CN108960546A - 一种co2吞吐选井方法及装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种CO2吞吐选井方法及装置。该方法主要包括：1)确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围；2)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素；3)根据所确定的N个最主要影响因素，建立综合评价指标和换油率的响应面模型；4)将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值；5)基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。本方法和装置适合各类油藏的吞吐井筛选，且避免了现有方法不适合致密裂缝性油藏问题以及不知道候选井实施优选级的问题。
Description
技术领域
本发明涉及提高油藏采收率领域，更具体地，涉及一种CO2吞吐选井方法及装置。
背景技术
CO2吞吐最初是作为蒸汽吞吐的替换方式来开采稠油。在1984年，其用于轻质油藏的开采，而目前在稠油、复杂断块、低渗透等多种类型油藏中均取得了成功的应用。但由于CO2吞吐机理较为复杂、评价参数多样、影响因素众多，其油藏筛选方法、注采参数优化方法等方面始终受到油藏工程师的广泛关注。
CO2吞吐采油的机理要比注水驱油的机理复杂得多。CO2吞吐时在地下会出现三相或更多相同时流动，并且伴随着相间组分的转移、相变及其它复杂相行为的发生。CO2溶于原油体积膨胀增大了油相饱和度和渗透率，在相同的残余油饱和度条件下可以减少油藏中的残余油量。另一方面，原油膨胀增加了地层的能量，对能量不足的油藏开发是有利的。CO2溶于原油使原油粘度降低，从而改变了流度比，使分流曲线发生了偏移，在相同的含水饱和度下降低了水相分流量，使产油量增加。另外，CO2注入油藏后可以使油藏的润湿性发生变化，油气相间的界面张力降低，烃相蒸发可以提高采收率。
从已有的CO2吞吐实例来看，CO2吞吐方法的适用范围非常宽，没有像其它提高采收率方法那样有比较严格的筛选标准。但是为了尽可能地提高项目成功的可能性，降低项目的风险，而又不使项目可能出现的问题过多地影响到油田的产量，目前油藏工程师普遍认为CO2吞吐井需要满足以下条件：
(1)含油(剩余油)饱和度高，含水相对低；
(2)有一定的油层厚度；
(3)与周边井或储层连通性差，具有较好的封闭性，避免注入气外泄；
(4)地层能量低导致油井产能低；
(5)原油含蜡量低；
(6)井筒完好；
(7)压裂、酸化措施有效；
(8)气源充足，满足高速注入要求。
Petrotrin根据特立尼达与多巴哥的Forest油田16个井区CO2吞吐实施情况，分析了CO2吞吐影响因素，给出了CO2吞吐的筛选方法(表1)。该方法以表格形式给出，简单易用，但由于该方法是在根据已有中高渗透油田总结得到，并不适合致密低渗储层。高慧梅等根据daylight油田实际建立了致密油藏CO2吞吐潜力评价的响应面模型，但daylight油田裂缝不发育，且该模型仅以换油率为评价指标，难以用于油藏筛选，且对裂缝性油藏并不适用。因此，有必要开发一种对裂缝性油藏适用的CO2吞吐选井方法及装置。
表1 CO2吞吐油藏筛选表
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种致密油藏多级压裂水平井CO2吞吐的选井方法及装置。通过本发明的CO2吞吐选井方法，可以实现致密油藏多级压裂水平井CO2吞吐的单井筛选，提高致密油藏多级压裂水平井CO2吞吐的成功率，进而改善致密油藏的开发效果。该方法不仅仅适用于致密油藏，也同样适用于中高渗透油藏。
根据本发明的一方面，提出一种CO2吞吐选井方法。该方法包括以下步骤：
1)确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围；
2)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素；
3)根据所确定的N个最主要影响因素，建立综合评价指标和换油率的响应面模型；
4)将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值；
5)基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。
优选地，步骤2)包括：
2.1)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验；
2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数；
2.3)利用正交设计实验计算综合评价参数的值，并获得各个影响因素的极差；
2.4)选取极差最大的N个值作为最主要影响因素。
优选地，在所述步骤3)中，根据所确定的N个最主要影响因素，利用Box-Behnken实验设计和数值模拟建立综合评价指标的换油率的响应面模型建立综合评价指标和换油率的响应面模型。
优选地，子步骤2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数根据如下公式进行：
Z＝0.399C+0.369Qo+0.130ZR+0.073R-0.029fw (1)
其中C为换油率、Qo为平均周期增油量、ZR为采收率增幅、R为阶段采出程度、fw为含水率。
优选地，选取极差最大的4个值作为最主要影响因素。
优选地，所述综合评价指标的响应面模型的计算公式为：
Z＝-0.38640+1.75110×A-0.23139×B-0.017842×C-0.015433×D
