粘弹性颗粒驱油数值模拟研究

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【摘要】粘弹性颗粒驱油是特高含水油藏提高采收率的一种有效方法，该方法在矿场上进行了大量的应用，因此进行粘弹性颗粒驱油技术的数值模拟研究非常重要。本文在大量文献调研的基础上，指出了粘弹性颗粒驱油数值模拟中存在的问题，提出了改进的模型，利用改进模型研究了室内岩心驱替过程，结果表明形成的模型能较好的模拟粘弹性颗粒的驱油过程。

【关键词】粘弹性颗粒 数值模拟 岩心驱替 特高含水油藏

胜利油田自1994年开始开展化学驱以来，累积增产原油1906万吨，累积动用储量39195万吨，为胜利油田的产量稳定发挥了重要作用。其中粘弹性颗粒驱油技术在矿场中得到了广泛应用，取得了可观的效果。为了使该项技术应用更加科学合理，发展粘弹性颗粒驱油的数值模拟研究非常必要。具有化学驱模拟功能的油藏数值模拟软件很多，国内外许多研究机构与学校都拥有自己的化学驱模拟软件。以美国Taxas大学开发UTCHEM化学驱数值模拟软件为例，UTCHEM拥有很好的程序框架和机理描述，是理论研究方面很好的教学科研软件，但不适合较为复杂地质模型的实际矿场应用。针对胜利油区的高温高盐油藏化学驱中存在问题，以粘弹性颗粒驱油为研究对象，提出其数值模拟的基本原理和方法。

1 粘弹性颗粒驱油体系的提高采收率原理

粘弹性颗粒复合驱油体系的提高采收率机理比较复杂，大体上可以归结为三个方面。

（1）调堵机理。粘弹性颗粒在孔隙内滞留，堵塞孔隙通道，并且选择性进入高渗条带，调整大孔道和高渗透层的渗透率，使液流转向，扩大波及体积，改善低渗透部位的驱油效果。

（2）驱油机理。粘弹性颗粒在地层中会表现出“变形虫”特征，变形通过孔隙，驱动孔隙内剩余油移动，产生驱油作用。

（3）增加水相粘度，降低水相渗透率，降低水油流度比。粘弹性颗粒与聚合物复配体系增加了水相粘度，并且聚合物在岩石表面会降低水相相对渗透率，从而降低了水油流度比，降低油藏的含水，提高产油量。

粘弹性颗粒具有以上的驱油机理与其本身的物化特征具有紧密的联系。主要体现在五个方面。

（1）溶胀特性。高温高盐条件下粘弹性颗粒仍具有良好的吸水溶胀能力，溶胀的颗粒悬浮能力强，密度与水相当，能够满足长期驱替注入需要。

（2）沉积再运移特性。在各种力作用下粘弹性颗粒在孔隙表面发生沉积，渗流速度越大沉积量越少，发生表面沉积的颗粒在较大拖拽力作用下将再次运移，流体粘度越大再运移临界渗流速度越小。

（3）粒堵塞再启动特性。封堵在孔喉处的粘弹性颗粒在较大压差作用下重新启动，重新启动所需压力大小与粘弹性颗粒和孔喉直径比值呈指数型增长。

（4）滞留降低孔渗特性。粘弹性颗粒在多孔介质中滞留将大大降低多孔介质渗透率，颗粒沉积对渗透率影响幅度小于孔喉堵塞对渗透率的影响幅度。

（5）复配体系增粘特性。粘弹性颗粒与聚合物共存时将发生相互作用，大量的聚合物分子和粘弹性颗粒在水相中形成较弱的空间网状结构，增加水相粘度。

2 粘弹性颗粒驱油体系的基本数学模型

粘弹性复合驱数学模型假设条件：只存在油水的相对渗透率；聚合物组分在水相中增粘，随水相流动存在扩散、吸附、不可及体积等；粘弹性颗粒存在增加水相粘度；油相与水相间没有质量交换；水相内部质量转移-粘弹性颗粒吸水溶胀且是不可逆的；预交联体在水相吸水溶胀（体膨），随水相流动存在：滞留-沉积和非刚性堵塞（再启动）-压差增加堵塞解除再运移、流速增加沉积部分再运移；考虑沉积、堵塞而导致地层渗透率降低。考虑以上的假设条件，形成基本数学模型。

连续性方程：

根据粘弹性颗粒复合体系的驱油机理，建立了该体系的数值模拟模型，利用该模型研究了室内岩心的驱替动态，计算结果与室内实验结果复合程度较高，说明该模型可以逐步推广到矿场实际应用，在优化注采参数、化学剂参数、预测开发指标等方面发挥重要作用。

参考文献

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[3] 李淑霞，谷建伟. 油藏数值模拟基础[M]. 中国石油大学出版社，2010