CN107578342B - 一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法 - Google Patents

一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法 Download PDF

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CN107578342B CN201710580059.6A CN201710580059A CN107578342B CN 107578342 B CN107578342 B CN 107578342B CN 201710580059 A CN201710580059 A CN 201710580059A CN 107578342 B CN107578342 B CN 107578342B
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Abstract

本次发明公开了一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,针对低渗、低产井产入产出特征,结合低渗油藏的流入动态特征、间开井井筒液面变化规律及泵效分析,基于地层供液能力和泵抽汲能力之间的关系,建立了地层流入动态模型和井筒流出动态模型,通过耦合参数井底流压与泵效完成耦合模型的建立,在以上基础上建立了计算机求解模型,穷举法对低渗渗透油藏油井间歇开采工作制度确定方法进行优选。该方法能够准确描述低渗透油藏渗流规律,间开过程实现井底流压和泵效实时动态变化,实现准确量化间开界限,穷举法优选精度较高,程序计算高效。

Description

一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选 方法
技术领域
本发明属于低渗透油藏间歇开采技术领域,尤其涉及一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法。
背景技术
开井生产井筒液面不断下降和关井恢复井筒液面不断上升两个基本过程是间歇开采油井的两个基本工作制度。通过确定井筒内动液面的变化区间和间歇开采的周期完成油间歇开采工作制度建立。通过对动液面变化范围以及间歇开采周期的优化进而对整个间歇开采工作制度进行优选。
由于国外油藏与国内油藏差异较大,国外多是高渗储层,对于间歇开采工作制度的研究非常少。1987年国外专家樊掌信从理论上分析了对于低渗透油藏,由于产能低下,为了平衡地层流入与井筒流出两个过程而采取间歇式开采方式生产。
越来越多的低渗透油藏被探明,我国也对低渗透油藏的勘探开发加大了力度,因此到目前为止,有许多国内的专家学者从事低渗透储层的开发研究,进而也形成了一套比较完善的开发措施和理论。
熊友明于1995年,地层流入动态采用vogel方程进行描述,通过物质平衡方程以及井筒体积平衡,建立了相关数学模型,完成了间歇开采抽油的计算,并编制了软件,通过现场实际数据对比,计算结果准确度较高,不仅为中后期油田的开发提供理论指导,也为后期间歇开采工作制度的发展建立了基础。
周代余于2003年,基本沿用了熊友明的理论思想,通过经济极限参数进行了间歇开采边界条件的划定,并编制软件,通过数值解法龙格库塔法进行了模型的求解,对计算结果进行了分析,整体流入动态变化曲线与流出动态相互衔接,证明了模型的正确性,最后确定了目标抽汲参数,完成了间歇开采的理论设计。
马华丽于2004年,通过分析井底流压的不稳地变化会对产能的计算带来极大的干扰,尽管有稳定条件和不稳定条件下的两种计算方法,但都不能准确计算产能,最后通过研究间歇开采,借鉴其井底流压的变化,提出了解释间歇开采生产参数的新方法。
张麦云于2005年,通过试井理论,试井资料以及试井恢复曲线,对间歇开采做了研究,最后建立了基于试井理论的间歇开采工作制度。之后,贺永军等通过现场实际仪器检测,发现对于低效油井生产过程,示功图明显不完整,即地层供液不足,泵从不满系数较大,造成泵空抽严重,极大的浪费资源,因而,通过改变不同的开井时间,对比示功图,寻找最佳的开井时间,简单的建立了基本的间歇开采工作制度。之后,吴敬轩等通过划定不同泵起抽动液面和停抽动液面高度,制定不同的间歇开采工作制度并通过实际现场数据进行对比分析,完成了相关经济参数的优化。
