聚合物吸附损害油气层建模方法、损害程度时空演化4D定量与智能诊断技术与流程

聚合物吸附损害油气层建模方法、损害程度时空演化4d定量与智能诊断技术
技术领域
1.本发明涉及油田勘探技术领域，具体地涉及一种聚合物损害储层的建模方法与系统以及确定储层损害程度的方法与系统。


背景技术：

2.油田勘探开发的各个时期，由于受到多种内外因素影响，会导致储层原有的物理、化学、热力学和水动力学平衡状态变化，不可避免的使储层近井壁区乃至远井壁区的储层内部渗透率降低，堵塞流体流动，造成储层损害和油井产量下降，甚至“枪毙”储层。造成储层损害的原因是多样的、复杂的，特别是在生产过程中，储层岩石储渗空间、表面润湿性、水动力学场、温度场、岩石种类等不断发生变化，使损害机理随时间而变，且损害周期长、范围宽，损害更具复杂性和叠加性。储层损害一旦发生，必须根据储层损害情况采取相应的解堵措施恢复流体流动通道，以便提高油井产量和水井注入能力。因此，厘清待解堵井储层损害究竟由哪些因素造成、各损害因素所占比例如何，以及储层损害的空间分布规律和随时间变化规律对解堵措施优化设计至关重要，并直接影响解堵和增产效果好坏。
3.目前，诊断储层损害的方法可分为矿场诊断法和室内评价法。其中，所述矿场诊断法包括试井法。虽然所述试井法可以定量给出表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的表皮系数、堵塞比、附加压降等重要参数，但由其表征的表皮系数与其它参数相互联系。也就是说，通过所述试井法得出的表皮系数并不仅仅反映真实储层损害特征，还是各个环节、多因素的综合表现(即其是真实损害表皮系数和由井斜表皮系数、储层形状表皮系数、打开储层不完善表皮系数、非达西流表皮系数、射孔表皮系数等组成的拟表皮系数之和)，必须进行表皮系数分解才能得到真实损害表皮系数。其中，所述室内评价法包括岩心流动实验法。所述岩心流动实验法是通过岩心驱替前后的渗透率变化来了解损害程度大小，虽然比较适合研究单因素储层损害，但难以反映较大尺度上储层损害规律。并且，因室内岩心实验条件比较理想化、评价用岩心都是原始状态岩心、无法考虑储层特性动态变化，使实验结果与井下储层真实损害出入较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种聚合物损害储层的建模方法与系统以及确定储层损害程度的方法与系统，其可定量模拟由聚合物吸附引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种聚合物损害储层的建模方法，所述建模方法包括：确定储层中的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；根据
所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程，其中所述吸附聚合物的分子链的占比为所述吸附聚合物的分子链的数目占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例；根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度；以及根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。
6.优选地，所述确定储层中的含有所述聚合物的流体的速度包括：建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的速度。
7.优选地，所述建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程包括：根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，确定所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系；根据所述流体的速度、所述聚合物的扩散系数及所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程；以及根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，建立所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程。
8.优选地，所述建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程包括：根据所述流体的速度v、所述聚合物的扩散系数d及所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系c
d
(γ
l
，γ
b
)，建立下式表示的所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程，其中，为所述流体中的聚合物的质量浓度；以及γ
l
与γ
b
分别为所述层吸附密度与所述桥接吸附密度。
9.优选地，所述建模方法还包括：根据层吸附在所述储层上的聚合物的分子链的数目与桥接吸附在所述储层上的聚合物的分子链的数目，建立下式表示的所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，物的分子链的数目分布方程，其中，χ为在t时刻层吸附在所述储层的任意位置处的聚合物的质量占比；m为吸附聚合物的分子链的平均质量；ρ
s
为吸附聚合物的密度；分别为发生层吸附的储层和桥接吸附的储层的比表面积；φ为所述储层的孔隙度；γ
l
、γ
b
分别为所述层吸附密度与所述桥接吸附密度；以及为在t时刻在所述储层的任意位置处的所述流体中的聚合物的分子链的数目，相应地，所述建立所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程包括：根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及建立下式表示的所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程，
其中，c0为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；n0为所述流体中的聚合物的分子链的初始数目；p
