CN104834807B - 一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法，首先利用实验数据建立起具有应力敏感的储层渗透率动态变化模型；再将其代入到分形理论模型当中，推导出考虑储层应力敏感的相对渗透率曲线。本发明可以用于埋深较浅、取心难的疏松砂岩油气藏，同时也广泛的应用于存在应力敏感性的油气藏储层，替代相对渗透率实验，减少取心及实验经费。
Description
技术领域
本发明涉及油藏工程的数据分析技术领域，具体是一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法。
背景技术
储层具有应力敏感性的油气藏在开采过程中，随着地层压力的降低，储层岩石受到的围压逐步增大，尤其对于岩性较为松散的储层，其介质微观孔喉结构会发生变形，导致储层渗透率及孔隙度发生变化，而这种变化必然会影响油气水等流体在储层中的流动性，即油气水相对渗透率发生变化，常规的分形理论及数学模型在计算过程中无法体现应力敏感，因此如何有效的获取具有应力敏感的油气藏储层相对渗透率曲线，并掌握其动态变化规律存在一定的难度。
本文中涉及如下概念：应力敏感：指在油气生产过程中，随着地层有效应力的变化，油气藏储层介质微观孔喉结构发生变化，从而导致储层渗透率及孔隙度等物性随之改变；分形理论：分形理论是在20世纪70年代发展起来的一门新兴几何学，专门描述自然界大量不规则的几何现象，后用于描述储层的孔喉结构，建立相对渗透率的分形模型，计算出相对渗透率曲线；迂曲度：多孔介质中的“有效平均路径长度”与沿宏观渗流方向测量的最短距离之比，主要目的是为了对计算的渗透率等物性参数进行必要的修正；相对渗透率曲线：相对渗透率指某一相流体在储层中的有效渗透率与储层绝对渗透率的比值；相对渗透率曲线是指相对渗透率与饱和度之间的关系曲线，反映在不同流体饱和度下，流体对应的相对渗透率大小。
发明内容
本发明的目的在于提供应用于一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法，解决目前的计算方法中无法体现应力敏感的问题，达到有效获取应力敏感的油气藏储层相对渗透率曲线的目的。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法，包括以下步骤：
（a）首先利用实验数据建立起具有应力敏感的储层渗透率动态变化模型；
（b）再将其代入到分形理论模型当中，推导出考虑储层应力敏感的相对渗透率曲线。
本发明首先利用实验数据建立起具有应力敏感的储层渗透率动态变化模型，再将其代入到分形理论模型当中，推导出考虑储层应力敏感的相对渗透率计算方法，从而计算应力敏感储层随地层压力的降低，在不同开发阶段的相对渗透率曲线。目前获取相对渗透率的方法主要是在设定好外部条件的情况下如压力、温度等开展岩心渗流实验，同时要获取不同应力状态的相对渗透率，则要设计不同压力条件的几组实验，该实验方法具备有效性，但存在取心难、费用高等问题，尤其是疏松砂岩储层。利用本发明则在获取或已知某油气藏应力敏感指数的条件下，采用模型计算，在少量取心或不取心的情况实现对相对渗透率的获取，并得到相对渗透率随压力的变化规律。
所述步骤（b）包括以下步骤：
（b1）利用油田生产数据计算含水率，油藏平均饱和度以及地层水在多孔介质中的迂曲度；
（b2）利用油水粘度、，结合含水率以及迂曲度计算得到分形维数
；
（b3）利用实验数据拟合储层渗透率与地层压力变化的关系，得到储层渗透率应力敏感指数；
（b4）得到分形维数以及应力敏感指数后，利用下式计算不同地层压力下的相对渗透率：
其中：Kro为油相对渗透率；Krw为水相对渗透率；Ko为油的有效渗透率，单位为mD；Kw为水的有效渗透率，单位为mD ；K为储层渗透率，单位为mD；K0为储层初始渗透率，单位为mD；α是渗透率应力敏感指数；Pc是孔径r相应的毛管压力，单位为MPa；Pmin是最大孔径r相应的毛管压力，单位为MPa；S是毛管压力Pc时储集层中的润湿相饱和度；So是油藏含油饱和度；Sw是油藏含水饱和度；Sor是残余油饱和度，Swr是束缚水饱和度；Μo是油地层粘度，单位是cP，μw是水地层粘度，单位是cP；fw是含水率，D为分形维数，τrwt为水相迂曲度，τrot为油相迂曲度；Pi是原始地层压力，单位为MPa，P是目前地层压力，单位为MPa。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法，将应力敏感储层渗透率随地层压力下降的定量公式应用到分形理论模型中，计算不同开发阶段的应力敏感储层相对渗透率，本发明可以用于埋深较浅、取心难的疏松砂岩油气藏，同时也广泛的应用于存在应力敏感性的油气藏储层，替代相对渗透率实验，减少取心及实验经费。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明实施例中无因次渗透率变化曲线图；
