CN104727789A - 中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法。该方法包括：一方面对中高渗砂岩油藏中高渗砂岩油藏波及系数的研究，建立了平面和纵向波及系数预测模型和图版；另一方面对中高渗砂岩油藏中高渗砂岩油藏过水倍数的研究，建立了平面、纵向模型不同区域过水倍数预测模型和图版。该中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法实用性强，动态反映均质、非均质模型不同部位的波及系数及过水倍数变化特征，为水驱油藏今后的剩余油挖潜提供理论根据。

Description

中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，具体涉及中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法。 

背景技术

注水开发是油田开发的主体，进入特高含水期的注水开发油田，仍有大量的地质储量滞留于地下，水驱波及系数和驱油效率是采收率的最终决定因素，它们是确定剩余油分布、预测油田最终采收率的重要依据，其中过水倍数是影响驱油效率的重要因素。因此，建立能动态反映中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数的数学模型或图版，为水驱油藏今后的剩余油挖潜提供理论根据，对减缓递减、提高油田采收率有重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是提供一种针对性强，具有很好的实用性，能够动态反映中高渗砂岩油藏水驱不同井网及不同注入条件下平面、纵向不同部位的波及系数及过水倍数的描述方法。 

本发明采用的技术方案是：中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，所述方法包括：在物理模拟实验研究波及系数的基础上，开展数模模型与物理模型的匹配研究；通过数模拓展研究波及系数，建立波及系数预测模型和图版，并建立了过水倍数预测模型和图版。 

进一步，所述物理模拟实验研究波及系数是指：采用大型物理模拟实验，通过0/1处理，即波及到为1，未波及到为0，计算波及系数，得到在特定实验条件下描述平面均质模型、平面非均质模型、纵向均质模型、纵向正韵律模型及纵向反韵律模型的波及过程的波及系数。所述大型物理模拟实验是指采用大尺寸人造模型进行物理模拟实验，物理模型的体积为常规岩心模型的上百倍。 

进一步，所述波及系数预测模型包括均质模型、非均质模型； 

所述均质模型包括平面均质波及系数预测模型、纵向均质波及系数预测模型； 

所述非均质模型包括平面非均质波及系数预测模型、纵向非均质波及系数预测模 型； 

所述纵向非均质波及系数预测模型包括纵向正韵律波及系数预测模型、纵向反韵律波及系数预测模型。 

进一步，在建立平面均质波及系数预测模型和图版时，包括以平面均质模型为基础，将四分之一五点井网模型完善为完整的五点井网注采单元，研究得到五点井网、九点井网、交错排状和正对排状井网平面均质模型波及系数预测图版和模型的步骤。 

进一步，在建立平面均质波及系数预测模型和图版时，还包括在实验室平面均质模型基础上，改变油水粘度比，进行波及系数的粘度校正，得到不同油水粘度比条件下五点井网平面均质模型波及系数与注入倍数的数学图版和模型的步骤。 

进一步，在建立纵向均质波及系数预测模型时，包括在实验室纵向均质模型基础上，改变油水粘度比，进行波及系数粘度校正，得到不同油水粘度比条件下纵向均质模型波及系数的数学图版和模型的步骤。 

进一步，在建立非均质模型时，包括引入渗透率变异系数，将非均质性的影响作为校正系数引入到均质波及系数预测模型中，得到平面非均质波及系数预测模型、纵向正韵律波及系数预测模型、纵向反韵律波及系数预测模型的步骤。 

进一步，在数模拓展研究波及系数过程中，还包括将模型的不同平面、纵向不同部位微观过水倍数进行记录，模拟得到均质模型不同区域过水倍数与注入倍数的关系图版的步骤。 

进一步，对非均质模型，其过水倍数预测模型为 

非均质过水倍数预测模型=均质模型过水倍数预测模型×过水倍数影响系数； 

通过建立了不同渗透率变异系数下非均质模型与均质模型过水倍数比值与注入倍数的关系曲线，进而得到不同区域过水倍数影响系数预测模型。 

进一步，对平面非均质波及系数预测模型，所述不同区域过水倍数影响系数包括：油水井间主流线区域过水倍数影响系数、水井井点附近过水倍数影响系数、靠近水井分流线区域过水倍数影响系数、油水井间分流线区域过水倍数影响系数。 

对纵向非均质波及系数预测模型，所述不同区域过水倍数影响系数包括：正韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数、反韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数。 

