一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法技术

本发明专利技术涉及一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，该方法包括以下步骤：根据油藏平均渗透率确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量；优化化学剂总浓度一定条件下的浓度比；统计各层物性参数，根据熵权算法和基于重心法的聚类分析法组合层系；计算得到针对层系渗透率非均质特征下两段塞注入的单井最优分段塞体积比；结合剩余油饱和度变异系数、化学驱增油效果和成本建立目标函数，调用数值模拟器进行优化；基于上述结果得到各注入井分段塞的化学剂浓度和用量、生产井的产液量。本发明专利技术将注采优化和化学驱协同，有效地实现了原油均衡驱替开发及提高采收率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法
本专利技术涉及一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，属于油气田开发

技术介绍
目前，许多油田在开发过程中存在井距大、层系多、储层非均质性强、化学驱注采对应率差、注入流体易窜流等问题，难以实现均衡驱替。化学驱是我国高含水油田提高采收率的重要方法，其通过向地层中注入化学剂，可以有效降低水油流度比和油水界面张力，达到降水增油的效果。大量的化学驱矿场实践表明注采井位和液量的选择、化学剂类型、不同化学剂浓度的配比以及注入段塞体积等关键因素均会对开发效果产生很大的影响，但目前尚没有建立一种完善的参数设计优化方法，极大地影响了化学驱的开发效果和推广应用。目前，油田开发中一般通过注采井井位调整或者实施聚合物驱实现原油均衡驱替，井位调整的方法一般都是基于油藏特征及参数进行调整，虽然可以得到相对较好的开发效果，但是难以实现最优的开发效果。单一注聚合物虽然可以提高注入水的粘度，增大注入水波及体积，但是没有考虑针对油藏不同区域的地质特征实现差异化注采。为此，本专利技术提出一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其可以有效提高化学驱的注采对应率，实现化学驱的均衡驱替，为大幅提高化学驱开发效果提供技术支撑。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，可为油田控水增油、提高化学驱开发效果提供技术支撑。术语解释：1、岩心驱油实验，是指利用填砂管岩心模型、恒温箱、流量泵等多种实验装置进行注水驱动原油实验。2、渗透率，储层岩石中多数孔隙是相互连通的，在一定的压差作用下，流体可以在孔隙中流动。岩石的这种性质称为渗透性。渗透性的大小用渗透率表示，单位一般为10-3μm2。3、有效厚度，油层有效厚度，是指指储层中具有工业产油能力的那部分油层的厚度，即具可动油的储集层的厚度。4、采出程度，采出程度又称采收率，是指油田自开发至当前累计采油量占地质储量的百分比。5、剩余地质储量，是指除去已经开发生产的储量以外存在于地下储集层中剩余的油气地质储量。6、综合评价指数，与储层的渗透率、有效厚度、采出程度和剩余地质储量相关，用于综合反映单个小层的物性特征。7、井位坐标，是指井口坐标，指的是地表石油钻机转盘中心位置的坐标，包括经度、纬度两个要素。本专利技术的技术方案为：一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，包括步骤如下：(1)确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量；粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量与油藏的渗透率存在匹配性，通过已知的油藏渗透率，可以计算出与油藏渗透率特征匹配的粒径中值和弹性模量，然后确定粒径中值和弹性模量满足计算结果的粘弹性颗粒，供后续化学驱使用。(2)优化三种化学剂浓度配比；根据吨剂增油量最大值对应所采用的化学剂注入浓度计算得到聚合物、表面活性剂和粘弹性颗粒三种化学剂的最优浓度比；(3)组合开发层系；统计各注入井穿过的各小层的物性参数，包括渗透率、有效厚度、采出程度和剩余地质储量，根据熵权算法确定各物性参数的权重，计算各小层的综合评价指数；采用基于重心法的聚类分析法进行小层合并，将所有小层组合为两个层系；(4)确定化学驱分段塞体积比；(5)优化单井井位、注采液量及化学剂用量；(6)确定单井分段塞体积及浓度。