CN102305061A - 一种多相流体的饱和度解释方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多相流体的饱和度解释方法，基于油气井试井过程中现有的流量数据实现各相流体的饱和度解释。本发明公开的多相流体的饱和度解释方法基于已有的流量数据实现，无需借助除流量检测装置之外的其他专用检测设备，也无需使用放射性物质，降低了作业费、安全、环保，而且由油水粘度的差异导致的不同的地下油水分布会引起井产量的明显变化，由于多相流体的饱和度解释是基于流量检测装置测得的流量实现的，因此可以对油气井更大范围内多相流体的饱和度进行解释。
Description
技术领域
本发明属于油藏开发技术领域，尤其涉及一种多相流体的饱和度解释方法。
背景技术
油气井的流量与压力的数值模拟技术的应用之一是进行试井分析，而试井分析是认识油藏、进行油藏评价和生产动态监测的重要动态分析手段。
试井方法包括稳态试井和非稳态试井，目前多采用非稳态试井。非稳态试井又分为常规试井和现代试井。常规试井通常是在直角坐标或半对数坐标中画出实测的井底压力或流量随时间变化的直线段，由该直线段的斜率可以反求地层的有关参数。现代试井是根据渗流理论算出给定参数下的井底无量纲压力或流量对无量纲时间的曲线，称为理论图版，再将实测曲线与这些图版进行拟合，拟合的结果也就确定了该实测曲线所对应的油藏的参数。将井底压力固定，测井的产量将随时间发生变化，因而也可以利用产量进行试井分析，称为流量试井。目前通过非稳态试井分析可以提供的资料有：(1)确定井底附近或两井之间的导压系数及岩石特性参数；(2)推算平均地层压力和井的产出能力；(3)判断井的特性参数、井筒体积、井筒污染程度以及改善措施的效果；(4)发现油层的边界类型，包括断层、供给边界等；(5)估算泄油区内的原油储量。上述非稳态试井方法无法对地层中多相流体的饱和度进行解释，流体的饱和度是指储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数，它表示了孔隙空间为某种流体所占据的程度，岩石中由多相流体充满其孔隙，则这几相流体的饱和度之和为1。
目前已公开的多相流体饱和度解释方法包括自然电位法、微测井法、声波法、岩性密度法、中子法、中子寿命法、碳氧比法和过套管测电阻率法。但是采用上述各方法进行流体饱和度解释过程中，需要将油气井中的油管取出，再将专用检测设备放入井内，整个检测过程的作业费较高；采用上述各方法可解释的范围小，除过套管测电阻率法可以解释油气井十几米范围内的饱和度分布情况外，采用其他方法只能对油气井周围几米范围内的饱和度分布进行解释；除自然电位法之外，其他的解释方法要借助于放射性物质，放射性物质在储存、运输、安装、施工过程中产生放射性危害，不利于安全和环保。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多相流体的饱和度解释方法，其可解释范围大、安全、环保，并且作业费用低。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多相流体的饱和度解释方法，包括：
确定地层中一个区域内多相流体的等效粘度；
分别获取所述多相流体中各相流体的粘度和相对渗透率曲线；
设定所述各相流体的预设饱和度，所述各相流体的预设饱和度之和为1；
分别依据所述各相流体的相对渗透率曲线，确定与所述各相流体的预设饱和度对应的相对渗透率；
计算所述各相流体的相对渗透率与粘度比值之和，并进行记录；
按照预设策略调整所述各相流体的预设饱和度；
判断所述各相流体调整后的预设饱和度是否位于预设范围内，若是，则返回执行确定与所述各相流体的预设饱和度对应的相对渗透率的步骤，若否，则分别比较记录的各比值之和与所述等效粘度的倒数是否相同，当仅有一个比值之和与所述等效粘度的倒数相同时，确定与该比值之和所对应的预设饱和度为地层中该区域内各相流体的饱和度，当有多个比值之和与所述等效粘度的倒数相同时，分别确定与所述多个比值之和所对应的预设饱和度为各相流体的备用饱和度，并按照预设规则确定所述备用饱和度中的一组为地层中该区域内各相流体的饱和度；