本发明一方面对中高渗砂岩油藏中高渗砂岩油藏波及系数的研究，建立了平面和纵向波及系数预测模型和图版；另一方面对中高渗砂岩油藏中高渗砂岩油藏过水倍数 的研究，建立了平面、纵向模型不同区域过水倍数预测模型和图版。该中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法实用性强，动态反映均质、非均质模型不同部位的波及系数及过水倍数变化特征，为水驱油藏今后的剩余油挖潜提供理论根据。 

本发明采用“物理模拟”与“数值模拟”相结合的技术路线，研究中借助胜利油田中高渗砂岩油藏的动静态资料，深入分析渗流过程，在物理模拟研究的基础上，数值模拟拓展研究建立了中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数预测模型和图版。并在胜利油田选取典型单元典型井区对波及系数及过水倍数预测模型进行验证，用模型算出的驱油效率和波及系数乘积与井区实际采出程度对比，吻合度较高；用预测模型和图版得到的过水倍数算出的驱油效率与取心井得到的实际驱油效率对比，符合率较高。利用以上所建立的数学模型或图版，可以预测中高渗砂岩油藏不同井网及不同注入条件下平面、纵向不同部位的水驱波及系数及过水倍数，是确定剩余油分布、进行剩余油挖潜的重要理论依据。 

附图说明

图1为本发明的一具体实施例中的不同油水粘度比条件下平面均质模型波及系数与注入倍数数学图版； 

图2为本发明的一具体实例中的不同油水粘度比条件下纵向均质模型波及系数与注入倍数数学图版； 

图3为本发明的一具体实例中的平面均质模型不同区域过水倍数与注入倍数关系图版； 

图4为本发明的一具体实例的纵向均质模型不同区域过水倍数与注入倍数关系图版； 

图5为本发明的一具体实例的纵向非均质模型不同区域过水倍数与注入倍数关系图版。 

图6为本发明的一具体实施例中的典型井区采出程度对比结果。 

具体实施方式

下面通过具体实例（胜利油区）对本发明做进一步说明。 

1、水驱波及规律物理模拟研究 

采用大型物理模拟实验技术，对中高渗砂岩油藏水驱波及规律进行研究。依据相似理论对物理模型和实验条件进行设计，设计包括模型尺寸（几何相似条件）、渗流特征（运动相似条件）和驱动条件（动力相似）三方面。按照实验设计的方案进行水 驱油实验，在不同实验条件下进行水驱油试验，通过0-1处理，即波及到为1，未波及到为0，计算波及系数，得到在特定实验条件下描述平面、纵向均质及非均质模型波及过程的波及系数。 

①不同油粘度平面均质模型 

油粘度为40mPa·s和110mPa·s的波及系数如下式： 

E_V40=-1.4435PV²+4.127PV 

E_V110=-5.1533PV²+4.7394PV 

②平面非均质模型 

油粘度为40mPa·s的波及系数如下式： 

E_V40=-32.394PV³-28.868PV²+9.2478PV-0.0977 

③纵向均质模型 

油粘度为40mPa·s和110mPa·s的波及系数如下式： 

E_V40=-2.4374PV²+3.5913PV 

E_V110=3.1951PV 

④小极差正反韵律模型 

物理模型分三个渗透率条带，渗透率比例为1:1.5:3，对应的波及系数表达式如下： 

E_正=3.0035PV³-5.8451PV²+3.9641PV 

E_反=0.9412PV³-4.2764PV²+3.8285PV 

⑤大极差正反韵律模型 

物理模型分三个渗透率条带，渗透率比例为1:10:16，对应的波及系数表达式如下： 

E_正=-3.2598PV²+4.2393PV-0.0545 

E_反=-3.2414PV²+3.9895PV+0.0251 

2、水驱波及规律数值模拟研究 

完成了数模模型与物理模型的匹配研究，在实验室平面、纵向均质模型基础上，改变油水粘度比，进行波及系数的粘度校正，得到不同油水粘度比条件下平面、纵向均质模型波及系数与注入倍数的数学图版（图1、2）和模型如下： 

E_v平面=(0.0004PV-0.0002)PV·(μ_oμ_w)²+(0.0522-0.1403PV)PV·μ_oμ_w+0.162PV²+2.8593PV 

E_v纵向=(2.1229PV+1.0958)PV·ln(μ_oμ_w)+(2.6278PV+0.5069)PV 

以平面均质模型为基础，将四分之一五点井网模型完善为完整的五点井网注采单元，研究不同井网形式对波及的影响,得到九点井网、交错排状井网和正对排状井网平面均质模型波及系数预测图版和模型。 

