CN103867195A - 一种低渗透储层产水率的定量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低渗透储层产水率的定量评价方法，包括以下步骤：1）建立低渗透储层的产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系，即选用神经元非线性函数Sigmoid表述产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系；2）钻取待开发的低渗透油田的某一深度下的岩心，对该岩心进行岩心实验获得F_w-S_w关系、地层水电阻率R_w、以及阿尔奇参数a、b、m和n值；并且根据实验得到的F_w-S_w关系辨识出步骤1）中产水率F_w与含水饱和度S_w关系式里的系数e、f和g从而确定出具体的F_w-S_w函数表达式；3）利用测井仪器测量得到低渗透油田的整个地层段岩石电阻率R_t和有效孔隙度并进一步算出整个地层段的含水饱和度S_w；4）根据步骤2）得到的F_w-S_w函数表达式以及步骤3）得到的整个地层段的含水饱和度S_w计算出整个地层段的产水率F_w。

Description

一种低渗透储层产水率的定量评价方法

技术领域

本发明涉及一种石油开发领域的定量评价方法，特别是关于一种低渗透储层产水率的定量评价方法。

背景技术

储层产水率能准确划分油层的水淹级别，从而对油田储量和产量的准确评估具有至关重要的作用。储层产出流体的动态规律，主要服从多相流体在多孔介质微观孔隙中的分布与渗流特性，即遵从达西定律。对于油、水共渗体系，储层的产水率F_w可近似表示为式：

$F_w=\frac{Q_w}{Q_o+Q_w}=\frac{1}{1+A\×K_{\mathrm{rw}}{\mathrm{\μ}}_o}---\left(1\right)$

式中：F_w为产水率，无量纲；Q_w为水的分流量，单位为m³；Q_o为油的分流量，单位为m³；K_rw为水的相对渗透率，无量纲；K_ro为油的相对渗透率，无量纲；μ_w为水的粘度，单位为Pa·s；μ_o为油的粘度，单位为Pa·s；A为修正值，无量纲。

按照传统方法的思路，利用含水饱和度准确求取油水相对渗透率比值，是精确计算储层产水率的关键。根据Buckley-Leverrett的水驱理论和油藏数值模拟方法，含水饱和度S_w与油水相对渗透率比值K_ro/K_rw之间存在如下关系式（即它们之间呈现为指数关系）：

$\frac{K_{\mathrm{ro}}}{K_{\mathrm{rw}}}={\mathrm{be}}^{-{\mathrm{cS}}_w}---\left(2\right)$

式中：S_w为含水饱和度，无量纲；b、c为系数，无量纲。

综上，只要先利用含水饱和度S_w计算油水相对渗透率比值K_ro/K_rw，就可以求得储层的产水率F_w。

对于中、高渗透储层（储层渗透率主要范围为10～500mD），基于式（2）能准确建立含水饱和度S_w和油水相对渗透率比值K_ro/K_rw之间的函数关系，也就能准确计算储层的产水率F_w。然而，对于孔隙空间狭小、喉道非常细小、孔隙连通性差的低渗透储层（储层渗透率分布的主要范围小于1mD），因启动压力梯度和强应力敏感性的存在，使得流体在低渗透储层中的流动规律与中、高渗透储层存在较大差异。流体在低渗透储层中的流动规律并不遵循达西定律，从而使得含水饱和度S_w与油水相对渗透率比值K_ro/K_rw之间的指数函数关系并不存在。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够准确计算储层产水率F_w的低渗透储层产水率定量评价方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低渗透储层产水率的定量评价方法，包括以下步骤：

1）建立低渗透储层的产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系，即选用神经元非线性函数Sigmoid表述产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系：

$F_w=\frac{1}{e+f\×\exp (-(S_w-g))}$

式中：e、f和g为Sigmoid函数的系数；

2）钻取待开发的低渗透油田的某一深度下的岩心，对该岩心进行岩心实验获得F_w-S_w关系、地层水电阻率R_w、以及阿尔奇参数a、b、m和n值；并且根据实验得到的F_w-S_w关系辨识出步骤1）中产水率F_w与含水饱和度S_w关系式里的系数e、f和g从而确定出具体的F_w-S_w函数表达式；

3）利用测井仪器测量得到低渗透油田的整个地层段岩石电阻率R_t和有效孔隙度

并进一步算出整个地层段的含水饱和度S^w：

式中：a、b为与岩性有关的比例系数，无量纲；m为胶结指数，无量纲；n为饱和指数，无量纲；R_w为地层水的电阻率，单位为Ω·m；R_t为岩石电阻率，单位为Ω·m；

为有效孔隙度，无量纲；其中的a、b、m和n统称为阿尔奇参数；

4）根据步骤2）得到的F_w-S_w函数表达式和步骤3）得到的整个地层段的含水饱和度S_w，计算出整个地层段的产水率F_w。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明方法通过某一深度下的岩心实验来建立整个地层段的产水率与含水饱和度的关系，因此不用开展大量的岩心实验，能够有效地节约成本，具有较强的经济性。2、本发明方法选取神经元非线性函数Sigmoid来描述低渗透储层产水率F_w和含水饱和度S_w之间的突变关系，使得本发明方法与低渗透储层的渗流机理更为吻合，也保证了定量评价结果的准确性。

附图说明

图1是某低渗透油田岩心实验得到的产水率与含水饱和度之间的关系；

图2是某低渗透油田辨识参数得到的产水率与含水饱和度的拟合曲线；

图3是某低渗透油田计算产水率与实际产水率的对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明一种低渗透储层产水率的定量评价方法，包括以下步骤：