+4.14746×A×B-0.17412×A×C+0.038613×A×D-0.020404×B×C
+0.027538×B×D+2.45189E-004×C×D+0.13945×A2-1.41500×B2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
优选地，所述换油率的响应面模型的计算公式为：
R1＝-1.94204+10.28553×A+0.042139×B-0.10821×C-0.018680×D
+15.68750×A×B-0.62389×A×C-0.069478×A×D-0.074277×B×C
-1.13575E-003×B×D+4.76019E-003×C×D-1.32719×A2
-4.70149×B2+0.017078×C2-3.68423E-005×D2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
优选地，步骤5)包括：
按照步骤4)中计算的综合评价指标值对候选井进行排序，选择综合评价指标值排序在预设排名之前，并且换油率大于预设换油率的井作为CO2吞吐的目标井。
优选地，选择综合评价指标值排序在前1/2，并且换油率大于CO2价格/(油价-吨油成本)的候选井作为CO2吞吐的目标井。
根据本发明的另一方面，提出一种CO2吞吐选井装置。该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围；
2)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素；
3)根据所确定的最主要影响因素，建立综合评价指标和换油率的响应面模型；
4)将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值；
5)基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。
与目前的CO2吞吐筛选方法相比，本方法适合各类油藏的吞吐井筛选，且所建立的响应面模型能够定量的比较各口井，并明确了所有适合CO2吞吐井的实施顺序，避免了现有方法不适合致密裂缝性油藏问题以及不知道候选井实施优选级的问题，应用前景广阔。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1根据本发明的示例性实施方案的CO2吞吐选井方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的CO2吞吐选井方法首先分析可能影响CO2吞吐的因素，并明确候选井的各因素参数数值的分布范围，其次利用正交设计和数值模拟方法确定最主要的影响因素；再次根据确定的主要影响因素，利用数值模拟和Box-Behnken实验设计建立CO2吞吐综合评价指标和换油率的响应面模型；最后将每口井的参数带入所建立的响应面模型，计算出每一口井的综合评价指标和换油率，并根据综合评价指标进行排序以选取CO2吞吐的目标井。
以下参考图1详细描述根据本发明示例性实施方案的CO2吞吐选井方法。该方法主要包括以下步骤：
步骤1：确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围。
首先，分析候选井所属油藏可能影响CO2吞吐的因素，并且明确候选井的各个因素的参数数值分布范围。
步骤2：基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素。
具体地，步骤2可以包括以下步骤：
2.1)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验；
2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数；
2.3)利用正交设计实验计算综合评价参数的值，并获得各个影响因素的极差；
2.4)选取极差最大的N个值作为最主要影响因素。
正交实验设计是一个实验方案设计方法，利用数值模拟方法就可以获得每一个方案的换油率，平均周期增油量等值。
在示例性实施方案中，子步骤2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数根据如下公式进行：
Z＝0.399C+0.369Qo+0.130ZR+0.073R-0.029fw (1)
其中C为换油率、Qo为平均周期增油量、ZR为采收率增幅、R为阶段采出程度、fw为含水率。
在示例性实施方案中，选取极差最大的4个值作为最主要影响因素。
步骤3：根据所确定的N个最主要影响因素，模拟建立综合评价指标的换油率的响应面模型。
可以利用Box-Behnken实验设计和数值来模拟建立综合评价指标的换油率的响应面模型。
所述综合评价指标的响应面模型的计算公式为：
Z＝-0.38640+1.75110×A-0.23139×B-0.017842×C-0.015433×D
+4.14746×A×B-0.17412×A×C+0.038613×A×D-0.020404×B×C
+0.027538×B×D+2.45189E-004×C×D+0.13945×A2-1.41500×B2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
所述换油率的响应面模型的计算公式为：
R1＝-1.94204+10.28553×A+0.042139×B-0.10821×C-0.018680×D
+15.68750×A×B-0.62389×A×C-0.069478×A×D-0.074277×B×C
-1.13575E-003×B×D+4.76019E-003×C×D-1.32719×A2
