CN109356564B - 一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，包括如下步骤：划分生产阶段；阶段递减分析；确定相渗曲线的端点值与形态；回归不同瞬时水驱强度下残余油饱和度与累积水驱强度的关系；回归残余油下水相相对渗透率与瞬时水驱强度的关系；回归油相指数m、水相指数n分别与累积水驱强度、瞬时水驱强度的关系；联立得到一种基于有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的三元动态参数水驱油相渗时变表征通式。经过实际生产效果检验证明，利用该方法可以显著提高中高渗水驱砂岩油藏开发历史拟合精度与剩余油饱和度分布预测精度，进而提高生产动态指标变化趋势预测准确度，具有较强的通用性。

Description

一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法

技术领域

本发明涉及一种油气勘探开发技术中，中高渗水驱砂岩油藏水驱油相渗曲线时变规律表征技术。

背景技术

水驱条件下，储层的孔隙结构和润湿性发生了较大的变化，因此水驱油效率与水驱油相渗曲线并不是一成不变的。然而目前的表征方法多局限于单独考虑累积水驱强度或瞬时水驱强度对相渗曲线的影响，难以对同时考虑累积水驱强度与瞬时水驱强度对水驱油相渗曲线动态变化规律的影响进行综合表征，无法实时预测开发工作制度调整后的相渗曲线变化，导致油田开发中高含水期剩余油分布预测精度不高。为了实现油田稳油控水、有效调整挖潜与提高原油采收率，需要对水驱油藏相渗曲线动态变化规律有更加深入的认识。

然而传统表征方法具备以下固有的缺陷：(1)室内试验所用岩心不一定能够代表地下真实的渗流特征变化规律；(2)只能建立相渗曲线端点值与累积水驱强度或瞬时水驱强度的单因素关系，考虑因素不够全面，并且无法考虑累积水驱强度与瞬时水驱强度对相渗曲线形态变化的影响；(3)类似沉积单元相渗曲线回归分析得到的相渗曲线变化规律地质局限性大，难以推广使用。以上缺陷造成剩余油饱和度分布预测精度不高，无法准确指导开发调整。

发明内容

为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种准确评价中高渗水驱砂岩油藏相渗曲线动态变化规律的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法,该表征方法同时考虑了累积水驱强度与瞬时水驱强度对水驱油相渗曲线端点值以及形态动态变化规律影响。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，包括如下步骤：

S1，基于中高渗水驱砂岩油藏生产数据分析，结合张金庆水驱曲线Wp/Np＝a+b*Wp/Np²，划分生产阶段，即选取Wp/Np²与Wp/Np呈近似直线关系的各阶段动态数据；其中，Wp——累积产水量，10⁴m³；Np——累积产油量，10⁴m³；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³；

S2，结合阶段递减分析，得到各生产阶段的可动油储量，以此计算对应的驱油效率和残余油饱和度；

S3，在各生产阶段分别拟合采出程度-含水率关系曲线，得到残余油下水相相对渗透率、油相指数和水相指数，从而确定相渗曲线的端点值与形态；

S4，使用水相面通量表征累积水驱强度，使用月产液量表征瞬时水驱强度，将瞬时水驱强度接近的相邻生产阶段组合为单元组，对各单元组分别回归残余油饱和度与水相面通量的关系，得到残余油饱和度与水相面通量、月产液量的通式，不同瞬时水驱强度下残余油饱和度与累积水驱强度明显呈现不同的变化趋势，通式如式(5)所示：

S_or＝f₁(CS,TS) (5)

其中，S_or——残余油饱和度，CS——水相面通量，m；TS——月产液量，m³；

S5，回归残余油下水相相对渗透率与瞬时水驱强度的关系，得到各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的通式；

S6，对各单元组分别回归油相指数m与累积水驱强度、瞬时水驱强度的关系，得到油相指数m是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数；

S7，对各单元组分别回归水相指数n与累积水驱强度、瞬时水驱强度的关系，得到水相指数n与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数；

S8，将步骤S4、S5、S6、S7中的通式联立得到一种基于有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的三元动态参数水驱油相渗时变表征通式，从而能够计算得到实时变化的水驱油相渗曲线。

进一步地，所述步骤S2中,各生产阶段的可动油储量为以当前生产趋势外推废弃产量达到0时的可动油储量。

进一步地，所述步骤S3中,具体步骤如下:

对张金庆水驱曲线公式中参数a赋一初始值，计算不同平均含水饱和度S_w下经过a、b值校正的水驱油相渗渗透率比值K_ro/K_rw：

其中，K_ro——油相相对渗透率；K_rw——水相相对渗透率；μ_o——油相粘度，mPa·s；μ_w——水相粘度，mPa·s；B_o——油相体积系数；B_w——水相体积系数；N——地质储量，10⁴m³；S_w——平均含水饱和度；S_wc——束缚水饱和度；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³；

结合水驱油相渗曲线Willhite幂函数经验通式：

其中，S_or——残余油饱和度；K_ro(S_wc)——束缚水饱和度下油相相对渗透率；K_rw(S_or)——残余油饱和度下水相相对渗透率；m——油相指数；n——水相指数；

式(2)除以式(3)，两边取对数，得式(4)：

y＝mx₁-nx₂+t (4)

其中

通常K_ro(S_wc)数值取1，由式(4)经二元线性回归，同时通过调整参数a值，在各生产阶段分别拟合采出程度-含水率关系曲线，得到残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)、油相指数m和水相指数n，从而确定相渗曲线的端点值与形态。

进一步地，所述步骤S5中，做出各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的通式如式(7)所示：

K_rw(S_or)＝f₂(TS) (7)

TS——月产液量，使用月产液量表征瞬时水驱强度。

进一步地，所述步骤S6中，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归油相指数m与累积水驱强度的关系式，通式如式(9)所示：

m＝f₃(CS) (9)

；特别的，当油相指数m与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

m＝f₃(CS)＝J·(CS)+K (10)

，其中，斜率J、截距K为回归系数；

分别回归斜率J、截距K与瞬时水驱强度的关系式，通式如式(11)、式(12)所示：

J＝f₄(TS) (11)

K＝f₅(TS) (12)

；特别的，当斜率J、截距K与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

J＝f₄(TS)＝V·(TS)+W (13)

K＝f₅(TS)＝X·(TS)+Y (14)

；油相指数m是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

m＝f₆(CS,TS) (15)

其中，V、W、X、Y为回归系数。

进一步地，所述步骤S7中，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归水相指数n与累积水驱强度的关系式，通式如式(16)所示：

n＝f₇(CS) (16)

；特别的，当水相指数n与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

n＝f₇(CS)＝-P·(CS)+Q (17)

其中，斜率P、截距Q为回归系数；

分别回归斜率P、截距Q与瞬时水驱强度的关系式，通式如式(18)、式(19)所示：

P＝f₈(TS) (18)

Q＝f₉(TS) (19)

；特别的，当斜率P、截距Q与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

P＝f₈(TS)＝A·(TS)+B (20)

Q＝f₉(TS)＝R·(TS)+U (21)

；水相指数n是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

n＝f₁₀(CS,TS) (22)

其中，A、B、R、U为回归系数。

进一步地，所述步骤S8中，联立通式(5)、(7)、(15)、(22)，得到水驱油相渗曲线端点值与形态动态变化表征通式，如式(23)、式(24)所示:

；对于水湿储层，有效润湿相饱和度为：

；对应的基于三元动态参数：有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的水湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

其中K_rnwp、K_rwp分别为非湿相、润湿相相对渗透率；

对于油湿储层，有效润湿相饱和度为：

；对应的基于三元动态参数：有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的油湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

。

本发明的有益效果：

经过实际生产效果检验证明，利用该方法可以显著提高中高渗水驱砂岩油藏开发历史拟合精度与剩余油饱和度分布预测精度，进而提高生产动态指标变化趋势预测准确度，具有较强的通用性。本发明为中高渗水驱砂岩油藏相渗曲线动态变化规律的表征提供了更好更准确的方法。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为各阶段的油相相对渗透率K_ro和水相相对渗透率K_rw与含水饱和度的相渗曲线；

图3为将瞬时水驱强度接近的相邻生产阶段组合为单元组；

图4为各单元组分别回归残余油饱和度与水相面通量的关系图；

图5为各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与累积水驱强度的关系图；

图6为回归残余油饱和度下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的关系图；

图7为回归油相指数m与累积水驱强度的关系图；

图8为回归斜率J与瞬时水驱强度的关系图；

图9为回归截距K与瞬时水驱强度的关系图；

图10为回归水相指数n与累积水驱强度的关系图；

图11为回归斜率P与瞬时水驱强度的关系图；

图12为回归截距Q与瞬时水驱强度的关系图；

图13为油水相对渗透率与含水饱和度、累积水驱强度关系三维示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例所述的一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，它包括如下步骤：