poly
为吸附聚合物的分子链数占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例；以及为所述流体的速度。
10.优选地，所述确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度包括：根据所述层吸附速率与所述层解吸附速率及下式表示的动能守恒定律，确定所述聚合物的所述层吸附密度，其中，为所述层吸附速率；为所述层解吸附速率；γ
l∞
为在所述聚合物的吸附过程达到饱和状态时所述聚合物的饱和层吸附密度；以及γ
l
为所述层吸附密度，根据所述桥接吸附速率与所述桥接解吸附速率及下式表示的动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的桥接吸附密度，其中，为所述桥接吸附速率；为所述桥接解吸附速率；为在所述聚合物的吸附过程达到饱和状态时所述聚合物的饱和桥接吸附密度；γ
b
为所述桥接吸附密度；以及p
poly
为吸附聚合物的分子链数占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例。
11.通过上述技术方案，本发明创造性地根据所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程；根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度；以及根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。由此，通过所确定的时空演化模拟方程可定量模拟由聚合物吸附引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
12.本发明第二方面提供一种确定储层损害程度的方法，所述方法包括：基于所述的聚合物损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述流体中的聚合物的质量浓度；以及基于所述流体中的聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
13.优选地，所述特征参数为所述储层的渗透率和/或所述储层的滤失系数，相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式确定所述
储层的渗透率和/或基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式确定所述储层的滤失系数其中，φ0为孔隙度的初始值；为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；c
∞
为所述聚合物的最大吸附质量浓度；m
k
与m
k
分别为第一经验值与第二经验值；为所述储层的渗透率的初始值；以及所述储层的滤失系数的初始值。
14.优选地，所述特征参数为所述储层的表皮系数，相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式确定所述储层的渗透率以及基于所述储层的渗透率及公式确定所述储层的表皮系数其中，为所述储层的渗透率的初始值；φ0为孔隙度的初始值；为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；m
k
为第一经验值；为所述待诊断井的井筒半径；以及r
sw
为所述储层的损害半径。
15.通过上述技术方案，通过所确定的时空演化模拟方程可确定所述流体中的聚合物的质量浓度，再基于所确定的所述聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数(例如所述储层的渗透率和/或表皮系数)，由此可定量模拟由聚合物吸附引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
16.相应地，本发明第三方面还提供一种聚合物损害储层的建模系统，所述建模系统包括：速度确定装置，用于确定储层中的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；方程建立装置，用于根据所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程，其中所述吸附聚合物的分子链的占比为所述吸附聚合物的分子链的数目占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例；密度确定装置，用于根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度；以及模拟方程确定装置，用于根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。
17.所述聚合物损害储层的建模系统与上述聚合物损害储层的建模方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
18.相应地，本发明第四方面还提供一种确定储层损害程度的系统，所述系统包括：浓度确定装置，用于基于根据所述的聚合物损害储层的建模系统建立的时空演化模拟方程，确定所述流体中的聚合物的质量浓度；以及特征参数确定装置，用于基于所述流体中的聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
19.所述确定储层损害程度的系统与上述确定储层损害程度的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
20.相应地，本发明第五方面还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的聚合物损害储层的建模方法和/或上述的确定储层损害程度的方法。
21.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
22.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
23.图1a
‑