李婧于2013年,研究了超低渗透油藏的相关渗流规律,结合目标区块地质参数完成了低渗透油藏流入动态方程建立,并且研究了泵效相关理论,通过首先确定合理井筒动液面区间范围,进而计算每种方案损液率,优选出最佳间歇开采工作制度。
熊立新于2014年,认为随着油田的不断开发,部分地区的孔隙结构逐渐变差,导致单井产能降低,造成资源浪费,因此间歇开采可以对于低渗透油田的开发起着决定性作用。结合大庆油田现场实际数据,通过现场改变不同的开井时间和关井时间建立间歇开采工作制度,提高了泵效,进而达到节能开发。
李松岑于2014年,通过对泵效与沉没度的研究,结合井筒动液面变化规律,得到计算最小沉没度的方法,并且通过相关经济参数对间歇开采时的动液面界限进行了约束,进而得到合理井筒动液面区间范围。最后进行了相关实例验证分析。
尽管很多专家学者完成了间歇开采工作制度的建立,但建立方法不够准确,流入动态方程普遍采用通用vogel方程或一些简化产能公式,不能准确描述低渗透油藏渗流规律;间开过程不能实现井底流压和泵效实时动态变化;间开范围通过定性分析或经济极限划定一个上界或下界,缺乏合理性,不能准确量化确定间开界限。本发明针对低渗、低产井产入产出特征,结合低渗油藏流入动态特征、间开井井筒液面变化规律及泵效分析,基于地层供液能力和泵抽汲能力之间关系,建立地层流入和井筒流出耦合模型,低渗透油藏流入动态,综合考虑应力敏感、供给半径、原油粘度以及启动压力梯度,能够真实反映低渗储层流体渗流规律,井筒流出动态基于泵效与沉没度变化规律,采用经验法拟合数学表达式,拟合程度较高;耦合参数井底流压及泵效实时动态变化,所建立间歇开采耦合模型依次经油藏类参数敏感分析、工艺参数以及经济参数最优化三个步骤,完成目标区块间歇开采工作制度最优化。
发明内容
本发明提供了一种数据来源广、便于统一判断、多解性弱、可操作性强的间开工作制度优选方法,可应用于各种低渗透油藏,快速准确高效的优化出目标油藏最优的间开工作制度。
本发明实施例是这样实现的,一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,该方法主要包括以下步骤:
1)首先收集应用油田的地质参数、流体参数及抽油泵相关参数,对这些参数进行统计分析;
2)建立具有最大产量点低渗透油藏流入动态模型,模型针对低渗透油藏渗流机理,综合考虑表皮系数、启动压力梯度、应力敏感、原油粘度以及含水率的影响;
3)通过井筒环空体积平衡原理,建立低渗透油藏开井生产时的井筒流出动态方程及低渗透油藏关井恢复时地层流入量与井筒动液面数学表达式,使用经验法公式拟合,完成泵效与沉没度数学表达式的建立;
4)通过耦合参数井底流压和泵效,将低渗透油藏间歇开采开井生产模型和低渗透油藏间歇开采关井恢复模型耦合,最终建立低渗透油藏间歇开采耦合模型,通过四阶龙格库塔法数值迭代求解,得到间开区间开井生产时间,以及关井恢复时间,完成低渗透油藏间歇开采工作制度的建立;
5)分别通过油藏类参数敏感分析、工艺参数最优化以及经济参数最优化三个步骤,使用Visual Basic程序设计语言穷举法,最终完成目的区块间歇开采工作制度优选;
所述步骤2)中建立具有最大产量点低渗透油藏流入动态模型的过程为:
首先建立油井产油量方程通式,方程建立条件为地层均质,边界条件封闭,储层为低渗透储层,则其平面径向流通式为:
Figure GDA0002503022990000051
式中,qo为日产油量,cm3/s;K为岩心渗透率,μm2;Kro为油相相对渗透率,无量纲;μo为油相粘度,mPa·s;Bo为原油体积系数,无量纲;h 为油层厚度,cm;re为供给半径,cm;rw为井筒半径,cm;pr为平均地层压力,105Pa;pwf为井底流压,105Pa;S为表皮系数,无量纲;
对于低渗透油藏启动压力梯度与地层渗透率呈幂函数关系;应力敏感与压力呈幂函数关系;原油粘度在高于饱和压力时与压力呈线性规律,低于饱和压力时呈负幂增长规律,其表达式分别如式(2)至式(4)所示:
Figure GDA0002503022990000052
Figure GDA0002503022990000053
Figure GDA0002503022990000054
式中,G为启动压力梯度,103Pa/cm;C1,C2通过实验曲线回归,与目标区块储层物性相关,常数;αk为应力敏感系数,无量纲;a,b通过现场实验测定得到,常数;m,n通过现场实验测定得到,常数;Pb为饱和压力,105Pa;
