CN104806215A - 一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法 - Google Patents

Abstract

一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，包括：(1)在注入化学剂至开始测试时间段T内，每隔时间间隔t同时记录注入井的化学剂注入浓度实际值及各生产井的化学剂产出浓度实际值；(2)根据化学剂注入浓度实际值及各生产井的化学剂产出浓度计算值间的动态关联方程，拟合各生产井的实际化学剂产出浓度实际值，求取与井组内各生产井相连的注入井的动态关联指数；(3)绘制化学驱井间动态关联图；(4)计算动态关联指数的变异系数，确定化学驱井间动态关联类型。本发明充分利用油田注入采出井动态信息，数据获取简单，操作简单，应用面广，为识别化学剂溶液在地层中的窜流情况，指导化学驱各注入采出井配产配注、调剖堵水等提供依据。

Description

一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法

技术领域

本发明涉及一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，属于油田采油技术领域。

背景技术

化学驱是我国提高原油采收率的重要方法，注入聚合物等化学剂溶液可以在一定程度上改善油藏非均质性，但化学剂溶液仍会沿着地层内的高渗透条带突破，降低驱替效率。根据区块注入采出井的注采动态，求取井间动态关联度，识别化学驱溶液在地下的窜流情况，对指导化学驱各注入采出井配产配注及调剖堵水等措施具有重要意义。

目前，常用的注入采出井动态关联度研究方法主要包括压力测试法、示踪剂法及数值模拟等。上述方法成本高，数据获取难度大，技术复杂，耗费时间长，严重影响油田生产的正常进行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法；

该方法充分利用油田注入采出井动态信息，数据获取简单，可操作性强，减少对油田生产活动的影响。

本发明的技术方案为：

一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，具体步骤包括：

(1)在注入化学剂至开始测试时间段T内，将时间段T分成相同的时间间隔t，每隔时间间隔t同时记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值；

(2)根据步骤(1)记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值间的动态关联方程，拟合井组内各生产井的实际化学剂产出浓度实际值，求取与井组内各生产井相连的注入井的动态关联指数；

(3)根据步骤(2)求取的动态关联指数绘制化学驱井间动态关联图：分别以井组内各生产井为起点，注入井为终点，绘制向量连线，并在所述向量连线上绘制三角形箭头，三角形箭头的长度与步骤(2)求取的动态关联指数成正比；

(4)计算所述动态关联指数的变异系数，并根据所述动态关联指数变异系数来确定化学驱井间动态关联类型。

根据本发明优选的，在所述化学驱区块内，注入井的化学剂注入浓度实际值、井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值之间满足动态关联方程，所述动态关联方程如式(Ⅰ)所示：

       $C_p\left(t_{\mathrm{pv}}\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{inj}}}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}}}{C}_i(t_{\mathrm{pv}}-\mathrm{\τ})k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})\mathrm{d\τ}---\left(I\right)$

式(Ⅰ)中，N_inj为化学驱区块内注入井个数；

C_i为第i口注入井的化学剂注入浓度实际值，单位为mg/L；

C_p＝C_p(t_pv)，为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，表达式如式(Ⅱ)所示：

       $k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})=\frac{1}{4}\mathrm{\β}\sqrt{\frac{N_{\mathrm{cd}}}{{\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}}\exp [-\frac{N_{\mathrm{cd}}}{{4\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}{\left({R-t}_{\mathrm{pv}}\right)}^2]---\left(\mathrm{II}\right)$

式(Ⅱ)中，t_pv为流体注入孔隙体积倍数；β为动态关联指数；N_cd为对流扩散因子；R为时差系数；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，考虑了化学驱中化学剂的对流、扩散、吸附及不可及孔隙机理，与流体注入孔隙体积倍数t_pv、动态关联指数β、对流扩散因子N_cd及时差系数R有关。

根据本发明优选的，采用外点法求解动态关联方程(Ⅰ)，将井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值对时间的关系曲线与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值对时间的关系曲线拟合，两条关系曲线重合率最高即拟合效果最好时求取动态关联指数，拟合效果最好即通过动态关联方程得到的井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值相差最小，即满足式(Ⅲ)：

       $F=\min {\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}\max }}{(C_p\left(t\right)-C_p^{*}\left(t\right))}^2\mathrm{dt}---\left(\mathrm{III}\right)$