1）建立低渗透储层的产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系

由于低渗透储层特殊的渗流机理，含水饱和度S_w与油水相对渗透率比值K_ro/K_rw之间理想的指数函数关系并不存在。但是可以肯定的是，油、水的相对渗透率K_ro、K_rw与含水饱和度S_w之间均存在一定的函数关系，即：

K_ro=f(S_w),K_rw=f(S_w)（3）

那么由式（1）可知，产水率F_w与含水饱和度S_w之间也一定存在某种函数关系，即：

$F_w=\frac{Q_w}{Q_o+Q_w}=\frac{1}{1+A\×\frac{K_{\mathrm{ro}}{\mathrm{\μ}}_w}{K_{\mathrm{rw}}{\mathrm{\μ}}_o}}=f\left(S_w\right)---\left(4\right)$

低渗透储层由于启动压力梯度和强应力敏感性的存在，含水饱和度S_w和产水率F_w之间的关系呈现为“突变”，因此可选用神经元非线性函数Sigmoid来描述这一突变特征，Sigmoid函数的表达式如下：

$f\left(x\right)=\frac{1}{1+\exp (-x)}---\left(5\right)$

通过改变Sigmoid函数的系数，可以控制其突变的时间和幅度，建立产水率F_w与含水饱和度S_w的关系如下：

$F_w=\frac{1}{e+f\×\exp (-(S_w-g))}---\left(6\right)$

式中：e、f和g为Sigmoid函数的系数；通过改变系数e、f和g，Sigmoid函数便能准确表征含水饱和度S_w和产水率F_w的突变现象。

2）钻取待开发的低渗透油田的某一深度下的岩心，对该岩心进行岩心实验获得F_w-S_w关系（如图1所示）、地层水电阻率R_w、以及阿尔奇参数a、b、m和n值；并且根据实验得到的F_w-S_w关系辨识出步骤1）中产水率F_w与含水饱和度S_w关系式里的系数e、f和g从而确定出具体的F_w-S_w函数表达式。

3）利用测井仪器测量得到低渗透油田的整个地层段岩石电阻率R_t和有效孔隙度

并进一步算出整个地层段的含水饱和度S^w：

式中：a、b为与岩性有关的比例系数，无量纲；m为胶结指数，无量纲；n为饱和指数，无量纲；R_w为地层水的电阻率，单位为Ω·m；R_t为岩石电阻率，单位为Ω·m；

为有效孔隙度，无量纲。其中的a、b、m和n统称为阿尔奇参数。

式中的地层水电阻率R_w、以及阿尔奇参数a、b、m和n值通过步骤2）中的岩心实验得到，再利用测井仪器测量得到整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度

就可通过式（7）计算出整个地层段的含水饱和度S_w。

4）根据步骤2）得到的F_w-S_w函数表达式和步骤3）得到的整个地层段的含水饱和度S_w，计算出整个地层段的产水率F_w。

下面是一具体实施例：对某个待开发的低渗透油田的产水率进行定量评价。

首先建立低渗透储层的产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系：

$F_w=\frac{1}{e+f\×\exp (-(S_w-g))}$

通过岩心实验，得到了该油田的阿尔奇参数：a=9.75、m=0.87、b=1.19、n=1.61，地层水电阻率R_w=0.11Ω·m，以及如图1所示的F_w-S_w关系；对系数e、f和g进行辨识，从而确定出具体的F_w-S_w函数表达式（如图2所示）：

F_w=1/(0.02856×exp(-0.5319×(S_w-50))+0.01023),R²=0.96

式中：R²为相关系数。

利用测井仪器测量得到该油田的整个地层段的岩石电阻率R_t和有效孔隙度

因此，利用下式可得到整个地层段的含水饱和度S_w：

最后利用F_w=1/(0.02856×exp(-0.5319×(S_w-50))+0.01023)计算出该油田的整个地层段的产水率。

在该具体实施例中，还对上述方法计算得到的产水率与实际产水率进行了对比（如图3所示），在该低渗透油田，计算产水率与实际产水率之间的相关系数R²约为0.95，平均绝对误差约为2.08%，产水率的计算精度相对较高，满足该油田低渗透储层的勘探开发生产需求。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种低渗透储层产水率的定量评价方法，包括以下步骤：

1）建立低渗透储层的产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系，即选用神经元非线性函数Sigmoid表述产水率F_w与含水饱和度S_w之间的关系：

$F_w=\frac{1}{e+f\×\exp (-(S_w-g))}$

式中：e、f和g为Sigmoid函数的系数；

2）钻取待开发的低渗透油田的某一深度下的岩心，对该岩心进行岩心实验获得F_w-S_w关系、地层水电阻率R_w、以及阿尔奇参数a、b、m和n值；并且根据实验得到的F_w-S_w关系辨识出步骤1）中产水率F_w与含水饱和度S_w关系式里的系数e、f和g从而确定出具体的F_w-S_w函数表达式；

3）利用测井仪器测量得到低渗透油田的整个地层段岩石电阻率R_t和有效孔隙度

并进一步算出整个地层段的含水饱和度S_w：

式中：a、b为与岩性有关的比例系数，无量纲；m为胶结指数，无量纲；n为饱和指数，无量纲；R_w为地层水的电阻率，单位为Ω·m；R_t为岩石电阻率，单位为Ω·m；

为有效孔隙度，无量纲；其中的a、b、m和n统称为阿尔奇参数；

4）根据步骤2）得到的F_w-S_w函数表达式和步骤3）得到的整个地层段的含水饱和度S_w，计算出整个地层段的产水率F_w。

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