[发明专利]一种计算聚合物高温条件下有效粘度的数值模拟方法

说明书

本发明涉及油藏数值模拟，具体涉及一种计算聚合物高温条件下有效粘度的数值模拟方法。所述方法包括：步骤1.对聚合物进行热降解实验，根据实验结果拟合得到一阶降解方程；步骤2.建立聚合物有效浓度衰变方程，确定聚合物有效浓度的衰变系数；步骤3.建立聚合物有效浓度方程；步骤4.对步骤3方程求解，得到聚合物有效浓度，根据有效浓度和测试得到的聚合物浓度‑粘度关系曲线数据，进行插值计算即得。本发明通过建立聚合物有效浓度方程综合反映静态与流动状态复合作用下高温热降解对聚合物粘度的影响，所有的参数与数据均可由室内实验获得，方程符合基本的物理定律，且易于求解，能够准确、快速地应用于油藏数值模拟软件中。

技术领域

本发明涉及油藏数值模拟，具体涉及一种计算聚合物高温条件下有效粘度的数值模拟方法。

背景技术

聚合物驱是我国化学驱提高原油采收率的主导技术之一，在三次采油的各类技术中最为成熟有效。聚合物驱油技术的主要机理就是在向油藏中注入的水中加入高粘度的聚合物，增加驱替相的粘度，降低驱替液与被驱替液的流度比，从而扩大波及体积。我国开展聚合物驱的油藏，有相当大的一部分储量属于高温高盐油藏，温度在75℃以上，如胜利油田、河南油田等，聚合物注入油层后，在高温条件下会发生热降解，这种降解会使得聚合物分子链断裂，降解为小分子结构，导致聚合物溶液粘度变小。

陆祥安、姜汉桥、李俊键、赵林等人针对聚合物热稳定性的数值模拟，建立了聚合物黏度变化的偏微分描述方程，模拟计算聚合物在油藏流动中的聚合物热降解过程([1]陆祥安,姜汉桥,罗红霞,et al.基于黏度修正模型的聚合物热降解数值模拟[J].大庆石油地质与开发,2015,34(6):95-99.[2]李俊键,姜汉桥,陆祥安,et al.油藏条件下聚合物溶液老化数学模型新探[J].石油钻采工艺,2016,38(4):499-544.)

林春阳、张贤松、刘慧卿等人针对聚合物热稳定性的数值模拟，提出了“时间通量”概念，以此建立了考虑聚合物老化作用的油藏数值模型。其主要思路是确定油藏数值模拟的网格中混合聚合物的等效老化时间。([3]林春阳,张贤松,刘慧卿.聚合物溶液老化作用数值模型研究[J].石油天然气学报,2012,34(12):143-147.[4]林春阳,薛新生,朱玥珺,etal.油藏流动条件下聚合物溶液老化规律及应用[J].油气地质与采收率,2013,20(1):77-80.)。

在油藏数值模拟软件的数学模型描述中，除了在流动过程中的剪切作用，一般聚合物粘度的变化都是通过聚合物浓度的变化来反映，然而在高温降解时，聚合物的浓度并没有发生变化，只是由大分子降解为小分子，常规的油藏数值模拟模并未考虑温度的影响，因此目前的油藏数值模拟软件中无法体现聚合物的热降解机理，进而无法准确计算聚合物在油藏的高温条件下的有效粘度，导致基于数值模拟计算结果得到的方案预测指标比实际情况会更乐观，难以对矿场的实际开发形成有效的指导。

先已发表的部分相关文献要么集中于聚合物在高温条件下粘度随着时间变化而变化的静止状态热稳定性研究，没有考虑聚合物在油藏条件下的流动、扩散带来的复杂影响，尤其是在数值模拟的网格中不同时刻的聚合物流入、流出及其热降解对该网格聚合物混合液粘度的影响；要么采取了一些不满足守恒定律或无法通过实验验证的等效模型，难以在数值模拟软件中进行有效的实现，如文献[1-2]中的建立的粘度的对流扩散方程并不满足物理守恒定律，其物理意义有待进一步论证，文献[3-4]中的老化时间总量守恒难以通过实验验证。

发明内容

本发明主要目的是一种计算聚合物高温条件下有效粘度的数值模拟方法，本发明方法解决了既考虑高温静止状态下聚合物的热稳定性变化，又反映聚合物流动状态下不同时刻不同位置粘度的变化，同时，数学模型满足质量守恒，相关参数可以通过室内实验测试结果得到，易于在现有的油藏数值模拟软件中实现。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种计算聚合物高温条件下有效粘度的数值模拟方法，所述方法包括：