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量，是指：根据矿场提供的油藏平均渗透率，基于粘弹性颗粒的粒径中值、弹性模量与油藏平均渗透率的匹配关系模型，计算与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量，计算公式如式(Ⅰ)、式(Ⅱ)所示：式(Ⅰ)、式(Ⅱ)中，为油藏平均渗透率，10-3μm2；为与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒的粒径中值，μm；Em为与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒弹性模量，Pa；Ln()为对数函数。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，优化三种化学剂浓度配比，包括步骤如下：①基于填砂管岩心模型驱替实验，在保证化学剂总浓度不变的条件下，分别调整聚合物、表面活性剂、粘弹性颗粒浓度，进行不少于15组岩心驱油实验，统计各组岩心驱油实验化学剂溶液注入体积和累积产油量，计算吨剂增油量，如式(Ⅲ)所示：式(Ⅲ)中，Rt为吨剂增油量，m3/t；Qo为化学驱累积产油量，10-6m3；Qoi为水驱产油量，10-6m3；wp为聚合物浓度，kg/m3；ws为表面活性剂浓度，kg/m3；wg为粘弹性颗粒浓度，kg/m3；V为化学剂溶液注入体积，10-6m3；②根据吨剂增油量最大值对应实验所采用的化学剂注入浓度计算得到聚合物、表面活性剂和粘弹性颗粒三种化学剂的最优浓度比为wp:ws:wg。根据本专利技术优选的，采用基于重心法的聚类分析法进行小层合并，包括：首先，计算各小层之间的欧式距离；然后，将欧式距离最短的两个小层合并为一个新层；再次，计算新层与其它层之间的欧式距离，重复此过程，最后，将所有小层组合为两个层系。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，确定化学驱分段塞体积比，具体步骤包括：③建立由所述两个层系组成的单井组油藏模型进行两段塞化学驱数值模拟，计算不同渗透率级差、不同高低渗层厚度比下的采收率，确定最优化学驱分段塞体积比；④以步骤③中高低渗层厚度比与渗透率级差的乘积为横轴，以最优化学驱分段塞体积比为纵轴，绘制散点图，通过非线性回归得到化学驱分段塞体积比确定图版；⑤确定单井高低渗层厚度比与渗透率级差的乘积，利用化学驱分段塞体积比确定图版得到各井最优化学驱分段塞体积比d1:d2，化学驱分段塞体积比d1:d2是指化学驱段塞一的体积d1与所述化学驱段塞一相邻的化学驱段塞二的体积d2的比值。根据本专利技术优选的，步骤③的具体实现步骤包括：首先，从目标油藏模型中截取单井组油藏模型，建立由所述两个层系组成的不同渗透率级差、不同高低渗层厚度比的模型；然后，对于某一渗透率级差、高低渗层厚度比的模型，在化学剂总用量相同的条件下，利用化学驱数值模拟器对不同分段塞体积比的采收率进行计算；最后，以分段塞体积比为横轴，采收率为纵轴，绘制散点图，拟合得到采收率最大时对应的分段塞体积比，即为该渗透率级差、高低渗层厚度比条件下的最优化学驱分段塞体积比。根据本专利技术优选的，步骤(5)中，优化单井井位、注采液量及化学剂用量，包括步骤如下：采用剩余油饱和度的变异系数表征化学驱的均衡程度，同时考虑化学驱的增油效果和注化学剂成本，确定注采优化协同化学驱实现均衡驱替的目标函数如式(Ⅳ)所示：式(Ⅳ)中，Obj为注采优化协同化学驱实现均衡驱替的目标函数，L为各注入井和生产井的井位坐标，qi为各注入井的日注液量，qp为各生产井的日注液量，Sor为残余油饱和度，小数；为平均剩余油饱和度，小数；So(L,qi,qp)为剩余油饱和度，小数；Vr(So)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，包括步骤如下：/n(1)确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量；/n(2)优化三种化学剂浓度配比；/n根据吨剂增油量最大值对应所采用的化学剂注入浓度计算得到聚合物、表面活性剂和粘弹性颗粒三种化学剂的最优浓度比；/n(3)组合开发层系；/n(4)确定化学驱分段塞体积比；/n(5)优化单井井位、注采液量及化学剂用量；/n(6)确定单井分段塞体积及浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量；
(2)优化三种化学剂浓度配比；
根据吨剂增油量最大值对应所采用的化学剂注入浓度计算得到聚合物、表面活性剂和粘弹性颗粒三种化学剂的最优浓度比；
(3)组合开发层系；
(4)确定化学驱分段塞体积比；
(5)优化单井井位、注采液量及化学剂用量；
(6)确定单井分段塞体积及浓度。