1c是本发明一实施例提供的聚合物的层吸附模式的示意图；
24.图1d是本发明一实施例提供的聚合物的桥接吸附模式的示意图；
25.图2是本发明一实施例提供的聚合物损害储层的建模方法的流程图；
26.图3是本发明一实施例提供的建立吸附聚合物的分子链的占比分布方程；
27.图4是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的方法的流程图；
28.图5是本发明一实施例提供的表皮系数随时间演化的示意图；
29.图6是本发明一实施例提供的由储层渗透率损害率表征的在第40天聚合物损害储层的半径的示意图；
30.图7是本发明一实施例提供的聚合物损害储层的建模系统的结构图；以及
31.图8是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的系统的结构图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
33.根据聚合物在多孔介质表面的吸附机理可知，聚合物在储层上的吸附包括层吸附(如图1a
‑
1c为例)和桥接吸附(如图1d所示)。聚合物和介质壁面有着非常丰富的物理化学相互作用，吸附行为也是非常复杂。在聚合物吸附起初，聚合物发生层吸附作用而使得越来越多的分子链吸附在一起，形成吸附聚合物(即沉淀聚合物)；当越来越多的聚合物的分子链吸附在储层的同一位置时，此处的吸附聚合物的质量越来越大，当此位置上的吸附聚合物的质量大于临界质量(m＞m
c
)时，聚合物发生桥接吸附而使得更多的分子链吸附在一起，形成更大质量或更大分子链数目的吸附聚合物(即沉淀聚合物)。在实际应用中，吸附聚合物的质量很容易满足所述临界质量，故在下述各个实施例中，以发生桥接吸附的场景进行
描述与说明。
34.聚合物吸附产生堵塞的本质是储层内的流体中的聚合物的运移和吸附。因此，本发明各实施例的核心是要根据质量守恒定律建立聚合物的运移和吸附的动力学模型。具体地，基于质量守恒、扩散关系等建立聚合物在待诊断井周围的储层中的浓度分布的时空演化控制唯象模型(该模型包含流体中的聚合物的浓度c)，再结合该浓度c和渗透率等储层损害特征参数间的关系，就可诊断渗透率等储层损害特征参数的时空场分布。
35.需要说明的是，为了简单描述起见，在本发明的各个实施例中的随时空演化的物理量、化学量可省略变量例如可简写为k。
36.图2是本发明一实施例提供的聚合物损害储层的建模方法的流程图。如图2所示，所述建模方法可包括以下步骤s201
‑
s204。
37.步骤s201，确定储层中的流体的速度。
38.其中，所述储层位于待诊断井(例如注聚井)的预设区域内。
39.对于步骤s201，所述确定储层中的含有所述聚合物的流体的速度包括：建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的速度。
40.具体地，压力是驱动固
‑
液混合液(即含有所述聚合物的流体)从注水井的井筒持续侵入待诊断井周围的储层的动力，由此可建立如公式(1)的所述流体进入储层的压力传导方程：
[0041][0042]
再根据公式(1)及达西公式(如下式(2))可确定所述流体的速度，
[0043][0044]
其中，为所述流体的压力；φ0为所述储层的孔隙度的初始值；μ为流体粘度；c
t
为流体
‑
岩石综合压缩系数；为所述储层的渗透率；以及τ为所述储层的迂曲度。
[0045]
在t时刻，位于储层多孔介质中位置处的单位控制体积的流体包含聚合物的分子链共条，该单位控制体积以速度v在孔隙内流动，经过了时间δt，经历位移因层吸附与桥接吸附作用使得吸附在储层上的聚合物的分子链的条数变化，故该单位控制体积内包含聚合物的分子链变为包含聚合物的分子链变为条。在上述吸附过程中，整个储层内的聚合物分子链的总条数不变。
[0046]
在执行步骤s202之前，所述建模方法还可包括：根据层吸附在所述储层上的聚合物的分子链的数目与桥接吸附在所述储层上的聚合物的分子链的数目，建立下式(3)表示的所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，
[0047][0048]
其中，χ为在t时刻层吸附在所述储层的任意位置处的聚合物的质量占比(即层吸附在所述储层的任意位置处的聚合物的质量占在t时刻在该位置处的所有吸附聚合物的总质量的比例)；总质量的比例)；m为吸附聚合物的分子链的平均质量；ρ
s
为吸附聚合物的密度；分别为发生层吸附的储层和桥接吸附的储层的比表面积；φ0为所述储层的孔隙度(在本发明各个实施例中可认为所述储层的孔隙度保持不变)；γ
l
、γ
b
分别为所述层吸附密度与所述桥接吸附密度；以及为在t时刻在所述储层的任意位置处的所述流体中的聚合物的分子链的数目，
[0049]
步骤s202，根据所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程。
[0050]
其中，所述吸附聚合物的分子链的占比为所述吸附聚合物的分子链的数目占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例。
[0051]
对于步骤s202，所述建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程可包括以下步骤s301
‑
s303，如图3所示。
[0052]
步骤s301，根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，确定所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系。
[0053]
上式(3)的左右两端均表示单位控制体积内发生聚合物吸附的分子链数，将(3)式两端乘以m(发生吸附的聚合物的质量)，并取极限δt
→
0，则两端可表示单位控制体积内发生吸附的聚合物的分子质量(即质量浓度c
d
(γ
l
，γ
b
))，
[0054][0055]
其中，表示发生层吸附的聚合物的质量浓度；表示发生桥接吸附的聚合物质量浓度。
[0056]
步骤s302，根据所述流体的速度、所述聚合物的扩散系数及所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程。
[0057]