确定地层中一个区域内多相流体的等效粘度的过程具体为：
分别设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度、原始地层压力、所述油气井的预设井储常数和预设井筒表皮；
根据所述地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和多个区域内多相流体的预设等效粘度进行渗流方程求解，确定井底计算流量；
获取井底实测流量，并将所述计算流量与实测流量进行拟合；
判断所述拟合的精度是否满足预设要求；
当所述拟合的精度满足预设要求时，确定当前多个区域内多相流体的预设等效粘度为多相流体的等效粘度，当所述拟合的精度不满足预设要求时，重新设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度、所述原始地层压力、所述油气井的预设井储常数和预设井筒表皮，返回执行确定井底计算压力的步骤。
由此可见，本发明公开的多相流体的饱和度解释方法，基于油气井试井过程中现有的流量数据实现各相流体的饱和度解释。本发明公开的多相流体的饱和度解释方法基于已有的流量数据实现，无需借助除流量检测装置之外的其他专用检测设备，也无需使用放射性物质，降低了作业费、安全、环保，而且由油水粘度的差异导致的不同的地下油水分布会引起井产量的明显变化，由于多相流体的饱和度解释是基于流量检测装置测得的流量实现的，因此可以对油气井更大范围内多相流体的饱和度进行解释。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种多相流体的饱和度解释方法的流程图；
图2为本发明公开的一种确定地层中多相流体的等效粘度的方法的流程图；
图3为本发明公开的一种按照预设规则确定备用饱和度中的一组为各相流体的饱和度的方法的流程图；
图4为本发明公开的另一种按照预设规则确定备用饱和度中的一组为各相流体的饱和度的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种多相流体的饱和度解释方法，其可解释范围大、安全、环保，并且作业费用低。
参见图1，图1为本发明公开的一种多相流体的饱和度解释方法的流程图。包括：
步骤S1：确定地层中一个区域内多相流体的等效粘度。
在试井方法中，根据渗流理论计算出给定参数下的井底无量纲产量对无量纲时间的曲线，该曲线称为理论图版，再将实测流量曲线与理论图版进行拟合，若拟合达到预设精度，则当前的参数即为该实测流量曲线对应的油藏参数，若拟合未达到预设精度，则调整各油藏参数，重新进行拟合。本发明公开一种确定地层中多相流体的等效粘度的方法，如图2所示，包括：
步骤S21：分别设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度、原始地层压力、油气井的预设井储常数和预设井筒表皮。
步骤S22：根据地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和多个区域内多相流体的预设等效粘度进行渗流方程求解，确定井底计算流量。
步骤S23：获取井底实测流量，并将计算流量与实测流量进行拟合。
拟合的过程包括流量史拟合、流量降落或恢复拟合、以及流量导数拟合。
步骤S24：判断拟合的精度是否满足预设要求，若满足，则转向步骤S25，若不满足，则转向步骤S26。
步骤S25：确定当前多个区域内多相流体的预设等效粘度为多相流体的等效粘度。
步骤S26：重新设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度，转向步骤S22。
