CN106884633A - 断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，该断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法包括：步骤1，获取油藏的物性参数；步骤2，计算能够产生有效运移的连续气相最小尺寸，即临界气相长度；步骤3，计算满足有效体积比条件下的最小对应角；步骤4，计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积。该断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法通过注气开采高部位剩余油的方案设计中，避免无效、低效的注入方案，降低开发风险提高经济效益。

Description

断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法。

背景技术

复杂断块油藏普遍具有地层倾角大，原油粘度低的特点，目前已进入特高含水阶段，剩余油主要分布在构造高部位屋脊一线、断层夹角区域，且剩余油富集规模小，通过钻新井动用剩余油的方法面临技术上不能无限制贴近断层钻井与经济效益差、甚至无效益的风险。因而提出了通过高部位油井注入氮气依靠重力分异作用置换高部位剩余油的技术方案。高部位注气在一定条件下能够形成次生气顶，该气顶可以有效驱动近断层位置剩余油流动。在注气开发方案设计中，合理的气体用量是一个关键问题，一方面注入气量不足则不能形成“人工气顶”有效驱动高部位剩余油，另一方面注入气量过剩会增加气体的制作、储存、运输成本，延长施工时间，导致过早气窜等降低方案整体开发效果与经济效益。因此需要对注气量进行优化研究。

目前油藏开发方案的设计通常采用数值模拟方法，模拟各种方案下的生产规律，分析剩余油的分布情况，对比各种方案的优劣，以作为决策的依据。虽然数值模拟方法具备描述重力分异过程的能力，然而其基本方程更符合具有大尺度、长时期、以压差为主导的油藏生产特点，而封闭断块内注入气体形成气顶的过程，更需要从岩石的孔隙吼道尺寸、润湿性、表面张力等微观参数角度进行研究。因而断块油田人工气顶形成合理注气量的预测还是一个难题。

为了解决这一难题，保证设计方案的实施效果，更好地挖潜近断层高部位剩余油，我们发明了一种利用常规测井资料、岩石及流体实验数据预测合理注入量的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决复杂断块油藏注气形成“人工气顶”条件中合理气体注入量的难题，利用常规测井资料、岩心及流体实验数据预测断块油藏注气形成人工气顶合理注气量的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，该断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法包括：步骤1，获取油藏的物性参数；步骤2，计算能够产生有效运移的连续气相最小尺寸，即临界气相长度；步骤3，计算满足有效体积比条件下的最小对应角；步骤4，计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，通过岩心资料获取油藏微观物性参数，包括孔隙、吼道平均半径；根据地质资料获取孔隙度、渗透率、地层倾角、温度、压力这些物性参数值；对地层流体取样，实验室测量流体密度、表面张力这些物性参数值。

在步骤2中，计算临界气相长度的公式为：

式中：L_c为临界气相长度，m，σ为气液相之间的界面张力，N/cm，r_p平均孔隙半径，m，r_t平均吼道半径，m，ρ_f地层条件下流体混合物的密度，kg/m³，ρ_g地层条件下气体的密度，kg/m³，α地层倾角，°，g重力加速度，m/s²。

在步骤3中，对于均质油藏注入气体的波及前缘在平面上呈环形沿着向外扩散，至施工结束时波及体积呈规则的圆柱状，对称性取平面上的半圆为研究对象，半圆区域分为S₁和S₂两个区域，S₁区域由于气体长度均超过了临界气相长度为有效区域，S₂为无效区域，此时对应的角度β为有效体积对应角，计算如公式(2)：

式中，β为有效体积对应角，°，c有效体积比例，无量纲；

根据设计的气体有效利用效率，利用公式(2)计算满足有效体积比条件下的最小对应角。

在步骤3中，计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积的公式为：

式中，V_s注入气体在地面条件下的体积，m³，P_s地面压力，MPa，T_s地面温度，K，P_r油藏压力，MPa，T_r油藏温度，K，为孔隙度，无量纲，h为地层平均厚度，m，L_c为临界气相长度，m，β为有效体积对应角，°。

本发明中的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，注入气体波及范围内必须满足一定体积比率的气相高度大于“临界气相高度”，才能形成满足设计要求的人工气顶，该方法对封闭复杂断块油藏注气方案的设计起到了指导作用，针对具有一定倾角的封闭复杂断块油藏,通过注气开采高部位剩余油的方案设计中，避免无效、低效的注入方案，降低开发风险提高经济效益。

附图说明

图1为本发明的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中有效体积对应角计算示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法的流程图。

步骤101，通过岩心资料获取油藏微观物性参数，包括孔隙、吼道平均半径；根据地质资料获取孔隙度、渗透率、地层倾角、温度、压力等参数值；对地层流体取样，实验室测量流体密度、表面张力。

步骤102，注入气体向高部位运移的动力是气相的浮力，阻力主要来自通过狭窄吼道时的变形阻力，由于气相具有不稳定的特点，在吼道的末端固、液、气三相的表面张力重新平衡时会破坏原有气相的结构，因而通过吼道的过程并不是连续的大段气体，而是以多个小气泡不断与主体分离，又在下一个吼道位置重新并聚的反复过程。所以注入气体能够向上运移的必要条件是气相主体必须满足一定的尺寸，即“临界气相长度”，计算如公式(1)，计算能够产生有效运移的连续气相最小尺寸。