对于低渗透油藏,间歇开采整个过程井底流压是动液面高度和时间的关系式,因此其高于饱和压力和低于饱和压力时低渗透油藏流入动态方程分别如式(5)和式(6)所示:
Figure GDA0002503022990000061
Figure GDA0002503022990000062
(6)式中,H为动液面高度,m;t为时间,h;
在实际油井生产过程中,随着井底流压不断减小,当小于饱和压力时,储层中的流体会产生油气水三个相流动,为了描述其中的油相和液相的流动,引入了相对流动能力;式(7)定义为油相相对流动能力;式(8)定义为液相相对流动能力,其表达式如下:
Figure GDA0002503022990000063
Figure GDA0002503022990000064
Figure GDA0002503022990000065
式中,Mo为油相相对流动能力,无量纲;ML为液相相对流动能力,无量纲;R为生产气油比,m3/t;α为气体溶解系数,m3/(t·MPa);Co为原油压缩系数,MPa-1;Z为天燃气偏差系数,无量纲;Tsc为临界温度,K;Psc为临界压力,MPa;fw为含水率,%;T为油藏温度,K;
因此用式(5)描述低渗透油藏低于饱和压力时的流入动态并不准确,其需要考虑油相和液相的相对流动能力,通过式(7)完成流入动态方程的校正:
Figure GDA0002503022990000071
式(10)即为低渗透油藏流入动态方程,该式能够将地层表皮系数、应力敏感系数、地层含水率,启动压力梯度、高于饱和压力和低于饱和压力时的原油粘度,以及在低于饱和压力时的油相与液相相对流动能力全部考虑进来,使得该公式更加符合低渗透油藏的流入动态规律。
进一步地,如上所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,所述步骤1)中收集的应用油田的地质参数、流体参数及抽油泵相关参数包含低渗透油藏间开工作制度优选所需的基本油藏参数,具体为供给半径;井筒半径;表皮系数;应力敏感系数;平均地层压力;原油体积系数;启动压力梯度;油相相对渗透率;有效厚度;原油密度;重力加速度;回归系数a;回归系数b;回归系数n;气体溶解系数;原油压缩系数;气体偏差系数;临界温度;临界压力;井底温度;目前含水率;井深;套压;岩心渗透率;饱和压力;地层静液面高度;泵挂深度;套管外径;泵径;抽油泵冲程;抽油泵冲次;一级杆径;二级杆径;一级杆长;二级杆长。
进一步地,如上所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,步骤3)中基于井筒环空体积平衡原理,建立低渗透油藏开井生产时的井筒流出动态方程及低渗透油藏关井恢复时地层流入量与井筒动液面数学表达式,使用经验法公式拟合,完成泵效与沉没度数学表达式的建立;
通过对低渗透油藏实际生产数据拟合,得到沉没度泵效关系曲线以及拟合函数式:
Q=Q=1440fpSnη(H,t) (11)
式(11)中,Q为开井生产泵采出量,m3/h;Q为泵实际排量,m3/d;η为泵效,%;fp为柱塞横截面积,m2;S为光杆冲程,m;n为冲次,min-1
进一步地,如上所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,步骤4)中根据体积平衡原理,环空系统中流体体积变化量等于流入、流出该系统的流体体积之差,由此得到低渗透油藏间歇开采开井生产关系式:
Figure GDA0002503022990000081
关井恢复关系式:
Figure GDA0002503022990000082
通过对式(12)、式(13)变形积分,便可得到低渗透油藏间歇开采周期即开井生产时间与关井恢复时间的计算表达式:
Figure GDA0002503022990000083
Figure GDA0002503022990000084
式中,Q为单位时间低渗透油藏地层流入量,m3/h;Q为单位时间井筒流出量,m3/h;t为间歇开采开井生产时间,h;t为间歇开采关井恢复时间,h;h1、h2为开井生产关井恢复井筒动液面变化范围,m;
开井生产阶段与关井恢复阶段模型的耦合,主要通过井底流压与泵效两个参数进行相互衔接,这两个参数即模型耦合参数,都为时间t及环空动液面高度H的函数;
因此可得低渗透油藏间歇开采开井生产阶段,高于饱和压力其耦合模型为:
Figure GDA0002503022990000091
低于饱和压力其耦合模型为:
Figure GDA0002503022990000092
低渗透油藏间歇开采关井恢复阶段,高于饱和压力其耦合模型为:
Figure GDA0002503022990000093
低于饱和压力其耦合模型为:
Figure GDA0002503022990000094
耦合模型边界条件,开井生产阶段:
Figure GDA0002503022990000095
关井恢复阶段:
Figure GDA0002503022990000101
式中,t1,t2分别为开关井时间,h;H1,H2分别为间开动液面界限,m。
进一步地,如上所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,步骤5)中分别通过油藏类参数敏感分析、工艺参数最优化以及经济参数最优化三个步骤,使用Visual Basic程序设计语言穷举法,最终完成目的区块间歇开采工作制度优选;
工作制度优化首先针对模型参数进行分析,通过已建立的流入动态模型敏感参数分析,选取敏感参数,针对一类油藏参数,进行调整其数值,通过模型运算,分析敏感参数值的大小对低渗透油藏间歇开采动液面、月累计产液量的影响幅度,此类优化即为油藏类参数分析;
间歇开采最重要的优化是确定最优的间歇开采动液面上下界限,启抽动液面到停抽动液面的开井时间即为最优开井生产周期,停抽动液面到启抽动液面的关井恢复时间即为最优关井恢复周期;通过将地层静液面深度与泵挂深度区间范围内等分,得到n个不同的间开区间,在地层静液面和泵挂深度范围内进行遍历循环比较,通过Visual Basic程序设计语言穷举法优化出最优的间歇开采动液面上下界限及相应的开井生产时间、关井恢复时间,此类优化即为工艺参数优化。
本发明的优点和积极效果:①数据来源广、便于统一判断、多解性弱、可操作性强的间开工作制度优选方法,可应用于各种低渗透油藏,快速准确高效的优化出目标油藏最优的间开工作制度。②基于模型耦合所建立的间歇开采工作制度能够准确描述低渗透油藏渗流规律。③间开过程实现井底流压和泵效实时动态变化,能够准确量化间开区间。④首次采用穷举法完成间开工作制度的优选,计算效率高,优选结果精度高。⑤首次通过经济参数优化,确定最优的间歇开采时刻,对开采成本做了进一步节省。
附图说明
图1是本发明实施例提供的X井流入动态曲线;
图2是本发明实施例提供的间歇开采井筒流出动态示意图;
图3是本发明实施例提供的低渗透油藏沉没度与泵效关系曲线;
图4是本发明实施例提供的排出量与动液面关系曲线;
图5是本发明实施例提供的间开区间划分示意图;
图6是本发明实施例提供的间开流入采出量随动液面变化关系曲线;
图7是本发明实施例提供的泵效与沉没度关系曲线;
图8是本发明实施例提供的井筒动液面随时间变化曲线;
图9是本发明实施例提供的地层流入量随时间变化曲线;
图10是本发明实施例提供的井底流压随时间变化曲线;
图11是本发明实施例提供的泵采出量随时间变化曲线
图12是本发明实施例提供的泵效随时间变化曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
综合分析现有的低渗透油藏间歇开采工作制度确定方法,目前技术建立方法不够准确,流入动态方程普遍采用通用vogel方程或一些简化产能公式,不能准确描述低渗透油藏渗流规律;间开过程不能实现井底流压和泵效实时动态变化;间开范围通过定性分析或经济极限划定一个上界或下界,缺乏合理性,不能准确量化确定间开界限。针对这种状况,本发明实施例提供了一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法。
其具体的技术方案为:①首先收集应用油田的地质参数、流体参数及抽油泵相关参数,对这些参数进行统计分析,方便后续模型的输入计算;②建立具有最大产量点低渗透油藏流入动态模型,模型针对低渗透油藏渗流机理,综合考虑表皮系数、启动压力梯度、应力敏感、原油粘度以及含水率等因素的影响,能够真实反映流体渗流规律;③通过井筒环空体积平衡原理,建立低渗透油藏开井生产时的井筒流出动态方程及低渗透油藏关井恢复时地层流入量与井筒动液面数学表达式,使用经验法公式拟合,完成泵效与沉没度数学表达式的建立;④通过耦合参数井底流压和泵效,将低渗透油藏间歇开采开井生产模型和低渗透油藏间歇开采关井恢复模型耦合,最终建立低渗透油藏间歇开采耦合模型,通过四阶龙格库塔法数值迭代求解,得到间开区间开井生产时间,以及关井恢复时间,完成低渗透油藏间歇开采工作制度的建立;⑤分别通过油藏类参数敏感分析、工艺参数最优化以及经济参数最优化三个步骤,使用Visual Basic程序设计语言穷举法,最终完成目的区块间歇开采工作制度优选。