根据油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度计算井底流量，即井底计算流量。对各油藏参数进行调整，当根据各油藏参数确定的井底计算流量与实测流量的拟合精度满足预设要求时，则认为当前的各油藏参数为油气井的实测油藏参数，当前的多个区域内多相流体的预设等效粘度为多相流体的等效粘度。
步骤S2：分别获取多相流体中各相流体的粘度和相对渗透率曲线。
在试井过程中，可以确定各相流体的粘度以及各相流体的相对渗透率曲线，相对渗透率曲线反映了流体的饱和度和渗透率之间的关系。
步骤S3：设定各相流体的预设饱和度。
油气井中的多相流体可能为油气两相流体、油水两相流体、气水两相流体或者油气水三相流体，多相流体中各相流体的饱和度之和为1，因此设定的各相流体的预设饱和度之和为1。
步骤S4：分别依据各相流体的相对渗透率曲线，确定与各相流体的预设饱和度对应的相对渗透率，计算各相流体的相对渗透率与流体粘度比值之和，并进行记录。
步骤S5：按照预设策略调整各相流体的预设饱和度。
油气井中的多相流体可能为两相流体，也可能为三相流体。当油气井中的多相流体为两相流体(即油气两相流体、油水两相流体、气水两相流体)时，以第一预设间隔增大两相流体中一相流体的预设饱和度，相应的以所述第一预设间隔减小另一相流体的预设饱和度；当油气井中的多相流体为三相流体(即油气水三相流体)时，以第二预设间隔增大三相流体中一相流体的预设饱和度，以第三预设间隔减小另一相流体的预设饱和度，则第三相流体的预设饱和度相应发生变化。
以油水两相流体为例，油相流体的初始饱和度为So1、残余饱和度为So2，相应的，水相流体的最大饱和度Sw1为1-So2，最小饱和度Sw2为1-So1，随着油气井的开发，油相流体的饱和度会逐渐减小，水相流体的饱和度会逐渐增加。如果在执行步骤S3时，设定油相流体的预设饱和度为So1，设定水相流体的预设饱和度为1-So1，那么在步骤S5中可以第一预设间隔增大水相流体的预设饱和度，以第一预设间隔减小油相流体的预设饱和度；如果在执行步骤S3时，设定油相流体的预设饱和度为So2，设定水相流体的预设饱和度为1-So2，那么在步骤S5中可以第一预设间隔增大油相流体的预设饱和度，以第一预设间隔减小水相流体的预设饱和度。
步骤S6：判断各相流体调整后的预设饱和度是否位于预设范围内，若是，则转向步骤S4，若否，则转向步骤S7。
地层的多相流体中各相流体的饱和度在油气井开发过程会持续发生规律性的变化，各相流体均存在一个最大饱和度和最小饱和度，地层中多相流体中各相流体的饱和度在整个开发过程中不会超出最大饱和度和最小饱和度。在步骤S6中，可以将各相流体饱和度的预设范围确定为由各相流体的最大饱和度和最小饱和度构成的区间。当按照预设策略调整后的各相流体的预设饱和度处于预设范围时，根据当前各相流体的预设饱和度确定的各比值之和可能与等效粘度的倒数相同，也就是当前各相流体的预设饱和度可能是各相流体的饱和度；当按照预设策略调整后的各相流体的预设饱和度超出预设范围时，此时的预设饱和度肯定不是各相流体的饱和度，因此不需要对其进行后续操作。
步骤S7：分别比较记录的各比值之和是否与等效粘度的倒数相同，并确定与等效粘度的倒数相同的比值之和的个数。
步骤S8：判断与等效粘度的倒数相同的比值之和是否仅有一个，若是，转向步骤S9，若不是，转向步骤S10。
步骤S9：确定与该比值之和对应的预设饱和度为各相流体的饱和度。
步骤S10：分别确定与多个比值之和对应的预设饱和度为各相流体的备用饱和度，按照预设规则确定所述备用饱和度中的一组为各相流体的饱和度。
由于地层中各相流体的相对渗透率曲线有一个交叉点，所以与等效粘度的倒数相同的各比值之和可能存在两组，相应的会得到两组饱和度值，其中一组饱和度值为假值，要进一步根据产量中的含水率、初始开发时的初始饱和度、油层的残余饱和度等信息舍弃备用饱和度中不合理的值。
