CN107194067A - 一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法 - Google Patents
一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，包括以下步骤：1)通过实验获取不同渗透率储层与启动压力梯度的定量关系；2)对油藏非均质性进行定量计算；3)数值模拟分区设置；4)对分区后形成的网格进行启动压力梯度赋值，具体地包括：①读取每个网格的渗透率值，根据步骤1)所得到的渗透率与启动压力梯度的关系，对每个网格的启动压力梯度赋值；②设置分区间启动压力梯度，对于某一分区，先赋值流体流出过程产生的启动压力梯度，再赋值流体流入过程产生的启动压力梯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，属于油气开发技术领域。
背景技术
低渗透油田是指储层渗透率低、丰度低、单井产能低的油田。低渗透油气田在我国油气开发中有着重要意义。我国发现的低渗透油气田占到新发现油气藏的一半以上，而低渗透油气田产能建设的规模则占到油气田产能建设规模总量的70％以上，低渗透油气田已经成为油气开发建设的主战场。低渗透油藏开发过程中，由于储层渗透率低，渗流阻力大，难建立有效的注采驱替系统，其渗流规律不符合线性达西定律，导致采出程度低，剩余油富集。引入启动压力梯度的概念来描述低渗透油藏非达西渗流现象，它能够简明扼要地体现低速非达西渗流的特征，有效地指导低渗透储层的开发实践。因此在低渗透油藏开发指标预测和剩余油分布规律研究过程中要求定量表征启动压力梯度，但目前油藏数值模拟商业软件中未考虑该参数的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，包括以下步骤：1)通过实验获取不同渗透率储层与启动压力梯度的定量关系；2)对油藏非均质性进行定量计算，具体地，如果油藏为未开发油藏，则计算储层非均质性因子R，如果油藏为已开发油藏且有剩余油待挖潜，则计算油藏非均质性综合表征因子C；3)数值模拟分区设置：对于未开发油藏，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0而小于等于0.3，则采用下述的分区方法一，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0.3而小于1，则采用下述的分区方法二；对于有剩余油待挖潜的已开发油藏，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于0而小于等于1，则采用下述的分区方法二，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于1而小于2，则采用下述的分区方法三：分区方法一：将相邻网格设置不同的分区编号；分区方法二：分区编号按照岩性设定，同一种岩性采用相同分区；分区方法三：将每个网格单独设置为一个分区；4)对分区后形成的网格进行启动压力梯度赋值，具体地包括：①读取每个网格的渗透率值，根据步骤1)所得到的渗透率与启动压力梯度的关系，对每个网格的启动压力梯度赋值；②设置分区间启动压力梯度，对于某一分区，先赋值流体流出过程产生的启动压力梯度，再赋值流体流入过程产生的启动压力梯度。
所述步骤2)中，R和C的计算过程如下：
①计算渗透率变异系数VK，计算方法如(1)式：
其中：
式中：VK表示渗透率变异系数，具体指某一层段中渗透率标准偏差与平均渗透率的比值；δ表示标准偏差；表示平均渗透率值；i表示取值为1,2,…,N的变量数；N表示总样品数；Ki'表示单个样品或相对均质段渗透率值；
②计算层间非均质性因子Vzi，计算方法如(2)式：
式中：n表示储层纵向分层数；hi表示各储层碾平厚度；
其中，各层储层厚度hi采用极差正规化法，变换后数据量纲统一，且变换后变量间相关程度不变；
③计算储层非均质性因子R，计算方法如(3)式：
④计算流体分布非均质性因子S，计算方法如(4)式：
式中：Oi表示每个网格含油饱和度值；
⑤计算油藏非均质性综合表征因子C，计算方法如(5)式：
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提供了一套技术方法，使在低渗透油藏数值模拟中考虑启动压力梯度的影响成为可能。2、本发明利用商业软件和编程语言分别实现了启动压力梯度的等效表征和参数定量设置，提高了低渗透油藏开发指标预测精度和对剩余油分布规律的精准描述。3、本发明给出了定量化、可操作的技术方法和实施步骤。4、本发明不仅适用于低渗透油田开发研究领域，还可以供其它与启动压力梯度现象有关的研究领域使用和参考，例如稠油油藏、致密气藏等相关研究领域。
附图说明
图1是启动压力梯度与渗透率的定量关系曲线；
图2是对油藏非均质性进行定量计算的流程示意图；