对于聚合物的吸附过程，聚合物分子链遵循质量守恒定律，即流动的聚合物分子质量的变化等于吸附在储层的多孔介质表面的聚合物分子质量的负变化：
[0058][0059]
其中，为聚合物的扩散流量，d表示聚合物的扩
散系数；表示发生吸附的聚合物的质量；为所述流体的速度；ρ为所述流体的密度；为流动的聚合物分子在流体中的质量分数；以及φ0为所述储层的孔隙度的初始值。若考虑单位控制体积的质量变化(即质量浓度的变化)，并且由于孔隙内的微观变化(无需考虑孔隙度φ0)，可将上式换为下式(5)所示的质量浓度。
[0060]
对于步骤s302，所述建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程可包括：根据所述流体的速度所述聚合物的扩散系数d及所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系c
d
(γ
l
，γ
b
)，建立下式(5)表示的所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程，
[0061][0062]
其中，为所述流体中的聚合物的质量浓度以及γ
l
与γ
b
分别为所述层吸附密度与所述桥接吸附密度。
[0063]
步骤s303，根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，建立所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程。
[0064]
对于步骤s303，所述建立所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程可包括：根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及建立下式(6)表示的所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程，
[0065][0066]
其中，c0为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；n0为所述流体中的聚合物的分子链的初始数目；p
poly
为吸附聚合物的分子链数占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例；以及为所述流体的速度。
[0067]
具体地，将等式(3)表示的所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程的左端第一项做泰勒一阶展开(忽略二阶项)，然后方程两边同时除以δt，其中当δt
→
0时，上式(3)变为：
[0068][0069]
其中，分别表示发生层吸附的吸附率与发生桥接吸附的吸附率(即单位时间内吸附的聚合物分子链数量)：
[0070][0071][0072]
其中，ρ
s
表示吸附聚合物的密度；分别表示发生层吸附和桥接吸附的介质
比表面积(可视为)；φ0表示所述储层的孔隙度；γ
l
表示聚合物的层吸附密度；γ
b
表示聚合物的桥接吸附密度。将上两式代入(7)式得到下式：
[0073][0074]
然后，将上式(8)两端同时除以n0(即所述流体中的聚合物的分子链的初始数目)，得到公式(6)表示的所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程。
[0075]
步骤s203，根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度。
[0076]
聚合物的吸附过程同时遵循动能守恒定律，即单位时间聚合物分子发生吸附与解吸附满足动态平衡，并最终达到吸附饱和状态。对于层吸附和桥接吸附的解、吸附动态平衡可表示为式(9)和式(10)。
[0077]
对于步骤s203中的部分内容，所述确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度可包括：根据所述层吸附速率与所述层解吸附速率及下式表示的动能守恒定律，确定所述聚合物的所述层吸附密度，
[0078][0079]
其中，为所述层吸附速率；为所述层解吸附速率；γ
l∞
为在所述聚合物的吸附过程达到饱和状态时所述聚合物的饱和层吸附密度；以及γ
l
为所述层吸附密度，
[0080]
对于步骤s203中的部分内容，所述确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的桥接吸附密度可包括：根据所述桥接吸附速率与所述桥接解吸附速率及下式表示的动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的桥接吸附密度，
[0081][0082]
其中，为所述桥接吸附速率；为所述桥接解吸附速率；为在所述聚合物的吸附过程达到饱和状态时所述聚合物的饱和桥接吸附密度；γ
b
为所述桥接吸附密度；以及p
poly
为吸附聚合物的分子链数占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例。
[0083]
上两式(9)
‑
(10)左侧项表示聚合物吸附过程未达到饱和状态时单位时间内的聚合物的层吸附密度，右侧表示单位时间内聚合物的动态吸附密度，表示单位时间内的动态解吸附密度，其中i＝l(层吸附)、b(桥接吸附)。
[0084]
步骤s204，根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。
[0085]
将公式(4)代入公式(5)的右侧，得到下式(11)，
[0086]
[0087]
然后将上式(9)
‑
(10)代入公式(6)、(11)，可得到所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。也就是说，所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程相当于由公式(6)、(9)
‑
(11)组成的方程组。
[0088]