其中，F为目标函数；

C_p为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

      为步骤(1)得到的生产井的化学剂产出浓度，单位为mg/L；

t_pvmax为注入化学剂至开始测试时间段T。

根据本发明优选的，步骤(2)中，所述求取与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数，具体是指：

a、设定与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β分别为β₁、β₂、 代入公式(Ⅰ)，计算出C_p；将C_p代入公式(Ⅲ)，得到F；

b、若F小于收敛值σ，β₁、β₂、即为与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β；若F不小于收敛值σ，则进入步骤a；

上述步骤a及步骤b中，m为正整数，N_inj为化学驱区块内注入井个数，β的取值范围为0～1，σ取值范围为0～0.01。

根据本发明优选的，所述式(Ⅱ)中，R取值为0.8～1.1，N_cd取值为5～30。

根据本发明优选的，步骤(4)中，注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的变异系数计算公式如式(Ⅳ)所示：

       $V_{\mathrm{\βj}}=\frac{1}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j}\sqrt{\frac{1}{N_{\mathrm{pro}}-1}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{pro}}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\β}}_{i,j}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j)}^2}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(Ⅳ)中，V_βj为第j口注入井井组的动态关联指数变异系数，取小数；

β_i,j为第j口注入井与第i口生产井的井间动态关联指数，取小数；

      为第j口注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的平均值，取小数；

N_pro为第j口注入井井组与该注入井动态关联的生产井个数。

根据本发明优选的，步骤(4)所述根据动态关联指数的变异系数确定化学驱井间动态关联类型，具体是指：

当动态关联指数的变异系数在0～0.3范围时，则注入井与注入井井组中各生产井动态关联指数分布均匀，井组平面非均质性弱；

当动态关联指数变异系数在0.3～0.6范围时，则注入井与注入井井组中各生产井动态关联指数差异分布，井组平面非均质性中等；

当动态关联指数变异系数大于0.6时，则注入井与注入井井组中各生产井间存在高渗通道，井组平面非均质性强，调剖堵水或关闭窜流层位。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述方法充分利用油田注入采出井动态信息，数据获取简单，操作性强，且不会对油田的正常生产活动造成影响。

2、本发明所述方法操作简单、应用面广，为识别化学剂溶液在地层中的窜流情况，指导化学驱各注入采出井配产配注、调剖堵水等提供依据。

附图说明

图1为实施例1所述化学驱实施区块根据化学剂产出浓度计算值与化学剂产出浓度实际值绘制的拟合曲线；

图2为实施例1所述化学驱实施区块绘制的化学驱井间动态关联图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例

一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，具体步骤包括：

(1)在注入化学剂至开始测试时间段T内，将时间段T分成相同的时间间隔t，每隔时间间隔t同时记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值；时间段T为2003年9月至2011年11月，t为1个月，注入井有2口，生产井有7口；

(2)根据步骤(1)记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值间的动态关联方程，拟合井组内各生产井的实际化学剂产出浓度实际值，求取与井组内各生产井相连的注入井的动态关联指数；

(3)根据步骤(2)求取的动态关联指数绘制化学驱井间动态关联图：分别以井组内各生产井为起点，注入井为终点，绘制向量连线，并在所述向量连线上绘制三角形箭头，三角形箭头的长度与步骤(2)求取的动态关联指数成正比；如图2所示；

(4)计算所述动态关联指数的变异系数，并根据所述动态关联指数变异系数来确定化学驱井间动态关联类型。

在所述化学驱区块内，注入井的化学剂注入浓度实际值、井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值之间满足动态关联方程，所述动态关联方程如式(Ⅰ)所示：

       $C_p\left(t_{\mathrm{pv}}\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{inj}}}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}}}{C}_i(t_{\mathrm{pv}}-\mathrm{\τ})k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})\mathrm{d\τ}---\left(I\right)$

式(Ⅰ)中，N_inj为化学驱区块内注入井个数；

C_i为第i口注入井的化学剂注入浓度实际值，单位为mg/L；

C_p＝C_p(t_pv)，为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，表达式如式(Ⅱ)所示：

       $k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})=\frac{1}{4}\mathrm{\β}\sqrt{\frac{N_{\mathrm{cd}}}{{\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}}\exp [-\frac{N_{\mathrm{cd}}}{{4\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}{\left({R-t}_{\mathrm{pv}}\right)}^2]---\left(\mathrm{II}\right)$