以油水两相流体为例，对本发明公开的多相流体的饱和度解释方法进行说明。
根据渗流方程确定地层中一个区域内油水两相流体的等效粘度μe，获取油相流体的相对渗透率曲线Sw～Kro和粘度μo，获取水相流体的相对渗透率曲线Sw～Krw和粘度μw；设定水相流体的预设饱和度为Sw，则油相流体的预设饱和度So为1-Sw；在油相流体的相对渗透率曲线上通过插值获得与So对应的相对渗透率Kro，在水相流体的相对渗透率曲线上通过插值获得与Sw，对应的相对渗透率Krw；计算油相流体的相对渗透率与粘度的比值Kro/μo，计算水相流体的相对渗透率与粘度的比值Krw/μw，求取两比值之和并进行记录；按照预设策略调整水相流体和油相流体的饱和度，当调整后的水相流体和油相流体的饱和度仍处于预设范围时，重新执行上述确定相对渗透率的步骤以及后续步骤，当调整后的水相流体或者油相流体的饱和度超出预设范围时，获得多个两比值之和
分别对多个两比值之和与有效粘度μe的倒数进行比较，并确定与有效粘度μe的倒数一致的两比值之和
有几个，即判断满足这一等式的两比值之和有几个，若仅有一个，则与该两比值之和对应的预设饱和度就是地层中当前区域内油水两相流体的饱和度，若有两个，则确定与这两个比值之和对应的预设饱和度为油水两相流体的备用饱和度，进一步根据产量中的含水率、初始开发时的初始饱和度、油层的残余饱和度等信息舍弃备用饱和度中不合理的值。
本发明公开了一种按照预设规则确定备用饱和度中的一组为各相流体的饱和度的方法，如图3所示，包括：
步骤S31：分别确定与多个备用饱和度对应的理论含水率；
步骤S32：获取实测含水率；
步骤S33：比对多个理论含水率与实测含水率，确定与实测含水率之间差值最小的理论含水率；
步骤S34：确定与具有最小差值的理论含水率对应的备用饱和度为各相流体的饱和度。
图3所示的方法中，根据井产量公式计算与每组备用饱和度对应的理论含水率，确定各个理论含水率与实测含水率之间的差值，并将最接近实测含水率的理论含水率所对应的备用饱和度作为多相流体的饱和度。
本发明公开了另一种按照预设规则确定备用饱和度中的一组为各相流体的饱和度的方法，如图4所示，包括：
步骤S41：获取多相流体中任一相流体的最大饱和度和最小饱和度；
步骤S42：将多个备用饱和度中该相流体的饱和度分别与最大饱和度和最小饱和度进行比较；
步骤S43：将位于最大饱和度和最小饱和度之间的该相流体饱和度所在的备用饱和度作为所述各相流体的饱和度。
随着油气井的开发，地层中各相流体的饱和度会发生变化，通过判断备用饱和度中某一相流体的饱和度是否位于该相流体的最大饱和度和最小饱和度之间，就可以判断该备用饱和度是否合理。
下面以油水两相流体为例进行说明。
获取油水两相流体中油相流体的最大饱和度和最小饱和度，此处油相流体的最大饱和度即为初始饱和度So1、最小饱和度即为残余饱和度So2，在油气井的开发过程中，油相流体的饱和度会逐渐减小，即残余饱和度So2小于初始饱和度So1；判断各备用饱和度中的油相流体的饱和度So是否位于初始饱和度So1(最大饱和度)和残余饱和度So2(最小饱和度)构成的区间，若某一备用饱和度中的油相流体的饱和度位于该区间，则该备用饱和度即为地层中各相流体的饱和度，另一备用饱和度被舍弃。
或者，获取油水两相流体中水相流体的最大饱和度1-So2和最小饱和度1-So1，在油气井的开发过程中，水相流体的饱和度会逐渐增大；判断各备用饱和度中的水相流体的饱和度Sw是否位于最大饱和度和最小饱和度构成的区间，若某一备用饱和度中的水相流体的饱和度位于该区间，则该备用饱和度即为地层中各相流体的饱和度，另一备用饱和度被舍弃。
