方法，建立了纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率预测模型。在对数坐标下，纳微米颗粒分散体系的用量与提高采收率幅度呈近似的线性关系。可得出：A1＝1.2497，B1＝0.1564，即
lgPY＝1.2497+0.1564ΔER
上述方程可以反映出纳微米颗粒分散体系的用量与提高采收率幅度的关系。该预测模型可以应用于纳微米颗粒分散体系改善水驱的长远规划与年度规划中，也可用于纳微米颗粒分散体系改善水驱开发调整措施效果评价。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种纳微米颗粒分散体系改善水驱见效模式的表征方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)选择不同渗透率条件下的岩心进行纳微米颗粒分散体系驱油两相渗流特征研究；
(2)根据步骤(1)中不同渗透率条件下岩心的两相渗流特征，将驱替过程划分为两种见效模式，依据相关表达式，利用最小二乘法求解关系表达式中的系数，得到可以量化表征两种见效模式的经验公式；
(3)依据纳微米颗粒分散体系提高采收率室内实验，得到纳微米颗粒分散体系浓度及注入段塞尺寸对采收率影响实验结果，对其量化表征，得到纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率经验公式；
其中，所述步骤(2)中的两种见效模式为：模式一，驱替相相对渗透率仅是上升幅度减少；模式二，驱替相相对渗透率曲线存在一个峰值，达到峰值后驱替相相对渗透率曲线呈下降趋势；
依据相对渗透率的比值与含水饱和度的关系：
式中：Kro为被驱替相相对渗透率；Krwa为驱替相相对渗透率；Sw为含水饱和度；a和b为回归系数；
结合步骤(1)将纳微米颗粒分散体系改善水驱过程表征为两种见效模式：
(1)5mD岩心时，有：
(2)20mD岩心时，有：
其中，所述被驱替相为油相，所述驱替相为纳微米颗粒分散体系；
其中，所述步骤(3)中的提高采收率室内实验，综合应用驱替特征曲线和经验回归的方法，建立了纳微米颗粒分散体系改善水驱阶段提高采收率预测模型，如下式所示：
lg PY＝1.2497+0.1564ΔER
式中：PY为纳微米颗粒分散体系用量，PV·mg/L；ΔER为提高采收率幅度，％。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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