-4.70149×B2+0.017078×C2-3.68423E-005×D2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
步骤4：将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值。
步骤5：基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。
在示例性实施方案中，步骤(5)包括：
按照步骤4)中计算的综合评价指标值对候选井进行排序，选择综合评价指标值排序在预设排名之前，并且换油率大于预设换油率的井作为CO2吞吐的目标井。
应用示例
应用本发明的方法在某油田注CO2进行选井，主要包括以下步骤：
首先，确定影响候选井CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围。
该油田属于致密裂缝性储层，分析可能影响CO2吞吐的因素共有13个，如表2所示，候选井的各个因素的参数数值分布范围也如表2所示。
表2影响因素及水平
基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验，计算各个正交设计实验的综合评价参数，各个正交设计实验的综合评价参数的计算结果如表3所示。
表3正交设计实验及模拟结果
根据所述综合评价参数计算各个影响因素的极差，如表4所示。
表4各个影响因素的极差
选取综合评价参数的极差最大的4个值作为最主要影响因素，并利用Box-Behnken实验设计和数值模拟建立综合评价指标的换油率的响应面模型。
将各个候选井的参数带入所建立的综合评价指标的换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值，结果如表5所示。
表5某油田注CO2吞吐井筛选结果表
| 序号 | 井名 | 饱和度 | 裂缝密度 | 原油粘度 | 砂岩厚度 | 综合评价指标 | 换油率 |
| 1 | HH12P48 | 0.5254 | 0.124 | 3 | 18.90 | 0.613 | 0.416 |
| 2 | HH36P91 | 0.5078 | 0.100 | 3 | 17.00 | 0.515 | 0.373 |
| 3 | HH12P36 | 0.4756 | 0.127 | 3 | 17.00 | 0.486 | 0.358 |
| 4 | HH36P95 | 0.4566 | 0.120 | 3 | 17.00 | 0.425 | 0.319 |
| 5 | HH12P12 | 0.4413 | 0.115 | 3 | 15.50 | 0.378 | 0.300 |
| 6 | HH37P9 | 0.4327 | 0.116 | 3 | 17.00 | 0.359 | 0.277 |
| 7 | HH12P106 | 0.4428 | 0.112 | 3 | 4.00 | 0.350 | 0.382 |
| 8 | HH12P24 | 0.4173 | 0.126 | 3 | 16.70 | 0.337 | 0.265 |
| 9 | HH36P4 | 0.4214 | 0.117 | 3 | 7.10 | 0.324 | 0.329 |
| 10 | HH37P23 | 0.4495 | 0.066 | 3 | 12.40 | 0.314 | 0.278 |
| 11 | HH73P22 | 0.4280 | 0.087 | 3 | 17.00 | 0.300 | 0.237 |
| 12 | HH73P86 | 0.4027 | 0.114 | 3 | 17.70 | 0.281 | 0.223 |
| 13 | HH12P3 | 0.4003 | 0.116 | 3 | 20.00 | 0.272 | 0.205 |
| 14 | HH55P16 | 0.3926 | 0.111 | 3 | 16.00 | 0.255 | 0.215 |
| 15 | HH37P33 | 0.3865 | 0.109 | 3 | 16.70 | 0.235 | 0.198 |
| 16 | HH37P17 | 0.3732 | 0.120 | 3 | 10.40 | 0.227 | 0.227 |
| 17 | HH37P60 | 0.3903 | 0.082 | 3 | 17.00 | 0.203 | 0.175 |
| 19 | HH37P4 | 0.3857 | 0.088 | 3 | 20.00 | 0.191 | 0.155 |
| 19 | HH55P54 | 0.3573 | 0.123 | 3 | 15.50 | 0.185 | 0.171 |
| 20 | HH37P74 | 0.3619 | 0.103 | 3 | 10.40 | 0.182 | 0.193 |
| 21 | HH55P53 | 0.3573 | 0.106 | 3 | 10.40 | 0.175 | 0.187 |
| 22 | HH12P7 | 0.3454 | 0.119 | 3 | 16.00 | 0.150 | 0.145 |
| 23 | HH55P25 | 0.3573 | 0.091 | 3 | 15.50 | 0.143 | 0.143 |
| 24 | HH12P133 | 0.3379 | 0.110 | 3 | 12.40 | 0.133 | 0.146 |
| 25 | HH12P21 | 0.3628 | 0.074 | 3 | 16.70 | 0.127 | 0.128 |
| 26 | HH55P22 | 0.3573 | 0.049 | 3 | 10.40 | 0.103 | 0.134 |
