聚合物凝膠驅的數(shù)值模擬反演

桂繼，李卓 （長江大學石油工程學院，湖北 武漢430100）

崔航波 （中石油塔里木油田分公司項目經(jīng)理部，新疆 塔里木841000）

李政 （中海石油（中國）有限公司深圳分公司生產(chǎn)部，廣東 深圳518000）

目前，國內各個油田逐步進入了中高含水期，但是受到二次采油技術體積波及系數(shù)較低的影響，采收率并不是很高，為了進一步提高采收率，部分油田開始采用三次采油技術，使采收率得到了很好的改善，其中化學驅是三次采油技術中使用最為廣泛的。聚合物凝膠驅是化學驅的一個重要組成部分，其原理是向含水已經(jīng)很高的二次采油油藏中注入聚合物和交聯(lián)劑的混合溶液，溶液選擇性地流入高滲透帶；成膠后，阻止后續(xù)溶液的進一步進入，使得溶液轉向未波及或波及系數(shù)較低的低滲透層，提高波及系數(shù)從而提高采收率［1］。在使用數(shù)值模擬軟件對聚合物凝膠驅的油藏進行歷史擬合時，由于聚合物凝膠驅的過程中存在著諸多物理、化學反應，相對水驅油藏，擬合過程會復雜許多。為了更快更好地完成凝膠驅的歷史擬合，在擬合前對凝膠驅物理試驗進行數(shù)值模擬反演是很有必要的。

1 數(shù)值模擬反演法概念及意義

數(shù)值模擬反演法就是以物理試驗為基礎，以試驗參數(shù)為依據(jù)，通過數(shù)值模擬的方法建立相應的模型［2］，配以合理的靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)來模擬物理試驗，確定參數(shù)敏感性及參數(shù)取值范圍。通過數(shù)值模擬反演物理試驗過程，可以驗證物模試驗的可靠性，并進一步深化認識物理化學現(xiàn)象及規(guī)律，為關鍵參數(shù)（可進入孔隙體積，殘余阻力系數(shù)等）的取值提供參考，對歷史擬合具有指導意義。

2 數(shù)值模擬反演步驟

2.1 反演模型的建立

以物理試驗數(shù)據(jù)為基礎，設計合理的網(wǎng)格步長及時間步長，搭建起模型的基本框架；有目的的從物理試驗中篩選出數(shù)模所需要的動、靜態(tài)資料進行輸入（如有必要需進行分區(qū)設置），試驗中不具備的數(shù)據(jù)可以參考油田實際數(shù)據(jù)給值，少部分借用類似油藏經(jīng)驗數(shù)據(jù)，盡量全面的反映出物理模型的性質［3］。

2.2 敏感性分析

由于試驗中某些參數(shù)并未給出，而是參照油田實際數(shù)據(jù)和類似油藏的經(jīng)驗數(shù)據(jù)（如凝膠、聚合物的殘余阻力系數(shù)，可進入孔隙體積，吸附量，相滲曲線等），這樣部分參數(shù)就存在著不確定性，使得模擬產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)之間可能有較大的出入［4］。針對這些不確定性數(shù)據(jù)進行敏感性分析，讓后期擬合修改參數(shù)時更具有目標性。

2.3 試驗結果擬合

基于不確定性參數(shù)的敏感性分析，有目的、有方向的去修改具體參數(shù)，不斷調整參數(shù)取值，讓擬合結果與試驗結果吻合，為后期歷史擬合中不確定性參數(shù)取值提供范圍選擇。

3 聚合物凝膠驅反演實例

JS－G7油藏為層狀構造油藏，儲層有效孔隙度18.6%，滲透率63.4～103.9mD，孔喉半徑分布范圍1.26～2.61μm。從儲層物性方面考慮，高7斷塊屬于為中孔、中低滲、中細喉型油藏。對油藏巖心進行調剖試驗（見表1、圖1和圖2）。

表1 基本物理試驗參數(shù)表

圖1 試驗不同階段吸水剖面圖

根據(jù)試驗內容，選擇了化學驅比較成熟的CMG（加拿大計算機模擬軟件）來進行數(shù)值模擬反演，建立起了一個1×10×3網(wǎng)格的數(shù)模模型，在模型的基礎上對參數(shù)進行敏感性分析得出：①調整聚合物黏度對注入壓力的擬合有一定效果；②聚合物、凝膠吸附值對吸水剖面、注入壓力均有不同程度的影響；③小幅度調整聚合物、凝膠可進入孔隙體積對注入壓力、吸水剖面有影響但不明顯；④殘余阻力系數(shù)對吸水剖面、注入壓力影響大。

在敏感性分析的基礎上，參照試驗結果對數(shù)模結果進行擬合。注膠前，先注一段時間的水，得到的吸水剖面（無擬合）與試驗結果吻合（見表2），這恰恰驗證了模型建立的合理性；注膠時，由于反應速率小（聚合物與交聯(lián)劑反應），只有微量凝膠生成，該過程的擬合主要以修改聚合物殘余阻力系數(shù)和吸附量為主，其他敏感參數(shù)的調整為輔；注膠后，經(jīng)過一段時間的關井，使得聚合物和交聯(lián)劑有充分的時間反應生成凝膠，此時的擬合就以修改凝膠參數(shù)為主。注膠時與注膠后的擬合結果如表3所示。

圖2 注膠后注入量與注入壓力圖

表2 注膠前吸水剖面對比表

在擬合注入壓力時，通過敏感性分析可知，部分參數(shù)既對吸水剖面有影響，也對注入壓力有影響，在吸水剖面擬合好的情況下擬合注入壓力，就需要綜合考慮參數(shù)的調整。在擬合壓力時，有一點需要注意，就是凝膠的耐沖刷特性［5］，如果凝膠吸附量過大，耐沖刷特性就較差，凝膠隨著注入水的沖洗大量外排，注入壓力就會降低。壓力擬合結果如圖3所示。

由表3和圖3可以發(fā)現(xiàn)結果擬合較好，這說明數(shù)值模擬很好地反演了物理試驗，可以為后期的歷史擬合方向以及相應的參數(shù)取值范圍提供指導。

圖3 注入壓力對比圖

表3 注膠時與注膠后吸水剖面對比表

4 結論

1）數(shù)值模擬反演的過程中可以對不確定性參數(shù)進行敏感性分析，明確每個參數(shù)的影響效果，為歷史擬合參數(shù)修改指導方向，減少盲目性。

2）數(shù)值模擬反演中對試驗結果擬合時，確定了不確定性參數(shù)的取值范圍，為歷史擬合參數(shù)合理值的選取提供了依據(jù)。

［1］ 汪先珍，李發(fā)榮 .調剖用聚合物凝膠體系 ［J］.國外油田工程，2006，22（10）：23－27.

［2］ 韓大匡，陳欽雷 .油藏數(shù)值模擬基礎 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：6－45.

［3］ 王麗霞 .厚油層高含水期剩余油分布規(guī)律及堵水技術政策研究 ［D］.東營：中國石油大學（華東），2009.

［4］ 張春龍 .河流相儲層層內剩余油分布模式及預測方法研究 ［D］.大慶：大慶石油學院，2006.

［5］ 馬廣彥 .聚合物微凝膠調剖劑及其巖心滲流特征 ［J］.鉆采工藝，2001，24（3）：62－66.