聚合物驱动态指标的预测与控制
【摘要】：
上个世纪末，我国油田开始了聚合物驱油的大规模工业化应用。为了选择聚合物驱替区块、驱替时机，预测驱替效果，确定地面优化控制方案，本文在理论研究与先导实验的基础上，结合实际开发中获取的数据，系统地研究了聚合物驱下压力、产量等动态指标的预测与控制方法。
1．建立了单个注采井的聚合物驱压力预测模型，研究了一口注入井对应一口采出井的压力变化情况，确定了注采井之间的压力分布、产量与井底流压之间的对应关系，从而形成了以压力为中心建立聚合物驱油数学模型的理论思想。
根据随机选择的聚合物驱油井压力与产量预测结果分析，该方法具有较高的预测精度，可以较全面地反映实际生产过程中的复杂因素，预测不同生产阶段的油井流入动态，为聚合物驱油井机杆泵的优选、工作参数的调整提供可靠的依据。
2．充分考虑了实际油层的非均质性，特别是多井、多层同时开采时的许多特性，建立了非均质、不对称布井聚合物驱压力分布预测模型，进而形成了前缘推进理论、注入压力与聚合物溶液注入量的关系等。据此，可以优选注采井的射、补孔时机，扩大聚合物驱油面积，提高驱油效果。
3．针对地面注聚系统规模庞大、变量和参数多、具有相关性、结构的多样性等特点，采用理论分析、系统辨识等方法，建立了注聚站、配注间和管路等基本单元的数学模型。然后以大系统递阶协调原理，将大型注聚系统划分为一系列子系统，建立了子区的基本数学模型，得到了用于优化运算的通用模型。该模型的建立，加快了迭代算法的收敛速度，节约了大型注聚系统建模编程工作量。
4．确定了地面注聚系统的优化目标，提出了子系统寻优的基本理论，形成了大型注聚系统优化运行策略，明确了注聚系统控制的目标函数和约束条件，建立了求解模型，研究了迭代求解方法，给出了子系统和大系统的迭代步骤，证明了优化策略的正确性与控制算法收敛性，从而建立了一套完整的大型注聚系统优化控制理论。
5．选择了大庆油田采油六厂为研究对象，将地面注聚系统按低压和高压划分了子区，依子区从小到大的顺序进行了计算，求出了所有泵站的开泵台数。为了符合注聚系统实际工况，又对整个管网系统进行了迭代计算，计算出了网络中各节点的压力和流量。考虑到某些注聚站阶段性停运的影响，研究应用了网络合并方法。经过这样的合并，原来注聚系统总的子区数将减少，
而算法不变。按照上述算法编制的软件运行结果表明，该方法的计算误差较
小，较为准确的计算出了各注聚站启泵台数及运行压力，减少了配注误差和
注聚能耗，实现了注聚系统的优化运行。
6.建立了一种预测注聚区块含水率和产液量变化规律的半理论、半经验
模型，该模型基础是“定产求压”，综合并发展了聚合物驱前缘推进理论和驱
替特征曲线法，分析了产出端聚合物浓度和相对渗透率的变化规律，利用实
测数据对许多系数进行了回归，讨论了聚驱后含水饱和度的变化趋势。所建
立的聚合物驱条件下含水率的变化模型考虑了聚合物驱条件下流体粘度、出
口端聚合物浓度、油水两相相对渗透率和含水饱和度的变化，给出了求解产
出液含水率的计算步骤，进而建立了产油量预测方法。此外，对于不同区块，
模型中回归系数的大小与油层渗透率、有效厚度、砂岩厚度、注采井网均有
关系。各系数随这几个参数的变化规律可进一步回归得到。利用回归出的这
种关系，可以计算不同区块、不同油层聚驱后的含水率和产量变化规律。统
计计算分析表明，该方法预测精确度高，误差小。
【关键词】：聚合物 压力 产量 优化 控制 【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TE357
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2003.114023
【目录】：
- 第1章 绪论15-35
- 1.1 课题的背景和意义15
- 1.2 国内外研究现状及存在主要问题15-18
- 1.3 聚合物溶液径向渗流模型18-33
- 1.3.1 聚合物溶液的单相渗流模型及其定解条件18-21
- 1.3.2 油水混合液的单流体渗流模型21-31
- 1.3.3 油水两相渗流模型31-33
- 1.4 本论文的主要工作33-35
- 第2章 单个注采井的聚合物驱压力预测35-55
- 2.1 引言35
- 2.2 压力预测模型35-41
- 2.2.1 聚合物溶液在地层中单相渗流过程的压力预测模型35-37
- 2.2.2 油水混合液单流体渗流过程的压力预测模型37-40
- 2.2.3 油水两相渗流过程的压力预测模型40-41
- 2.3 聚合物突破前注采井压力预测模型41-48
- 2.3.1 注入井压力变化预测模型41-45
- 2.3.2 采出井压力变化预测模型45-48
- 2.4 后续水驱压力变化预测模型48-52
- 2.4.1 注入井压力变化预测模型48-51
- 2.4.2 采出井压力变化预测模型51-52
- 2.5 应用结果分析52-54
- 2.6 本章小结54-55
- 第3章 多个注采井的压力变化分析55-65
- 3.1 引言55
- 3.2 对称布井均质条件下聚合物驱前缘推进理论55-58
- 3.3 不对称布井非均质条件下聚合物驱压力分布预测58-61
- 3.4 注入压力与聚合物溶液注入量的关系61-62
- 3.5 应用实例62-64
- 3.6 本章小结64-65
- 第4章 地面注聚系统的建模65-86
- 4.1 引言65-66
- 4.2 大系统分析方法66-71
- 4.2.1 大系统的特点66-67
- 4.2.2 研究大系统的基本方法67-71
- 4.3 注聚系统基本单元的数学模型71-76
- 4.3.1 注聚站数学模型71-74
- 4.3.2 注聚管网数学模型74-75
- 4.3.3 配注间及单井数学模型75-76
- 4.4 注聚系统压力分布76-78
- 4.5 注聚系统通用数学模型的建立78-83
- 4.6 建模举例83-85
- 4.7 本章小结85-86
- 第5章 注聚系统优化控制方法86-97
- 5.1 引言86
- 5.2 注聚系统优化目标86-87
- 5.3 注聚系统优化方法87-91
- 5.4 注聚系统控制目标及约束91
- 5.5 注聚系统控制问题的解法91-94
- 5.5.1 求解模型91-92
- 5.5.2 子系统的迭代92-93
- 5.5.3 系统迭代93-94
- 5.6 控制算法收敛性证明94-96
- 5.7 本章小结96-97
- 第6章 注聚系统的优化运行97-114
- 6.1 引言97
- 6.2 最优开泵台数的确定97-99
- 6.3 整个管网系统的迭代计算99-100
- 6.4 网络合并方法100-103
- 6.5 应用举例103-112
- 6.6 本章小结112-114
- 第7章 聚合物驱产量变化规律预测114-131
- 7.1 引言114
- 7.2 水驱条件下含水率预测模型114-115
- 7.3 聚合物驱条件下含水率预测模型115-124
- 7.3.1 产出端聚合物溶液粘度115-116
- 7.3.2 产出端聚合物浓度116-117
- 7.3.3 相对渗透率的变化117-122
- 7.3.4 含水饱和度的变化122-123
- 7.3.5 聚合物驱条件下含水率的变化123
- 7.3.6 产油量预测123-124
- 7.4 拟合与预测效果分析124-130
- 7.5 本章小结130-131
- 结论131-134
- 参考文献134-146
- 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果146-148
- 致谢148-149
- 个人简历149
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