计算实例,低渗透油藏某口井基础数据分别为:供给半径100m;井筒半径0.108m;表皮系数0.1;应力敏感系数0.01;平均地层压力17MPa;原油体积系数1.32;启动压力梯度0.001MPa/m;油相相对渗透率0.7;有效厚度5.47m;原油密度0.87g/cm3;重力加速度9.8m/s2;回归系数a取2;回归系数b取10;回归系数n取-2;回归系数m取1000;气体溶解系数5.14m3/(t·MPa);原油压缩系数9.6×10-4MPa-1;气体偏差系数1;临界温度 293.15K;临界压力0.101325MPa;井底温度376K;目前含水率0.6;井深2116m;套压0.2MPa;岩心渗透率2×10-3μm2;饱和压力8MPa;地层静液面高度1616m;泵挂深度1200m;套管外径139.7mm;泵径38mm;抽油泵冲程4.2m;抽油泵冲次4次/分钟;一级杆径19mm;二级杆径22mm;一级杆长818m;二级杆长382m。
按照上述技术实施方案进行实例计算,验证本发明的正确性,通过将地层静液面深度与泵挂深度区间范围内等分,得到n个不同的间开区间,在地层静液面和泵挂深度范围内进行遍历循环比较,通过程序穷举法优化出最优的间歇开采动液面上下界限及相应的开井生产时间、关井恢复时间。
设定n停抽值确定遍历循环停抽位置个数,n启抽值确定遍历循环启抽位置个数,h为静液面深度,h为泵挂深度。当n停抽=2;n启抽=5时,即停抽位置两个,即泵挂深度处,启抽位置10个,间开区间总方案数N为15,间开区间如图5所示:
依次类推,n停抽与n启抽的值设定足够大,即可遍历地层静液面与泵挂深度范围内所有间开方案,其计算结果如表1所示。
表1 不同间开方案下的最优解
Figure GDA0002503022990000131
Figure GDA0002503022990000141
从表1可以看出,通过遍历计算,最终优化出该油藏条件下,最优间开区间为[1037m,1010m],开井生产周期为3小时,关井恢复周期为7小时,月累计产液量112m3;在不同n停抽和n启抽下,最优间开停抽动液面从逐渐从泵挂深度向上移动,最终移动至1010m附近达到目标油藏条件下最优停抽动液面位置(见图6),此位置,沉没度为94m,结合图7泵效与沉没度关系曲线可以看出,继续生产下去,泵效会快速降低,此时就应当关井恢复油套环空中的液面了。
任取其中一套遍历方案,得到其一个间开周期内动态参数的实时变化,开井生产和关井恢复两个过程变化规律相辅相成相互影响,符合实际,如图8、图9、图10、图11、图12所示。
通过改变不同泵挂深度,程序遍历计算,最终优化出不同泵挂深度下对应的最优间开参数如表2所示。
表2 不同泵挂深度下间开参数
th
Figure GDA0002503022990000142
Figure GDA0002503022990000151
从表2可以看出,在不同泵挂深度下,程序优化出的最优间开工作制度都能够满足不仅不影响月累计产液量,反而能够提高月产液量,与连续抽油相比,生产时间得到最大节省,达到节能降耗的目的,持续开采会减少抽油泵生产寿命,检泵次数增加,通过间歇开采可以有效增加抽油泵使用寿命,大大减少作业成本。
在泵挂深度1200m时,最终优化出该油藏条件下,最优间开区间 [1037m,1010m],开井生产周期3小时,关井恢复周期7小时,月累计产液量112m3,连续抽油月产液量109m3,则月开井时间216小时,关井504 小时,与连续抽油时间节省504小时,目前油价50美元/桶,汇率6.9026 人民币/美元。
则与连续抽油相比,单井月度液量提高2.8%;单井耗电量降低70%;单井月增油利润7558元;单井月电费节省利润3326元;延长检泵周期产生利润3万余元。综合分析,针对该低渗透油藏,优化出的间开工作制度,经济、高效、可行。最终确定出间歇开采工作制度如表3所示:
表3 间歇开采工作制度设计结果表
Figure GDA0002503022990000152
Figure GDA0002503022990000161
