CN109632604B - 一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法 - Google Patents

一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法。本发明方法包括如下步骤：根据非均质岩心的孔隙结构的孔径大小或孔隙度大小，将非均质岩心分为多重区域并选组各区域的表征单元；根据表征单元的孔隙结构信息，得到表征单元的孔隙度和渗透率；采用具有不同配位数的基本孔隙结构组合成等效孔隙结构；模拟等效孔隙结构内聚合物驱油过程，得到等效孔隙结构的相对渗透率；将等效孔隙结构的相对渗透率按照岩心内表征单元的比例赋予非均质岩心中的不同区域，生成等效岩心模型；在等效岩心模型中进行多相流流动数值模拟，求解油水两相渗流方程，从而得到整个岩心的相对渗透率曲线，进而实现孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率的粗化。

Description

一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法
技术领域
本发明涉及一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法，属于油田化学驱领域。
背景技术
相对渗透率曲线反映了油藏岩石中多相流体的渗流和分布规律，是油藏工程和油藏数值模拟的基础。目前获得相对渗透率曲线的技术手段包括室内驱油实验测量、相对渗透率粗化方法两种方法。
室内驱油实验测量法，顾名思义，是通过室内岩心驱替实验获得相对渗透率曲线，岩心长尺通常为数厘米至数十厘米，费时费力成本高，是目前最常用的方法。聚合物驱不同于水驱，因聚合物存在增黏作用、非牛顿流体属性、岩石吸附滞留等复杂物理化学特性，导致极难通过驱替实验测量聚合物驱相对渗透率曲线，特别是注聚时机对相渗的影响，而这对提高采收率效果及效益至关重要，也是油田开发科技工作者关注的关键问题之一。此外，相渗驱替实验假设岩心是均质，事实上，即使是人造岩心，也难以达到均质，也同样存在一定程度非均质性。
相对渗透率粗化方法是获取相对渗透率的另外一种手段，将对研究范围内的岩心相渗按照一定的规则进行科学处理，得到宏观数值模拟相渗(又称有效相渗)，从而既能反映较小尺度非均质性(厘米～米)，也可反映地质统计介观尺度的非均质性(米～数十米)。可见目前的相渗粗化方法仅适用于岩心尺度以上较宏观相渗的获取，尚无微观孔隙尺度到岩心尺度的相对渗透率粗化方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法，本发明方法综合考虑了微观孔隙尺度多相流动特点及孔隙结构特点。
本发明所提供的孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法，包括如下步骤：
(1)测定非均质岩心的孔隙结构，根据所述孔隙结构的孔径大小或孔隙度大小，将所述非均质岩心分为多重区域，并选组各区域的表征单元；
(2)根据所述表征单元的孔隙结构信息，得到所述表征单元的孔隙度和渗透率；
(3)采用具有不同配位数的基本孔隙结构组合成等效孔隙结构；
所述等效孔隙结构应与所述表征单元的孔隙结构的孔隙结构信息一致；
(4)采用微观孔隙尺度多相流数值模拟方法，模拟所述等效孔隙结构内聚合物驱油过程，得到所述等效孔隙结构的相对渗透率；
(5)统计所述非均质岩心内所述表征单元的比例，将所述等效孔隙结构的相对渗透率按照所述比例赋予所述非均质岩心中的不同区域，生成等效岩心模型；
(6)在所述等效岩心模型中进行多相流流动数值模拟，求解油水两相渗流方程，从而得到整个所述岩心的相对渗透率曲线，进而实现孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率的粗化。
上述的粗化方法中，步骤(1)中，采用CT扫描的方式测定所述非均质的孔隙结构；
所述“表征单元”指的是所述非均质岩心内孔隙特征趋于稳定的最小单元。
上述的粗化方法中，步骤(2)中，所述表征单元的孔隙结构信息包括孔隙尺寸、喉道尺寸和配位数。
上述的粗化方法中，步骤(3)中，基于步骤(2)得到的不同配位数的统计信息，根据配位数一致原则，简化所述特征区域孔隙结构；使等效孔隙结构平均配位数等于表征单元的平均配位数。
通常，所述基本孔隙结构为配位数为3的孔隙结构和配位数为4的基本孔隙结构(二维)，或配位数从3到6的基本孔隙结构(三维)；
所述组合步骤在计算机上进行，即基于一定配位数的基本孔隙结构模型组合成所述等效孔隙结构。
上述的粗化方法中，步骤(4)中，采用格子玻尔兹曼微观孔隙尺度多相流数值模拟方法获得所述等效孔隙结构的相对渗透率；
可考虑聚合物的流变性及粘弹性等非牛顿流体性质。
上述的粗化方法中，步骤(5)采用分划区域比例方法重构所述等效岩心模型。
上述的粗化方法中，步骤(6)中，可采用有限差分方法进行所述多相流流动数值模拟。
本发明实现了孔隙尺度到岩心尺度的相对渗透率快速粗化。本发明方法针对非均质岩心，采用格子玻尔兹曼等微观孔隙尺度多相流数值模拟方法，对不同区域孔隙结构等效模型开展孔隙尺度多相流体流动模拟，得到岩心不同区域表征单元相对渗透率；根据岩心孔隙结构分布特征，采用不同区域表征单元相对渗透率，通过开展岩心多相流流动数值模拟，得到岩心相对渗透率曲线。
附图说明
图1为不同区域表征单元孔隙结构。
图2为具有不同配位数的基本孔隙结构。
图3为由配位数4和配位数3组合成的平均配位数为3.8的等效表征单元模型(等效孔隙结构)的示意图。
图4为随机生成的等效岩心模型的示意图。
图5为本发明粗化处理后获得的非均质疏松砂岩岩心的相对渗透率曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、从孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率的粗化
选取非均质疏松砂岩岩心，进行相对渗透率的测定，包括如下步骤：
(1)基于非均质疏松砂岩岩心的CT扫描图，根据孔径大小，选取2处表征单元孔隙结构，如图1所示大孔区域和微孔区域；
(2)分别统计2处表征单元的孔隙结构信息，包括：孔隙尺寸、喉道尺寸和配位数等，并计算2处表征单元的孔隙度和渗透率；
表征单元孔隙结构信息如下：
孔隙度分别为25％和35％，渗透率分别为2000mD和3000mD；配位数N分别为3.8和3.2。
(3)基于配位数统计信息，根据配位数一致原则，简化图1所示的2处表征单元孔隙结构，采用配位数3和配位数4的基本孔隙结构按比例x：(1-x)组合，使简化等效表征单元模型平均配位数、孔隙度和渗透率与真实表征单元孔隙结构的平均配位数、孔隙度和渗透率吻合。
配位数3和配位数4的基本孔隙结构的示意图如图2所示。
简化等效表征单元模型平均配位数N＝3x+4(1-x)；x为配位数3的基本孔隙结构百分比。构造的平均配位数为3.8的简化等效表征单元模型的示意图如图3所示。
(4)基于上述2种等效孔隙结构，采用格子玻尔兹曼方法，考虑疏水缔合聚合物AP-P4流变性及粘弹性等非牛顿流体性质，采用颜色模型模拟微观孔隙结构(即等效孔隙结构)内聚合物驱油过程，获得简化等效表征单元模型相对渗透率曲线。
(5)统计岩心内不同表征单元的比例(图1中大孔区域与微孔区域比例为8：7)，按照此比例随机赋予岩心不同表征单元区域相对渗透率等参数，生成等效岩心模型如图4所示。
(6)针对等效岩心模型，采用有限差分方法开展多相流流动数值模拟，求解油水两相渗流方程，从而得到整个岩心相对渗透率曲线，如图5示，实现孔隙尺度到岩心尺度相对渗透率快速粗化。