图3为本发明实施例中考虑储层应力敏感的相对渗透率曲线变化图；
图4为本发明实施例中生产压差5MPa下实验与计算结果对比图；
图5为本发明实施例中生产压差8MPa下实验与计算结果对比图；
图6为本发明实施例中生产压差10MPa下实验与计算结果对比图；
图7为本发明实施例中生产压差15MPa下实验与计算结果对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示的本发明的流程图，以某油田的探测信号为例，对利用本发明的方法和现有技术中的相对渗透率曲线获得的方法进行对比试验，得到的相对渗透率曲线如图2至图7；
而同样的数据，按照本发明方法的步骤进行如下操作：
（a）首先利用实验数据建立起具有应力敏感的储层渗透率动态变化模型；
（b1）利用油田生产数据计算含水率，油藏平均饱和度以及地层水在多孔介质中的迂曲度；
（b2）利用油水粘度、，结合含水率以及迂曲度计算得到分形维数
；
（b3）利用实验数据拟合储层渗透率与地层压力变化的关系，得到储层渗透率应力敏感指数，如图2所示，利用实验数据拟合储层渗透率随地层压力变化的指数关系式，得到应力敏感指数，计算得到其应力敏感指数=（-0.05）-（-0.08）；
（b4）得到分形维数以及应力敏感指数后，利用下式计算不同地层压力下的相对渗透率：
其中：Kro为油相对渗透率；Krw为水相对渗透率；Ko为油的有效渗透率，单位为mD；Kw为水的有效渗透率，单位为mD ；K为储层渗透率，单位为mD；K0为储层初始渗透率，单位为mD；α是渗透率应力敏感指数；Pc是孔径r相应的毛管压力，单位为MPa；Pmin是最大孔径r相应的毛管压力，单位为MPa；S是毛管压力Pc时储集层中的润湿相饱和度；So是油藏含油饱和度；Sw是油藏含水饱和度；Sor是残余油饱和度，Swr是束缚水饱和度；Μo是油地层粘度，单位是cP，μw是水地层粘度，单位是cP；fw是含水率，D为分形维数，τrwt为水相迂曲度，τrot为油相迂曲度；Pi是原始地层压力，单位为MPa，P是目前地层压力，单位为MPa；首先计算原始地层压力下的油水相对渗透率，然后分别计算了在地层压力变化△p=5MPa、8MPa、10MPa、15MPa情况下相对渗透率的变化规律，如图3所示；
按照该方法首先利用无因次岩心渗透率数据拟合无因次渗透率与有效应力之间的关系如图2，得到储层渗透率应力敏感指数，然后再结合分形维数计算不同地层压力下的相对渗透率曲线如图3，图4至图7为岩心应力敏感实验下测试得到的不同压差下的相对渗透率曲线与计算得到的相对渗透率曲线的对比，从对比的情况可以看出，本发明提出的方案与实验结果吻合程度较高，可以用于油田实际相对渗透率的计算。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于分形理论的应力敏感储层相对渗透率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)首先利用实验数据建立起具有应力敏感的储层渗透率动态变化模型；
(b)再将其代入到分形理论模型当中，推导出考虑储层应力敏感的相对渗透率计算公式，包括以下步骤：
(b1)利用油田生产数据计算含水率fw，油藏含水饱和度Sw以及地层水在多孔介质中的迂曲度
(b2)利用油粘度μo、水地层粘度μw，结合含水率fw以及迂曲度τrwt计算得到分形维数D
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(b3)利用实验数据拟合储层渗透率与地层压力变化的关系得到储层渗透率应力敏感指数a；
(b4)得到分形维数D以及应力敏感指数a后，利用下式计算不同地层压力下的相对渗透率曲线：
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其中：Kro为油相对渗透率；Krw为水相对渗透率；K为储层渗透率，单位为mD；K0为储层初始渗透率，单位为mD；α是渗透率应力敏感指数；Sw是油藏含水饱和度；Swr是束缚水饱和度；μw是水地层粘度，单位是cP；fw是含水率，D为分形维数，τrwt为水相迂曲度；Pi是原始地层压力，单位为MPa，P是目前地层压力，单位为MPa。
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