本发明公开的多相流体的饱和度解释方法基于已有的流量数据实现，无需借助除流量检测装置之外的其他专用检测设备，也无需使用放射性物质，降低了作业费、安全、环保，而且由油水粘度的差异导致的不同的地下油水分布会引起井产量的明显变化，由于多相流体的饱和度解释是基于流量检测装置测得的流量实现的，因此可以对油气井更大范围内多相流体的饱和度进行解释。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种多相流体的饱和度解释方法，其特征在于，包括：
确定地层中一个区域内多相流体的等效粘度；
分别获取所述多相流体中各相流体的粘度和相对渗透率曲线；
设定所述各相流体的预设饱和度，所述各相流体的预设饱和度之和为1；
分别依据所述各相流体的相对渗透率曲线，确定与所述各相流体的预设饱和度对应的相对渗透率；
计算所述各相流体的相对渗透率与粘度比值之和，并进行记录；
按照预设策略调整所述各相流体的预设饱和度；
判断所述各相流体调整后的预设饱和度是否位于预设范围内，若是，则返回执行确定与所述各相流体的预设饱和度对应的相对渗透率的步骤，若否，则分别比较记录的各比值之和与所述等效粘度的倒数是否相同，当仅有一个比值之和与所述等效粘度的倒数相同时，确定与该比值之和所对应的预设饱和度为地层中该区域内各相流体的饱和度，当有多个比值之和与所述等效粘度的倒数相同时，分别确定与所述多个比值之和所对应的预设饱和度为各相流体的备用饱和度，并按照预设规则确定所述备用饱和度中的一组为地层中该区域内各相流体的饱和度；
确定地层中一个区域内多相流体的等效粘度的过程具体为：
分别设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度、原始地层压力、所述油气井的预设井储常数和预设井筒表皮；
根据所述地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和多个区域内多相流体的预设等效粘度进行渗流方程求解，确定井底计算流量；
获取井底实测流量，并将所述计算流量与实测流量进行拟合；
判断所述拟合的精度是否满足预设要求；
当所述拟合的精度满足预设要求时，确定当前多个区域内多相流体的预设等效粘度为多相流体的等效粘度，当所述拟合的精度不满足预设要求时，重新设定油气井的地质模型、井筒类型、油藏边界、原始地层压力、预设井储常数、预设井筒表皮和地层中多个区域内多相流体的预设等效粘度，返回执行确定井底计算流量的步骤。
2.根据权利要求1所述的饱和度解释方法，其特征在于，所述拟合包括流量史拟合、流量降落或恢复拟合、以及流量导数拟合。
3.根据权利要求1或2所述的饱和度解释方法，其特征在于，按照预设规则确定所述备用饱和度中的一组为地层中该区域内各相流体的饱和度的过程为：
分别确定与多个所述备用饱和度对应的理论含水率；
获取实测含水率；
比对多个所述理论含水率与所述实测含水率，确定多个理论含水率中与所述实测含水率之间差值最小的理论含水率；
确定与具有最小差值的理论含水率对应的备用饱和度为各相流体的饱和度。
4.根据权利要求1或2所述的饱和度解释方法，其特征在于，按照预设规则确定所述备用饱和度中的一组为地层中该区域内各相流体的饱和度的过程为：
获取所述多相流体中任一相流体的最大饱和度和最小饱和度；
将多个所述备用饱和度中该相流体的饱和度分别与所述最大饱和度、最小饱和度进行比较；
将位于所述最大饱和度和最小饱和度之间的该相流体饱和度所在的备用饱和度作为所述各相流体的饱和度。
5.根据权利要求1或2所述的饱和度解释方法，其特征在于，所述按照预设策略调整所述各相流体的预设饱和度的过程为：
当所述多相流体为两相流体时，以第一预设间隔增大所述两相流体中一相流体的预设饱和度，相应的以所述第一预设间隔减小另一相流体的预设饱和度；
当所述多相流体为三相流体时，以第二预设间隔增大所述三相流体中一相流体的预设饱和度，以第三预设间隔减小另一相流体的预设饱和度。
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