| 27 | HH73P25 | 0.3100 | 0.087 | 3 | 10.50 | 0.054 | 0.093 |
| 28 | HH74P89 | 0.2980 | 0.092 | 3 | 13.00 | 0.022 | 0.064 |
| 29 | HH42P33 | 0.2778 | 0.125 | 3 | 19.50 | -0.030 | 0.019 |
| 30 | HH37P20 | 0.2697 | 0.106 | 3 | 15.50 | -0.043 | 0.013 |
| 31 | HH12P38 | 0.2571 | 0.123 | 3 | 17.00 | -0.067 | -0.005 |
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种CO2吞吐选井方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围；
2)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素；
3)根据所确定的N个最主要影响因素，建立综合评价指标和换油率的响应面模型；
4)将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值；
5)基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。
2.根据权利要求1所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，步骤2)包括以下子步骤：
2.1)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验；
2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数；
2.3)利用正交设计实验计算综合评价参数的值，并获得各个影响因素的极差；
2.4)选取极差最大的N个值作为最主要影响因素。
3.根据权利要求2所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，子步骤2.2)将评价CO2吞吐效果的至少一个参数整合为综合评价参数根据如下公式进行：
Z＝0.399C+0.369Qo+0.130ZR+0.073R-0.029fw (1)
其中C为换油率、Qo为平均周期增油量、ZR为采收率增幅、R为阶段采出程度、fw为含水率。
4.根据权利要求1所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，在所述步骤3)中，根据所确定的N个最主要影响因素，利用Box-Behnken实验设计和数值模拟建立综合评价指标的换油率的响应面模型建立综合评价指标和换油率的响应面模型。
5.根据权利要求4所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，选取极差最大的4个值作为最主要影响因素。
6.根据权利要求5所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，所述综合评价指标的响应面模型的计算公式为：
Z＝-0.38640+1.75110×A-0.23139×B-0.017842×C-0.015433×D
+4.14746×A×B-0.17412×A×C+0.038613×A×D-0.020404×B×C
+0.027538×B×D+2.45189E-004×C×D+0.13945×A2-1.41500×B2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
7.根据权利要求5所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，所述换油率的响应面模型的计算公式为：
R1＝-1.94204+10.28553×A+0.042139×B-0.10821×C-0.018680×D
+15.68750×A×B-0.62389×A×C-0.069478×A×D-0.074277×B×C
-1.13575E-003×B×D+4.76019E-003×C×D-1.32719×A2
-4.70149×B2+0.017078×C2-3.68423E-005×D2
其中：A、B、C、D为依次选取的极差最大的四个参数。
8.根据权利要求1所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，步骤5)包括：
按照步骤4)中计算的综合评价指标值对候选井进行排序，选择综合评价指标值排序在预设排名之前，并且换油率大于预设换油率的井作为CO2吞吐的目标井。
9.根据权利要求6所述的CO2吞吐选井方法，其特征在于，选择综合评价指标值排序在前1/2，并且换油率大于CO2价格/(油价-吨油成本)的候选井作为CO2吞吐的目标井。
10.一种CO2吞吐选井装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)确定候选井所属油藏影响CO2吞吐的因素以及各个因素的参数数值分布范围；
2)基于各个因素的参数数值分布范围进行正交设计实验以确定N个最主要影响因素；
3)根据所确定的最主要影响因素，建立综合评价指标和换油率的响应面模型；
4)将各个候选井的参数代入所建立的综合评价指标和换油率的响应面模型中，计算各个候选井的综合评价指标和换油率的数值；
5)基于所计算的综合评价指标和换油率的数值从所述候选井里选取目标井。
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