综上所述，本发明创造性地本发明创造性地根据所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程；根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度；以及根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。由此，通过所确定的时空演化模拟方程可定量模拟由聚合物吸附引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
[0089]
图4是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的方法的流程图。如图4所示，所述方法可包括步骤s401
‑
s402。
[0090]
步骤s401，基于所述的聚合物损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述流体中的聚合物的质量浓度。
[0091]
对于上述公式(11)所示的聚合物吸附损害储层的聚合物的运移方程，在一维情形下，该类方程可以整理为以下的一般形式：
[0092][0093]
其中，a
a
，b
b
，c
c
可为常数(如扩散系数)，也可为函数(如所述流体的速度)；f可为压力、物质浓度、应力等。对时间采用向后差分，空间采用中心差分。则上述方程可以有如下差分格式：
[0094][0095]
其中，i＝1，2，3...n
i
，n＝1，2，3...，t＝nδt，n
i
为离散空间点个数。
[0096]
求解区间为x∈(0，x
max
)(x
max
为注水井的预设区域的尺寸)，δx、δt为空间、时间步长。同时，考虑初始条件f
in
|
n＝0
＝f
i0
，i＝1，2，3...，n
i
和边界条件(f
in
|
i＝1
＝f0，n＝1，2，3...(井壁处)以及)(构造了一个虚拟网格i 1，预设范围的边界处或距井壁数米处)。
[0097]
首先，对于i＝2，3，...，n
i
‑
1整理上述差分格式有：
[0098][0099]
其中，a1
i
，a2
i
，a3
i
分别为，
[0100][0101]
同时，据公式(11)可确定a
i
、b
i
与c
i
。
[0102]
并将所确定的a
i
、b
i
与c
i
代入公式(15)可得到迭代关系式(14)的具体表现形式，由于该迭代关系式(14)的具体表现形式复杂，故在此不对其进行列出。然后，利用初始条件和边界条件进行迭代计算就可得到场f的值。
[0103]
接着，对说明边界条件的差分求解过程进行说明。
[0104]
上述迭代关系式(14)适用于非边界网格。而对于i＝1(井壁处)而言，因为采用的是点中心网格，且其为狄利克雷(dirichlet)边界条件，故直接可得到以下关系式：
[0105]
f
1n
＝f0(常数)，i＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0106]
对于i＝n(预设范围的边界处距井壁数米处)而言，其为诺伊曼或第二类(neumann)边界条件，增加一个虚拟网格i＝n
i
1，由知将其代入式(14)可知：
[0107][0108]
根据上述过程可求解出场函数f的时空变化情况。由于上述数值模型是针对待诊断井(注水井)的井筒附近储层建立的，在求解某物理量f在井周的分布时，需要采用柱坐标系。由此，式需要变换为这种形式不利于等距差分，可以引入坐标变换：r＝r
w
e
x
′
，其中，r
w
为井筒半径，x
′
为一个无量纲的空间坐标。将这个变换代入一般方程中，可以得到关于x
′
的方程：
[0109]
[0110]
如果将和作为新的方程系数，则上式和相比，本质上是一样的。因此，便可以在x
′
坐标进行等距差分并沿用前述的迭代格式。计算完f的值后，再将空间坐标从x
′
映射回r即可得到f(r,t)。
[0111]
通过上述方法计算得到所述流体中的聚合物的质量浓度由于通过上述聚合物吸附损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程综合考虑了储层内发生聚合物吸附时多种物理化学因素对储层损害的影响，由此通过该步骤s401求解得到的所述流体中的聚合物的质量浓度非常精确。
[0112]
步骤s402，基于所述流体中的聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
[0113]
其中，所述特征参数为所述储层的渗透率。
[0114]
对于步骤s402，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数可包括：基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式(19)，确定所述储层的渗透率
[0115][0116]
其中，φ0为孔隙度的初始值；为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；c
∞
为所述聚合物的最大吸附质量浓度；m
k
为第二经验值；以及为所述储层的渗透率的初始值。
[0117]
其中，所述特征参数为所述储层的滤失系数。
[0118]
对于步骤s402，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数可包括：基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式(20)，确定所述储层的滤失系数
[0119][0120]
其中，φ0为孔隙度的初始值；为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；c
∞
为所述聚合物的最大吸附质量浓度；m
k
为第一经验值；以及所述储层的滤失系数的初始值。
[0121]
其中，所述特征参数为所述储层的表皮系数。
[0122]
对于步骤s402，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：基于所述流体中的聚合物的质量浓度及公式确定所述储层的渗透率以及基于所述储层的渗透率及公式(21)，确定所述
储层的表皮系数
[0123][0124]
其中，为所述储层的渗透率的初始值；φ0为孔隙度的初始值；为所述流体中的聚合物的初始质量浓度；m
k
为第一经验值；为第一经验值；r
w
为所述待诊断井的井筒半径；以及r