以上所述仅为本发明的一个简单实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)首先收集应用油田的地质参数、流体参数及抽油泵相关参数,对这些参数进行统计分析;
2)建立具有最大产量点低渗透油藏流入动态模型,模型针对低渗透油藏渗流机理,综合考虑表皮系数、启动压力梯度、应力敏感、原油粘度以及含水率的影响;
3)通过井筒环空体积平衡原理,建立低渗透油藏开井生产时的井筒流出动态方程及低渗透油藏关井恢复时地层流入量与井筒动液面数学表达式,使用经验法公式拟合,完成泵效与沉没度数学表达式的建立;
4)通过耦合参数井底流压和泵效,将低渗透油藏间歇开采开井生产模型和低渗透油藏间歇开采关井恢复模型耦合,最终建立低渗透油藏间歇开采耦合模型,通过四阶龙格库塔法数值迭代求解,得到间开区间开井生产时间,以及关井恢复时间,完成低渗透油藏间歇开采工作制度的建立;
5)分别通过油藏类参数敏感分析、工艺参数最优化以及经济参数最优化三个步骤,使用Visual Basic程序设计语言穷举法,最终完成目的区块间歇开采工作制度优选;
所述步骤2)中建立具有最大产量点低渗透油藏流入动态模型的过程为:
首先建立油井产油量方程通式,方程建立条件为地层均质,边界条件封闭,储层为低渗透储层,则其平面径向流通式为:
Figure FDA0002503022980000021
式中,qo为日产油量,cm3/s;K为岩心渗透率,μm2;Kro为油相相对渗透率,无量纲;μo为油相粘度,mPa·s;Bo为原油体积系数,无量纲;h为油层厚度,cm;re为供给半径,cm;rw为井筒半径,cm;pr为平均地层压力,105Pa;pwf为井底流压,105Pa;S为表皮系数,无量纲;
对于低渗透油藏启动压力梯度与地层渗透率呈幂函数关系;应力敏感与压力呈幂函数关系;原油粘度在高于饱和压力时与压力呈线性规律,低于饱和压力时呈负幂增长规律,其表达式分别如式(2)至式(4)所示:
Figure FDA0002503022980000022
Figure FDA0002503022980000023
Figure FDA0002503022980000024
式中,G为启动压力梯度,103Pa/cm;C1,C2通过实验曲线回归,与目标区块储层物性相关,常数;αk为应力敏感系数,无量纲;a,b通过现场实验测定得到,常数;m,n通过现场实验测定得到,常数;Pb为饱和压力,105Pa;
对于低渗透油藏,间歇开采整个过程井底流压是动液面高度和时间的关系式,因此其高于饱和压力和低于饱和压力时低渗透油藏流入动态方程分别如式(5)和式(6)所示:
Figure FDA0002503022980000025
Figure FDA0002503022980000031
(6)式中,H为动液面高度,m;t为时间,h;
在实际油井生产过程中,随着井底流压不断减小,当小于饱和压力时,储层中的流体会产生油气水三个相流动,为了描述其中的油相和液相的流动,引入了相对流动能力;式(7)定义为油相相对流动能力;式(8)定义为液相相对流动能力,其表达式如下:
Figure FDA0002503022980000032
Figure FDA0002503022980000033
Figure FDA0002503022980000034
式中,Mo为油相相对流动能力,无量纲;ML为液相相对流动能力,无量纲;R为生产气油比,m3/t;α为气体溶解系数,m3/(t·MPa);Co为原油压缩系数,MPa-1;Z为天燃气偏差系数,无量纲;Tsc为临界温度,K;Psc为临界压力,MPa;fw为含水率,%;T为油藏温度,K;
因此用式(5)描述低渗透油藏低于饱和压力时的流入动态并不准确,其需要考虑油相和液相的相对流动能力,通过式(7)完成流入动态方程的校正:
Figure FDA0002503022980000041
式(10)即为低渗透油藏流入动态方程,该式能够将地层表皮系数、应力敏感系数、地层含水率,启动压力梯度、高于饱和压力和低于饱和压力时的原油粘度,以及在低于饱和压力时的油相与液相相对流动能力全部考虑进来,使得该公式更加符合低渗透油藏的流入动态规律。