图3是分区方法一的分区设置示意图；其中，图(a)表示层内分区设置，图(b)表示层间分区设置；
图4是分区方法二的分区设置示意图；其中，图(a)表示层内分区设置，图(b)表示层间分区设置；
图5是分区方法三的分区设置示意图；其中，图(a)表示层内分区设置，图(b)表示层间分区设置；
图6是分区间启动压力梯度赋值示意图；其中，图(a)表示层内赋值过程，图(b)表示层间赋值过程。
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。
本发明一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，包括以下步骤：
1)通过实验获取不同渗透率储层与启动压力梯度的定量关系。
具体可采用压差-流量法，其基本原理是：在不同驱替压差稳定后，测量流体通过岩心的流量，绘制流量与压力梯度关系图，回归曲线求出启动压力梯度(如图1所示)。实验的具体步骤包括：①在索氏抽提器中，利用体积比为1：3的酒精苯溶液对实验所用岩样抽提7d，当从虹吸管流出的溶液呈无色透明后，取出岩样，等待岩样中的有机溶剂挥发干净后，在105℃的条件下，恒温烘48h，取出岩样放入干燥器中，冷却至室温，称取岩样质量，测定岩样的直径、长度、孔隙度和渗透率等基础数据。②建立束缚水饱和度，在束缚水饱和度下，测定启动压力梯度。上述所有步骤均在室温(25℃±1℃)条件下完成。
2)对油藏非均质性进行定量计算(如图2所示)，如果油藏为未开发油藏，则计算储层非均质性因子R，如果油藏为已开发油藏且有剩余油待挖潜，则计算油藏非均质性综合表征因子C。下面分别给出R和C的计算过程：
①计算渗透率变异系数VK，计算方法如(1)式：
其中：
式中：VK表示渗透率变异系数，具体指某一层段中渗透率标准偏差与平均渗透率的比值；δ表示标准偏差；表示平均渗透率值；i表示取值为1,2,…,N的变量数；N表示总样品数；Ki'表示单个样品或相对均质段渗透率值。
②计算层间非均质性因子Vzi，计算方法如(2)式：
式中：n表示储层纵向分层数；hi表示各储层碾平厚度；
其中，各层储层厚度hi采用极差正规化法，变换后数据量纲统一，且变换后变量间相关程度不变。
③计算储层非均质性因子R，计算方法如(3)式：
④计算流体分布非均质性因子S，计算方法如(4)式：
式中：Oi表示每个网格含油饱和度值；S值越大，非均质越严重。一般1<S≤3为非均质性较弱，5>S>3为非均质性较强。
⑤计算油藏非均质性综合表征因子C，计算方法如(5)式：
C值越大，非均质越严重。一般0<C≤1为非均质性较弱，2>C>1为非均质性较强。
3)数值模拟分区设置：对于未开发油藏，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0而小于等于0.3，则采用下述的分区方法一，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0.3而小于1，则采用下述的分区方法二；对于有剩余油待挖潜的已开发油藏，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于0而小于等于1，则采用下述的分区方法二，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于1而小于2，则采用下述的分区方法三：
分区方法一：将相邻网格设置不同的分区编号。例如，对于单层的分区编号可采用1，2交错设置(如图3所示)。该方法总分区数较少，且数值模拟运算速度快，分区方式灵活简易。该方法适用于非均质性较弱的储层。
分区方法二：分区编号按照岩性设定，同一种岩性采用相同分区。例如，储层有6种岩性，则分区总数为6。该方法适用于非均质性较强且岩性复杂的储层。
分区方法三：将每个网格单独设置为一个分区。例如，储层网格总数为300，则分区数亦为300。由于该方法总分区较多，因此数值模拟运算速度较慢，但剩余油分布的预测精度更高。该方法适用于非均质性严重的储层。
分区后，流动单元个数与非均质性数学表达式：
式中：NA表示总流动单元个数；nx、ny、nz分别为X、Y、Z方向网格个数；nw表示油藏岩性个数。
4)对分区后形成的网格进行启动压力梯度赋值，具体过程如下：
①读取每个网格的渗透率值，根据步骤1)所得到的渗透率与启动压力梯度的关系，对每个网格的启动压力梯度赋值。
由于数值模拟软件中需输入该网格门槛压力值，因此需将启动压力梯度转换为门槛压力值，可根据不同方向网格尺寸DX、DY、DZ转换。例如，X方向门槛压力值＝启动压力梯度×网格尺寸DX。
②设置分区间启动压力梯度，数值模拟模型中，每个分区的启动压力数值是唯一的，但每个分区与其它相邻分区之间既有流体的流入过程，亦有流出过程。因此，应设置双向的启动压力梯度。具体设置方法如下：假定两个相邻分区编号分别为1和2，对于分区1的启动压力梯度设置，首先应赋值流出过程产生的启动压力梯度，即分区1→分区2的启动压力梯度；同样，对于流体流入分区1时产生的启动压力梯度，应对分区2→分区1的启动压力梯度进行赋值，但两次启动压力梯度的赋值均为分区1的启动压力梯度值。