式(Ⅱ)中，t_pv为流体注入孔隙体积倍数；β为动态关联指数；N_cd为对流扩散因子；R为时差系数；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，考虑了化学驱中化学剂的对流、扩散、吸附及不可及孔隙机理，与流体注入孔隙体积倍数t_pv、动态关联指数β、对流扩散因子N_cd及时差系数R有关；

采用外点法求解动态关联方程(Ⅰ)，将井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值对时间的关系曲线与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值对时间的关系曲线拟合，两条关系曲线重合率最高即拟合效果最好时求取动态关联指数，拟合效果最好即通过动态关联方程得到的井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值相差最小，即满足式(Ⅲ)：

       $F=\min {\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}\max }}{(C_p\left(t\right)-C_p^{*}\left(t\right))}^2\mathrm{dt}---\left(\mathrm{III}\right)$

其中，F为目标函数；

C_p为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

      为步骤(1)得到的生产井的化学剂产出浓度，单位为mg/L；

t_pvmax为注入化学剂至开始测试时间段T。

步骤(2)中，所述求取与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数，具体是指：

a、设定与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β分别为β₁、β₂、 代入公式(Ⅰ)，计算出C_p；将C_p代入公式(Ⅲ)，得到F；

b、若F小于收敛值σ，β₁、β₂、即为与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β；若F不小于收敛值σ，则进入步骤a；

上述步骤a及步骤b中，m为正整数，N_inj为化学驱区块内注入井个数，β的取值范围为0～1，σ取值为0.002。

所述式(Ⅱ)中，R取值为1.0，N_cd取值为20。

采用上述方法，依次求得：注入井I1与周围5口生产井P1、P2、P3、P5、P6的动态关联指数分别是0.086、0.172、0.172、0.328、0.242；注入井I2与周围6口生产井P2、P3、P4、P5、P6、P7的动态关联指数分别是0.137、0.291、0.325、0.085、0.094、0.068。

步骤(4)中，注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的变异系数计算公式如式(Ⅳ)所示：

       $V_{\mathrm{\βj}}=\frac{1}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j}\sqrt{\frac{1}{N_{\mathrm{pro}}-1}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{pro}}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\β}}_{i,j}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j)}^2}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(Ⅳ)中，V_βj为第j口注入井井组的动态关联指数变异系数，取小数；

β_i,j为第j口注入井与第i口生产井的井间动态关联指数，取小数；

      为第j口注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的平均值，取小数；

N_pro为第j口注入井井组与该注入井动态关联的生产井个数；

计算得到注入井I1、I2与周围生产井动态关联指数的变异系数分别为0.452、0.674。

根据动态关联指数的变异系数确定化学驱井间动态关联类型，是指：

注入井I1与周围生产井动态关联指数的变异系数为0.452，落在0.3～0.6范围，则注入井I1与周围生产井动态关联指数差异分布，井组平面非均质性中等；

注入井I2与周围生产井动态关联指数的变异系数为0.674，大于0.6，则注入井I2与周围生产井间存在高渗通道，井组平面非均质性强，调剖堵水或关闭窜流层位。

计算方法结果与实际情况相符，验证了方法的可行性。

Claims (7)

1.一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)在注入化学剂至开始测试时间段T内，将时间段T分成相同的时间间隔t，每隔时间间隔t同时记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值；

(2)根据步骤(1)记录注入井的化学剂注入浓度实际值及井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值间的动态关联方程，拟合井组内各生产井的实际化学剂产出浓度实际值，求取与井组内各生产井相连的注入井的动态关联指数；

(3)根据步骤(2)求取的动态关联指数绘制化学驱井间动态关联图：分别以井组内各生产井为起点，注入井为终点，绘制向量连线，并在所述向量连线上绘制三角形箭头，三角形箭头的长度与步骤(2)求取的动态关联指数成正比；

(4)计算所述动态关联指数的变异系数，并根据所述动态关联指数变异系数来确定化学驱井间动态关联类型。

2.根据权利要求1所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，在所述化学驱区块内，注入井的化学剂注入浓度实际值、井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值之间满足动态关联方程，所述动态关联方程如式(Ⅰ)所示：