2.如权利要求1所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,其特征在于,所述步骤1)中收集的应用油田的地质参数、流体参数及抽油泵相关参数包含低渗透油藏间开工作制度优选所需的基本油藏参数,具体为供给半径;井筒半径;表皮系数;应力敏感系数;平均地层压力;原油体积系数;启动压力梯度;油相相对渗透率;有效厚度;原油密度;重力加速度;回归系数a;回归系数b;回归系数n;气体溶解系数;原油压缩系数;气体偏差系数;临界温度;临界压力;井底温度;目前含水率;井深;套压;岩心渗透率;饱和压力;地层静液面高度;泵挂深度;套管外径;泵径;抽油泵冲程;抽油泵冲次;一级杆径;二级杆径;一级杆长;二级杆长。
3.如权利要求1所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,其特征在于,步骤3)中基于井筒环空体积平衡原理,建立低渗透油藏开井生产时的井筒流出动态方程及低渗透油藏关井恢复时地层流入量与井筒动液面数学表达式,使用经验法公式拟合,完成泵效与沉没度数学表达式的建立;
通过对低渗透油藏实际生产数据拟合,得到沉没度泵效关系曲线以及拟合函数式:
Q=Q=1440fpSnη(H,t) (11)
式(11)中,Q为开井生产泵采出量,m3/h;Q为泵实际排量,m3/d;η为泵效,%;fp为柱塞横截面积,m2;S为光杆冲程,m;n为冲次,min-1
4.如权利要求1所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,其特征在于,步骤4)中根据体积平衡原理,环空系统中流体体积变化量等于流入、流出该系统的流体体积之差,由此得到低渗透油藏间歇开采开井生产关系式:
Figure FDA0002503022980000051
关井恢复关系式:
Figure FDA0002503022980000052
通过对式(12)、式(13)变形积分,便可得到低渗透油藏间歇开采周期即开井生产时间与关井恢复时间的计算表达式:
Figure FDA0002503022980000053
Figure FDA0002503022980000054
式中,Q为单位时间低渗透油藏地层流入量,m3/h;Q为单位时间井筒流出量,m3/h;t为间歇开采开井生产时间,h;t为间歇开采关井恢复时间,h;h1、h2为开井生产关井恢复井筒动液面变化范围,m;
开井生产阶段与关井恢复阶段模型的耦合,主要通过井底流压与泵效两个参数进行相互衔接,这两个参数即模型耦合参数,都为时间t及环空动液面高度H的函数;
因此可得低渗透油藏间歇开采开井生产阶段,高于饱和压力其耦合模型为:
Figure FDA0002503022980000061
低于饱和压力其耦合模型为:
Figure FDA0002503022980000062
低渗透油藏间歇开采关井恢复阶段,高于饱和压力其耦合模型为:
Figure FDA0002503022980000063
低于饱和压力其耦合模型为:
Figure FDA0002503022980000064
耦合模型边界条件,开井生产阶段:
Figure FDA0002503022980000065
关井恢复阶段:
Figure FDA0002503022980000071
式中,t1,t2分别为开关井时间,h;H1,H2分别为间开动液面界限,m。
5.如权利要求1所述的基于模型耦合穷举法实现低渗透油藏间开工作制度优选方法,其特征在于,步骤5)中分别通过油藏类参数敏感分析、工艺参数最优化以及经济参数最优化三个步骤,使用Visual Basic程序设计语言穷举法,最终完成目的区块间歇开采工作制度优选;
工作制度优化首先针对模型参数进行分析,通过已建立的流入动态模型敏感参数分析,选取敏感参数,针对一类油藏参数,进行调整其数值,通过模型运算,分析敏感参数值的大小对低渗透油藏间歇开采动液面、月累计产液量的影响幅度,此类优化即为油藏类参数分析;
间歇开采最重要的优化是确定最优的间歇开采动液面上下界限,启抽动液面到停抽动液面的开井时间即为最优开井生产周期,停抽动液面到启抽动液面的关井恢复时间即为最优关井恢复周期;通过将地层静液面深度与泵挂深度区间范围内等分,得到n个不同的间开区间,在地层静液面和泵挂深度范围内进行遍历循环比较,通过Visual Basic程序设计语言穷举法优化出最优的间歇开采动液面上下界限及相应的开井生产时间、关井恢复时间,此类优化即为工艺参数优化。
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