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 (2)
1.一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，包括以下步骤：
1)通过实验获取不同渗透率储层与启动压力梯度的定量关系；
2)对油藏非均质性进行定量计算，具体地，如果油藏为未开发油藏，则计算储层非均质性因子R，如果油藏为已开发油藏且有剩余油待挖潜，则计算油藏非均质性综合表征因子C；
3)数值模拟分区设置：对于未开发油藏，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0而小于等于0.3，则采用下述的分区方法一，如果计算得到的储层非均质性因子R大于0.3而小于1，则采用下述的分区方法二；对于有剩余油待挖潜的已开发油藏，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于0而小于等于1，则采用下述的分区方法二，如果计算得到的油藏非均质性综合表征因子C大于1而小于2，则采用下述的分区方法三：
分区方法一：将相邻网格设置不同的分区编号；
分区方法二：分区编号按照岩性设定，同一种岩性采用相同分区；
分区方法三：将每个网格单独设置为一个分区；
4)对分区后形成的网格进行启动压力梯度赋值，具体地包括：①读取每个网格的渗透率值，根据步骤1)所得到的渗透率与启动压力梯度的关系，对每个网格的启动压力梯度赋值；②设置分区间启动压力梯度，对于某一分区，先赋值流体流出过程产生的启动压力梯度，再赋值流体流入过程产生的启动压力梯度。
2.如权利要求1所述的一种低渗透油藏数值模拟中启动压力梯度等效表征方法，其特征在于：所述步骤2)中，R和C的计算过程如下：
①计算渗透率变异系数VK，计算方法如(1)式：
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其中：
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<mi>N</mi>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
式中：VK表示渗透率变异系数，具体指某一层段中渗透率标准偏差与平均渗透率的比值；δ表示标准偏差；表示平均渗透率值；i表示取值为1,2,…,N的变量数；N表示总样品数；K′i表示单个样品或相对均质段渗透率值；
②计算层间非均质性因子Vzi，计算方法如(2)式：
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中：n表示储层纵向分层数；hi表示各储层碾平厚度；
其中，各层储层厚度hi采用极差正规化法，变换后数据量纲统一，且变换后变量间相关程度不变；
<mrow>
<msub>
<mi>h</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mrow>
<msub>
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<mi>i</mi>
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③计算储层非均质性因子R，计算方法如(3)式：
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
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</mrow>
④计算流体分布非均质性因子S，计算方法如(4)式：
<mrow>
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<mo>-</mo>
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</mrow>
</mrow>
式中：Oi表示每个网格含油饱和度值；
⑤计算油藏非均质性综合表征因子C，计算方法如(5)式：
<mrow>
<mi>C</mi>
<mo>=</mo>
<mi>S</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mo>=</mo>
<mfrac>
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2
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