式中：L_c为临界气相长度(m)；σ为气液相之间的界面张(N/cm)，r_p平均孔隙半径(m)，r_t平均吼道半径(m)，ρ_f地层条件下流体混合物的密度(kg/m³)，ρ_g地层条件下气体的密度(kg/m³)，α地层倾角(°)，g重力加速度(m/s²)。

步骤103，实际注入过程中，由于断块油藏倾角比较小，注入气体可能沿着横向扩展，不能沿着倾角走向形成有效的驱动体积。为了提高方案的整体有效性，设计过程还必须考虑一定的有效体积比。对于均质油藏注入气体的波及前缘在平面上呈环形沿着向外扩散，若忽略施工过程中的向上运移过程，至施工结束时波及体积呈规则的圆柱状。如图2所示，为有效体积对应角度计算示意图，由于对称性取平面上的半圆为研究对象，其半径为R，半圆区域可以分为S₁和S₂两个区域，S₁区域由于气体长度均超过了“临界气相长度”为有效区域，S₂为无效区域，此时对应的角度β为有效体积对应角，计算如公式(2)。

式中，β为有效体积对应角(°)，c有效体积比例(无量纲)。

根据设计的气体有效利用效率，利用公式(2)计算满足该有效体积比条件下的最小对应角。

步骤104，将(1)、(2)式的结果代入公式(3)，计算地面条件下的气体体积。计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积，为方案实施提供参考。

式中，V_s注入气体在地面条件下的体积(m³)，P_s地面压力(MPa),T_s地面温度(K)，P_r油藏压力(MPa)，T_r油藏温度(K)，为孔隙度(无量纲)，h为地层平均厚度(m)。

在应用本发明的一具体实施例中，某油井1位于尖灭和断层封闭的小断块油藏，地质储量5.1万吨，可采储量1.53万吨，平均厚度5米，渗透率468.9mD，孔隙度20.9％，泥质含量7.11％，地层温度100℃，压力20MPa，周围无注水井，对应油井普遍能量下降快，为提高能量开展注入氮气开发方案。

(1)油藏物性参数准备，地层流体混合物密度ρ_f＝0.9kg/m³，ρ_g＝0.18kg/m³,平均孔隙半径r_p＝250μm，平均吼道半径r_p＝25μm，地层倾角α＝4.5°，重力加速度g＝9.8m/s²，σ＝0.017N/m，由公式(1)可得临界气相长度为22.3m

(2)设计要求注入气体的有效体积比例c(70％～80％)，根据公式(2)求得最小有效体积对应角β＝46°～54°

(3)地层平均厚度h＝5m,孔隙度地面压力P_s＝0.1MPa,地面温度20℃(T_s＝293K)，油藏压力(P_r＝20MPa)，油藏温度100℃T_r＝373K，根据公式(3)计算地面合理的注入体积是9.8-12.6万方。

实际施工，受到注入压力的限制，该井注入氮气：9.5万方，注气压力18MPa。开井后最高9.1吨/天，初增8.1吨/天，累增油825吨。取得了良好的效果。

Claims (5)

1.断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，其特征在于，该断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法包括：

步骤1，获取油藏的物性参数；

步骤2，计算能够产生有效运移的连续气相最小尺寸，即临界气相长度；

步骤3，计算满足有效体积比条件下的最小对应角；

步骤4，计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积。

2.根据权利要求1所述的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，其特征在于，在步骤1中，通过岩心资料获取油藏微观物性参数，包括孔隙、吼道平均半径；根据地质资料获取孔隙度、渗透率、地层倾角、温度、压力这些物性参数值；对地层流体取样，实验室测量流体密度、表面张力这些物性参数值。

3.根据权利要求1所述的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，其特征在于，在步骤2中，计算临界气相长度的公式为：

$L_c=\frac{2\mathrm{\σ}}{({\mathrm{\ρ}}_f-{\mathrm{\ρ}}_g)gsin\mathrm{\α}}(\frac{1}{r_t}-\frac{1}{r_p}){\left(\frac{r_t}{r_p}\right)}^2---\left(1\right)$

式中：L_c为临界气相长度，m，σ为气液相之间的界面张力，N/cm，r_p平均孔隙半径，m，r_t平均吼道半径，m，ρ_f地层条件下流体混合物的密度，kg/m³，ρ_g地层条件下气体的密度，kg/m³，α地层倾角，°，g重力加速度，m/s²。

4.根据权利要求1所述的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，其特征在于，在步骤3中，对于均质油藏注入气体的波及前缘在平面上呈环形沿着向外扩散，至施工结束时波及体积呈规则的圆柱状，对称性取平面上的半圆为研究对象，半圆区域分为S₁和S₂两个区域，S₁区域由于气体长度均超过了临界气相长度为有效区域，S₂为无效区域，此时对应的角度β为有效体积对应角，计算如公式(2)：

式中，β为有效体积对应角，°，c有效体积比例，无量纲；

根据设计的气体有效利用效率，利用公式(2)计算满足有效体积比条件下的最小对应角。

5.根据权利要求1所述的断块油藏注气形成人工气顶合理注气量预测方法，其特征在于，在步骤3中，计算满足设计要求的注入气体在地面温度和压力条件下的体积的公式为：

式中，V_s注入气体在地面条件下的体积，m³，P_s地面压力，MPa，T_s地面温度，K，P_r油藏压力，MPa，T_r油藏温度，K，为孔隙度，无量纲，h为地层平均厚度，m，L_c为临界气相长度，m，β为有效体积对应角，°。