2.根据权利要求1所述的一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，步骤(3)中，组合开发层系，是指：
统计各注入井穿过的各小层的物性参数，包括渗透率、有效厚度、采出程度和剩余地质储量，根据熵权算法确定各物性参数的权重，计算各小层的综合评价指数；
采用基于重心法的聚类分析法进行小层合并，将所有小层组合为两个层系。


3.根据权利要求1所述的一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，步骤(1)中，确定粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量，是指：
根据矿场提供的油藏平均渗透率，基于粘弹性颗粒的粒径中值、弹性模量与油藏平均渗透率的匹配关系模型，计算与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒的粒径中值和弹性模量，计算公式如式(Ⅰ)、式(Ⅱ)所示：






式(Ⅰ)、式(Ⅱ)中，为油藏平均渗透率，10-3μm2；为与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒的粒径中值，μm；Em为与目标油藏相匹配的粘弹性颗粒弹性模量，Pa；Ln()为对数函数。


4.根据权利要求1所述的一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，步骤(2)中，优化三种化学剂浓度配比，包括步骤如下：
①在保证化学剂总浓度不变的条件下，分别调整聚合物、表面活性剂、粘弹性颗粒浓度，进行若干组岩心驱油实验，统计各组岩心驱油实验化学剂溶液注入体积和累积产油量，计算吨剂增油量，
如式(Ⅲ)所示：



式(Ⅲ)中，Rt为吨剂增油量，m3/t；Qo为化学驱累积产油量，10-6m3；Qoi为水驱产油量，10-6m3；wp为聚合物浓度，kg/m3；ws为表面活性剂浓度，kg/m3；wg为粘弹性颗粒浓度，kg/m3；V为化学剂溶液注入体积，10-6m3；
②根据吨剂增油量最大值对应实验所采用的化学剂注入浓度计算得到聚合物、表面活性剂和粘弹性颗粒三种化学剂的最优浓度比为wp:ws:wg。


5.根据权利要求2所述的一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，采用基于重心法的聚类分析法进行小层合并，包括：首先，计算各小层之间的欧式距离；然后，将欧式距离最短的两个小层合并为一个新层；再次，计算新层与其它层之间的欧式距离，重复此过程，最后，将所有小层组合为两个层系。


6.根据权利要求1所述的一种注采优化协同化学驱实现原油均衡驱替的方法，其特征在于，步骤(4)中，确定化学驱分段塞体积比，具体步骤包括：
③建立由所述两个层系组成的单井组油藏模型进行两段塞化学驱数值模拟，计算不同渗透率级差、不同高低渗层厚度比下的采收率，确定最优化学驱分段塞体积比；
④以步骤③中高低渗层厚度比与渗透率级差的乘积为横轴，以最优化学驱分段塞体积比为纵轴，绘制散点图，通过非线性回归得到化学驱分段塞体积比确定图版；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯健，周康，杜庆军，刘永革，曹绪龙，杨勇，郭兰磊，元福卿，韦贝，刘月亮，安志斌，赵东，吴德君，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37