Claims (6)

1.一种孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率粗化方法，包括如下步骤：
(1)测定非均质岩心的孔隙结构，根据所述孔隙结构的孔径大小或孔隙度大小，将所述非均质岩心分为多重区域，并选取各区域的表征单元；
所述表征单元指的是所述非均质岩心内孔隙特征趋于稳定的最小单元；
(2)根据所述表征单元的孔隙结构信息，得到所述表征单元的孔隙度和渗透率；
(3)采用具有不同配位数的基本孔隙结构组合成等效孔隙结构；
所述等效孔隙结构应与所述表征单元的孔隙结构的孔隙结构信息一致；
(4)采用微观孔隙尺度多相流数值模拟方法，模拟所述等效孔隙结构内聚合物驱油过程，得到所述等效孔隙结构的相对渗透率；
(5)统计所述非均质岩心内所述表征单元的比例，将所述等效孔隙结构的相对渗透率按照所述比例赋予所述非均质岩心中的不同区域，生成等效岩心模型；
(6)在所述等效岩心模型中进行多相流流动数值模拟，求解油水两相渗流方程，从而得到整个所述非均质岩心的相对渗透率曲线，进而实现孔隙尺度到岩心尺度聚合物驱相对渗透率的粗化。
2.根据权利要求1所述的粗化方法，其特征在于：步骤(1)中，采用CT扫描的方式测定所述非均质的孔隙结构。
3.根据权利要求1或2所述的粗化方法，其特征在于：步骤(2)中，所述孔隙结构信息包括孔隙尺寸、喉道尺寸和配位数。
4.根据权利要求3所述的粗化方法，其特征在于：步骤(3)中，所述基本孔隙结构为下述1)或2)：
1)配位数为3的孔隙结构和配位数为4的基本孔隙结构，
2)配位数从3至6的基本孔隙结构。
5.根据权利要求4所述的粗化方法，其特征在于：步骤(4)中，采用格子玻尔兹曼微观孔隙尺度多相流数值模拟方法获得所述等效孔隙结构的相对渗透率。
6.根据权利要求5所述的粗化方法，其特征在于：步骤(6)中，采用有限差分方法进行所述多相流流动数值模拟。
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