交错井网平面波及系数： 

E_v=(0.0007PV-0.0002)PV·(μ_oμ_w)²+(0.0644-0.2094PV)PV·μ_oμ_w-3.7623PV²+4.0534PV 

正对排状井网平面波及系数： 

E_v=(0.00004PV-0.00004)PV·(μ_oμ_w)²-(0.0613+0.0183PV)PV·μ_oμ_w+3.0638PV²+3.2415PV 

九点井网平面波及系数： 

E_v=-(0.0001PV+0.00007)PV·(μ_oμ_w)²+(0.0248+0.0463PV)PV·μ_oμ_w+2.3146PV²+2.9853PV 

对非均质模型，将非均质性的影响作为校正系数引入到平面均质波及系数预测模型中去，得到： 

E_v非均质=E_vf×E_v均质

其中：E_vf非均质波及系数校正系数。 

取均质模型波及系数为1，不同变异系数模型的波及系数与其相比得到波及系数的变化率，模拟出不同变异系数下波及系数变化率与注入倍数的关系曲线，回归得到非均质波及系数校正系数： 

E_vf平面=0.11ln(PV)-0.4474v+1.0851 

E_vf正韵律=1.2872-0.2505v-(0.0379v+0.3508)PV 

E_vf反韵律=（0.6437-0.3515v)PV+0.8321-0.1216v 

其中：v为渗透率变异系数。 

进而得到平面非均质、纵向正反韵律波及系数预测模型。 

另外，模拟得到了平面和纵向均质模型不同区域过水倍数与注入倍数的关系图版（如图3、图4）。从平面均质模型各流线位置过水倍数与注入倍数关系图版（图3）可看出，各区域（2到11这10个数分别代表模型不同的区域）过水倍数增长趋势与全区注水倍数均成正比，但随着注入倍数的增加增长幅度不同；平面上某部位过水倍数远 大于同期平均注水倍数。这表明油井见水后其含水率不能代表储层水驱波及状况，尤其是波及程度。利用井点含水率代表水淹程度的传统分析方法存在缺陷。从纵向均质模型不同区域（2到10这9个数分别代表模型不同的区域）过水倍数与注入倍数关系曲线（图4）可看出，当注入倍数3时，出口端底部过水倍数达53，而同部位顶部过水倍数仅7，相差7.6倍。说明在一定注水倍数下，油层纵向各部位水驱冲刷程度存在很大差异。 

对非均质模型，其过水倍数预测模型=均质模型过水倍数预测模型×过水倍数影响系数。 

为此，研究建立了不同渗透率变异系数下非均质模型与均质模型过水倍数的比值与注入倍数的关系曲线，进而回归得到不同区域过水倍数影响系数预测模型： 

①平面非均质模型 

油水井间主流线区域过水倍数影响系数： 

${\left(\mathrm{PV}\right)}_{\mathrm{mb}}[0.646{\left(\frac{k}{\stackrel{\‾}{K}}\right)}^2-0.1038\left(\frac{k}{\stackrel{\‾}{K}}\right)+0.0869]\mathrm{Ln}\left(\mathrm{PV}\right)-0.07873\left(\frac{k}{\stackrel{\‾}{K}}\right)+0.0657$

水井井点附近过水倍数影响系数： 

${\left(\mathrm{PV}\right)}_{\mathrm{mb}}=(-0.0752\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}+0.0379){\mathrm{PV}}^2+(0.2807\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.0759)\mathrm{PV}+0.2464\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.099$

靠近油井分流线区域过水倍数影响系数： 

${\left(\mathrm{PV}\right)}_{\mathrm{mb}}=(-0.0683\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}+0.0014){\mathrm{PV}}^2+(0.4243\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.0399)\mathrm{PV}+0.8015\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.0954$

靠近水井分流线区域过水倍数影响系数： 

${\left(\mathrm{PV}\right)}_{\mathrm{mb}}=(-0.022\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}+0.0068){\mathrm{PV}}^2+(0.0649\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.0204)\mathrm{PV}+0.4017\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.0593$

油水井间分流线区域过水倍数影响系数： 

${\left(\mathrm{PV}\right)}_{\mathrm{mb}}=(-0.0616\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}+0.0288){\mathrm{PV}}^2+(0.1938\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.05)\mathrm{PV}+0.85147\frac{K}{\stackrel{\‾}{K}}-0.1333$

其中：为平均渗透率，×10^-3μm²。 

②纵向非均质模型 

数值模拟研究了纵向非均质模型过水倍数与注入倍数关系，得到了1:16级差正韵律、16:1反韵律、1:3正韵律和3:1反韵律纵向非均质模型过水倍数与注入倍数关系图 版（如图5），其中2到10这9个数分别代表纵向非均质模型不同的区域。从图5可看出，随着渗透率级差增大，油层不同部位过水倍数差值增大，说明油层非均质性制约着水驱冲刷程度。同时，回归得到了正反韵律油藏油水井中间位置过水倍数影响系数。 

正韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数： 

(PV)_mb=[0.3289-0.0776ln(PV)]v+0.1287ln(PV)+0.4136 

反韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数： 

(PV)_mb=[0.9296-0.082ln(PV)]v+0.1156ln(PV)-0.0373 

选取胜利油田孤东七区西馆上段63+4典型单元典型井区对以上研究成果进行验证，典型井区波及系数预测结果符合度较高（如图6）；用过水倍数预测模型和图版得到的过水倍数算出的驱油效率与取心井得到的实际驱油效率对比，符合率较高达到85.7%。表1为本实施例中的典型井区平面不同流线位置驱油效率验证结果。 

表1 

本发明主要是对中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数的研究，建立了平面和纵向波及系数预测模型和图版，并得到了平面、纵向不同模型不同区域过水倍数预测模型和图版。该中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法实用性强，动态反映不同井网及不同注入条件下平面、纵向不同部位的波及系数和过水倍数变化特征，为水驱油藏今后的剩余油挖潜提供理论根据。 

Claims (10)

1.中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:所述方法包括：在物理模拟实验研究波及系数的基础上，开展数模模型与物理模型的匹配研究；通过数模拓展研究波及系数，建立波及系数预测模型和图版，并建立了过水倍数预测模型和图版。

2. 如权利要求1所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:所述物理模拟实验研究波及系数是指：采用大型物理模拟实验，通过0/1处理，即波及到为1，未波及到为0，计算波及系数，得到在特定实验条件下描述平面均质模型、平面非均质模型、纵向均质模型、纵向正韵律模型及纵向反韵律模型的波及过程的波及系数。

3.如权利要求2所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:所述波及系数预测模型包括均质模型、非均质模型；

所述均质模型包括平面均质波及系数预测模型、纵向均质波及系数预测模型；

所述非均质模型包括平面非均质波及系数预测模型、纵向非均质波及系数预测模型；

所述纵向非均质波及系数预测模型包括纵向正韵律波及系数预测模型、纵向反韵律波及系数预测模型。

4.如权利要求3所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:在建立平面均质波及系数预测模型和图版时，包括以平面均质模型为基础，将四分之一五点井网模型完善为完整的五点井网注采单元，研究得到五点井网、九点井网、交错排状和正对排状井网平面均质模型波及系数预测图版和模型的步骤。

5.如权利要求3所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:在建立平面均质波及系数预测模型和图版时，还包括在实验室平面均质模型基础上，改变油水粘度比，进行波及系数的粘度校正，得到不同油水粘度比条件下五点井网平面均质模型波及系数与注入倍数的数学图版和模型的步骤。

6.如权利要求3所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:在建立纵向均质波及系数预测模型时，包括在实验室纵向均质模型基础上，改变油水粘度比，进行波及系数粘度校正，得到不同油水粘度比条件下纵向均质模型波及系数的数学图版和模型的步骤。

7.如权利要求3所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:在建立非均质模型时，包括引入渗透率变异系数，将非均质性的影响作为校正系数引入到均质波及系数预测模型中，得到平面非均质波及系数预测模型、纵向正韵律波及系数预测模型、纵向反韵律波及系数预测模型的步骤。

8.如权利要求1到7任意一权利要求所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:在数模拓展研究波及系数过程中，还包括将模型的不同平面、纵向不同部位微观过水倍数进行记录，模拟得到均质模型不同区域过水倍数与注入倍数的关系图版的步骤。

9.如权利要求8所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:对非均质模型，其过水倍数预测模型为

非均质过水倍数预测模型=均质模型过水倍数预测模型×过水倍数影响系数；

通过建立了不同渗透率变异系数下非均质模型与均质模型过水倍数比值与注入倍数的关系曲线，进而得到不同区域过水倍数影响系数预测模型。

10.如权利要求9所述的中高渗砂岩油藏水驱波及系数及过水倍数动态描述方法，其特征在于:

对平面非均质波及系数预测模型，所述不同区域过水倍数影响系数包括：油水井间主流线区域过水倍数影响系数、水井井点附近过水倍数影响系数、靠近水井分流线区域过水倍数影响系数、油水井间分流线区域过水倍数影响系数；

对纵向非均质波及系数预测模型，所述不同区域过水倍数影响系数包括：正韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数、反韵律油藏油水井间中部位置过水倍数影响系数。