sw
为所述储层的损害半径。
[0125]
通过该步骤s402得到的特征参数(例如所述储层的渗透率与表皮系数)是时空演化4d定量模拟的结果(如图5所示)。更具体地，图6示出了由储层渗透率损害率(基于所述储层的渗透率及公式确定所述储层的渗透率损害率i(r
i
,t)，其中为的最大值)表征的在第365天聚合物吸附损害储层的半径的示意图(如箭头所指示的半径)，相关工作人员可通过该图6直观地确认储层被损害的程度。因此，可根据渗透率或表皮系数的演化特点进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义。
[0126]
综上所述，本发明创造性地通过所确定的时空演化模拟方程可确定所述流体中的聚合物的质量浓度，再基于所确定的所述聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数(例如所述储层的渗透率和/或表皮系数)，由此可定量模拟由聚合物吸附引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
[0127]
相应地，图7是本发明一实施例提供的聚合物损害储层的建模系统的结构图。如图7所示，所述建模系统包括：速度确定装置10，用于确定储层中的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；方程建立装置20，用于根据所述流体的速度、所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程及所述聚合物的扩散系数，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程及所述聚合物中吸附在所述储层上的吸附聚合物的分子链的占比分布方程，其中所述吸附聚合物的分子链的占比为所述吸附聚合物的分子链的数目占所述流体中的聚合物的分子链的初始数目的比例；密度确定装置30，用于根据层吸附速率与层解吸附速率、桥接吸附速率与桥接解吸附速率及动能守恒定律，确定在所述聚合物的吸附过程未达到饱和状态时所述聚合物的层吸附密度与桥接吸附密度；以及模拟方程确定装置40，用于根据所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程、所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程、所述层吸附密度及所述桥接吸附密度，确定所述聚合物损害储层的时空演化模拟方程。
[0128]
可选的，所述速度确定装置10包括：压力传导方程建立模块(未示出)，用于所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及速度确定模块(未示出)，用于根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的速度。
[0129]
可选的，所述方程建立装置包括：函数确定模块，用于根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，确定所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系；平衡方程建立模块，用于根据所述流体的速度、所述聚合物的扩散系数及所述吸附聚合物的质量浓度随所述层吸附密度与所述桥接吸附密度变化的函数关系，建立所述流体中的聚合物的质量浓度的平衡方程；以及占比方程建立模块，用于根据所述流体中的聚合物的分子链的数目分布方程，建立所述吸附聚合物的分子链的占比分布方程。
[0130]
所述聚合物损害储层的建模系统与上述聚合物损害储层的建模方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[0131]
相应地，图8是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的系统的结构图。如图8所示，所述系统包括：浓度确定装置50，用于基于根据所述的聚合物损害储层的建模系统建立的时空演化模拟方程，确定所述流体中的聚合物的质量浓度；以及特征参数确定装置60，用于基于所述流体中的聚合物的质量浓度，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
[0132]
所述确定储层损害程度的系统与上述确定储层损害程度的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[0133]
相应地，本发明一实施例还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的聚合物损害储层的建模方法和/或上述的确定储层损害程度的方法。
[0134]
所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(相变随机存取存储器的简称，phase change random access memory，pram，亦称为rcm/pcram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体(flash memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。
[0135]
上述步骤s201
‑
s204、步骤s301
‑
s303及步骤s401
‑
s402均可通过计算机来执行。并且，步骤s201
‑
s204所涉及的各种物理化学量的处理过程实现了对聚合物损害储层的时空演化场的模拟，步骤s301
‑
s303所涉及的各种物理化学量的处理实现了吸附聚合物分子链的占比分布方程的模拟；以及步骤s401
‑
s402所涉及的各种物理化学量的处理过程实现了对聚合物损害储层的时空演化的预测。
[0136]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0137]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0138]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。