一种聚合物地下黏度计算新方法

张志军，李 芳，魏 俊，周 薛，袁伟杰

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

0 引 言

聚合物驱是一种改善水驱流度比，扩大波及体积，提高原油采收率的有效方法[1-3]。对于一个确定的注聚合物单元，其地下原油黏度一定，因此，聚合物溶液地下黏度发生变化，聚合物驱效果也会变化[4-5]。目前，常采用经验法确定聚合物溶液地下黏度[6-7]，该方法确定的聚合物地下黏度为井口黏度的1/3～1/2，但由于该范围相对较大，不利于聚合物驱油田对注聚合物性能进行有效评价及后期措施调整。因此，对于精细化聚合物驱油藏而言，确定聚合物地下黏度具体数值至关重要。从分析聚合物驱渗流理论出发，基于油藏工程方法及微分原理进行参数转化，之后通过等价变换与积分处理，准确获取聚合物地下工作黏度计算公式，从而更好地指导聚合物驱油田效果评价及措施跟踪。

1 新型计算方法的建立

当油层进行聚合物驱时，由于注入流体性质发生变化，驱替相黏度发生变化，反映出油层渗流阻力的增减情况，其数学表达式[8]为：

(1)

式中：pw为井底流压，MPa；pe为油藏压力，MPa；μeff为聚合物地下黏度，mPa·s；μo为油相黏度，mPa·s；re为油藏供给半径，m；rw为井筒半径，m；r为聚合物驱替前缘半径，m；Ke为地层有效渗透率，10-3μm2；h为油层有效厚度，m；Q为注入量，m3/d。

理论上可以利用式(1)求取阻力系数，但该式中的聚合物驱替前缘半径不仅与地层厚度有关，还随时间不断变化，不易确定。因此，需要将驱替前缘半径转换为易于矿场获取的物理量。

将式(1)的右半部分对聚合物累计注入量进行微分[9]：

(2)

式中：Wi为聚合物累计注入量，m3。

对于有效厚度、平均孔隙度一定的地层，单位时间内聚合物溶液的累计注入量等于地层微元的孔隙体积，即：

dWi=2πhφrdr

(3)

式中：φ为孔隙度。

将式(3)代入(2)中可得：

(4)

对于注聚合物井，井底流压与井口油压的关系为：

pw=ph+ρgH-Δp

(5)

式中：ph为井口油压，MPa；H为井筒垂深，m；Δp为沿程摩阻，MPa。

当注聚合物井井身结构确定时，其井深及对应的液柱压力也为定值。通常在开发过程中，油藏压力基本稳定或缓慢下降，在计算过程中可视为常数，则式(4)可简化为：

(6)

对式(6)两边同时积分，可得：

(7)

令直线段斜率为a，则聚合物地下黏度为：

μeff=μo-4πaKeh

(8)

分析式(8)可知：新方法可以解决地下聚合物黏度不能定量化表征的问题，且新方法所需数据均取自生产参数，便于获取，计算过程简单，可以快速计算出聚合物地下黏度值。由于该方法需要地层渗透率及油层有效厚度，因此，不适用于水平井井型的聚合物黏度计算，同时考虑到所需参数应真实地反映地下注入情况，故也不适用于欠注井聚合物黏度的计算。

2 实例应用

渤海L油田构造形态属于半背斜，主要含油层系为东营组东二下段辫状三角洲前缘亚相水下分流河道砂，储层孔隙度主要为24%～33%，渗透率为50×10-3～5 000×10-3μm2，主要集中在200×10-3～3 000×10-3μm2，具有高孔、高渗的储集物性特征。地层原油黏度为7.20～19.43 mPa·s。

该油田于2005年8月全面投产，2006年3月开展单井注聚合物试验，2007年开始向6口井注聚合物，2012年扩大注聚合物方案，共有注聚合物井8口。聚合物注入浓度为1 200～1 500 mg/L，聚合物井口黏度为7.2～11.2 mPa·s。

选取A01、A14、A16、A23井进行地下黏度计算，绘制了4口注聚合物井的油压与流量之比与累计注入量关系曲线(图1)。由图1可知，注入聚合物溶液后，压力与流量之比上升速度逐渐变缓并趋于稳定，呈现对数上升规律，验证了新方法的正确性。

4口井基础参数如表1所示。利用新方法和常规经验法分别计算了L油田4口注聚合物井的聚合物地下黏度，结果如表2所示。由表2可知，2种方法的计算结果基本一致，与常规经验法相比，新方法可以更加准确地确定聚合物地下黏度，从而更加科学合理地指导后期注聚合物调整。

图1 渤海L油田4口注聚井油压与聚合物累计注入量关系表1 渤海L油田4口注聚合物井基础参数

井名聚合物井口浓度/(mg·L-1)聚合物井口黏度/(mPa·s)地层系数/(μm2·m)A0112007.222.9A14150011.259.7A1612007.236.2A23150011.280.9

表2 渤海L油田4口注聚合物井聚合物地下黏度

3 结 论

(1) 建立了一种基于井口油压和聚合物累计注入量求取聚合物地下黏度的新方法。该方法成功地解决了聚合物驱前缘半径难以求取的难题，大幅度简化了计算工作量。

(2) 新型计算方法与常规经验法相比，能够便捷地解决常规方法无法确定聚合物地下工作黏度具体数值的难题，可以更加有效指导聚合物驱油田注聚合物措施调整。

(3) 实例表明，新方法计算过程简单、操作方便，不仅能对聚合物驱有效性进行评价，还可以实时掌握聚合物地下黏度，丰富了注聚合物油田的评价方法。