$C_p\left(t_{\mathrm{pv}}\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{inj}}}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}}}{C}_i(t_{\mathrm{pv}}-\mathrm{\τ})k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})\mathrm{d\τ}---\left(I\right)$

式(Ⅰ)中，N_inj为化学驱区块内注入井个数；

C_i为第i口注入井的化学剂注入浓度实际值，单位为mg/L；

C_p＝C_p(t_pv)，为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，表达式如式(Ⅱ)所示：

$k_i(t_{\mathrm{pv}},\mathrm{\β},R,N_{\mathrm{cd}})=\frac{1}{4}\mathrm{\β}\sqrt{\frac{N_{\mathrm{cd}}}{{\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}}\exp [-\frac{N_{\mathrm{cd}}}{4{\mathrm{Rt}}_{\mathrm{pv}}}{(R-t_{\mathrm{pv}})}^2]---\left(\mathrm{II}\right)$

式(Ⅱ)中，t_pv为流体注入孔隙体积倍数；β为动态关联指数；N_cd为对流扩散因子；R为时差系数；

k_i(t_pv,β,R,N_cd)函数为权重函数，考虑了化学驱中化学剂的对流、扩散、吸附及不可及孔隙机理，与流体注入孔隙体积倍数t_pv、动态关联指数β、对流扩散因子N_cd及时差系数R有关。

3.根据权利要求2所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，采用外点法求解动态关联方程(Ⅰ)，将井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值对时间的关系曲线与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值对时间的关系曲线拟合，两条关系曲线重合率最高即拟合效果最好时求取动态关联指数，拟合效果最好即通过动态关联方程得到的井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值与对应井组内各生产井的化学剂产出浓度实际值相差最小，即满足式(Ⅲ)：

$F=\min {\∫}_0^{t_{\mathrm{pv}\max }}{(C_p\left(t\right)-C_p^{*}\left(t\right))}^2\mathrm{dt}---\left(\mathrm{III}\right)$

其中，F为目标函数；

C_p为井组内各生产井的化学剂产出浓度计算值，单位为mg/L；

为步骤(1)得到的生产井的化学剂产出浓度，单位为mg/L；

t_pvmax为注入化学剂至开始测试时间段T。

4.根据权利要求3所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，步骤(2)中，所述求取与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数，具体是指：

a、设定与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β分别为β₁、β₂、β₃……β_m……代入公式(Ⅰ)，计算出C_p；将C_p代入公式(Ⅲ)，得到F；

b、若F小于收敛值σ，β₁、β₂、β₃……β_m……即为与井组内生产井相连的注入井的动态关联指数β；若F不小于收敛值σ，则进入步骤a；

上述步骤a及步骤b中，m为正整数，N_inj为化学驱区块内注入井个数，β的取值范围为0～1，σ取值范围为0～0.01。

5.根据权利要求2所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，所述式(Ⅱ)中，R取值为0.8～1.1，N_cd取值为5～30。

6.根据权利要求1所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，步骤(4)中，注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的变异系数计算公式如式(Ⅳ)所示：

$V_{\mathrm{\βj}}=\frac{1}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j}\sqrt{\frac{1}{N_{\mathrm{pro}}}-1\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{pro}}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\β}}_{i,j}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_j)}^2}---\left(\mathrm{IV}\right)$

式(Ⅳ)中，V_βj为第j口注入井井组的动态关联指数变异系数，取小数；

β_i,j为第j口注入井与第i口生产井的井间动态关联指数，取小数；

为第j口注入井与井组内各生产井井间动态关联指数的平均值，取小数；

N_pro为第j口注入井井组与该注入井动态关联的生产井个数。

7.根据权利要求1-6任一所述一种用于化学驱注入采出井动态关联度的识别方法，其特征在于，步骤(4)所述根据动态关联指数的变异系数确定化学驱井间动态关联类型，具体是指：

当动态关联指数的变异系数在0～0.3范围时，则注入井与注入井井组中各生产井动态关联指数分布均匀，井组平面非均质性弱；

当动态关联指数变异系数在0.3～0.6范围时，则注入井与注入井井组中各生产井动态关联指数差异分布，井组平面非均质性中等；

当动态关联指数变异系数大于0.6时，则注入井与注入井井组中各生产井间存在高渗通道，井组平面非均质性强，调剖堵水或关闭窜流层位。