S1，基于中高渗水驱砂岩油藏生产数据分析，结合张金庆水驱曲线Wp/Np＝a+b*Wp/Np²，划分生产阶段，即选取Wp/Np²与Wp/Np呈近似直线关系的各阶段动态数据；其中，Wp——累积产水量，10⁴m³；Np——累积产油量，10⁴m³；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³。

S2，结合Arps阶段递减分析，选取合适的指数递减、双曲递减或调和递减关系式拟合各阶段产油量变化曲线，以当前生产趋势外推废弃产量达到0时的可动油储量b，以此计算对应的驱油效率和残余油饱和度。

S3，确定相渗曲线的端点值与形态：具体步骤如下：

对张金庆水驱曲线公式中参数a赋一初始值，计算不同平均含水饱和度S_w下经过a、b值校正的水驱油相渗渗透率比值K_ro/K_rw：

其中，K_ro——油相相对渗透率；K_rw——水相相对渗透率；μ_o——油相粘度，mPa·s；μ_w——水相粘度，mPa·s；B_o——油相体积系数；B_w——水相体积系数；N——地质储量，10⁴m³；S_w——平均含水饱和度；S_wc——束缚水饱和度；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³；

结合水驱油相渗曲线Willhite幂函数经验通式：

其中，S_or——残余油饱和度；K_ro(S_wc)——束缚水饱和度下油相相对渗透率；K_rw(S_or)——残余油饱和度下水相相对渗透率；m——油相指数；n——水相指数。

式(2)除以式(3)，两边取对数，得式(4)：

y＝mx₁-nx₂+t (4)

其中

通常K_ro(S_wc)数值取1。由式(4)经二元线性回归，同时通过调整参数a值，在各生产阶段分别拟合采出程度-含水率关系曲线，即各阶段的油相相对渗透率K_ro与含水饱和度的相渗曲线以及水相相对渗透率K_rw与含水饱和度的相渗曲线(图2)，得到残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)、油相指数m和水相指数n，从而确定相渗曲线的端点值与形态；

S4，使用水相面通量CS表征累积水驱强度，使用月产液量TS表征瞬时水驱强度，将瞬时水驱强度接近的相邻生产阶段组合为单元组(图3)，图3中包括月产液量和月产油量；对各单元组分别回归残余油饱和度与水相面通量的关系图(图4)，不同瞬时水驱强度下残余油饱和度与累积水驱强度明显呈现不同的变化趋势，通式如式(5)所示：

S_or＝f₁(CS,TS) (5)

其中，CS——水相面通量，m；TS——月产液量，m³。

特别的，当残余油饱和度与水相面通量呈幂函数关系式时，有：

S_or＝f₁(CS,TS)＝D·(CS,TS)^-E (6)

其中D、E为回归系数，均为正值；

S5，做出各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与累积水驱强度的关系图(图5)，可以看出瞬时水驱强度对K_rw(S_or)影响更加明显，回归残余油饱和度下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的关系图(图6)，通式如式(7)所示：

K_rw(S_or)＝f₂(TS) (7)

特别的，当K_rw(S_or)与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

K_rw(S_or)＝f₂(TS)＝G·(TS)+H (8)

其中G、H为回归系数；

S6，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归油相指数m与累积水驱强度的关系图(图7)，通式如式(9)所示；

m＝f₃(CS) (9)

特别的，当油相指数m与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

m＝f₃(CS)＝J·(CS)+K (10)

其中，斜率J、截距K为回归系数；

分别回归斜率J、截距K与瞬时水驱强度的关系图(图8、图9)，通式如式(11)、式(12)所示：

J＝f₄(TS) (11)

K＝f₅(TS) (12)

特别的，当斜率J、截距K与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

J＝f₄(TS)＝V·(TS)+W (13)

K＝f₅(TS)＝X·(TS)+Y (14)

因此，油相指数m是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

m＝f₆(CS,TS) (15)

其中，V、W、X、Y为回归系数；

S7，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归水相指数n与累积水驱强度的关系图(图10)，通式如式(16)所示；

n＝f₇(CS) (16)

特别的，当水相指数n与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

n＝f₇(CS)＝-P·(CS)+Q (17)

其中，斜率P、截距Q为回归系数。

分别回归斜率P、截距Q与瞬时水驱强度的关系，通式如式(18)、式(19)所示：

P＝f₈(TS) (18)

Q＝f₉(TS) (19)

特别的，当斜率P、截距Q与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

P＝f₈(TS)＝A·(TS)+B (20)

Q＝f₉(TS)＝R·(TS)+U (21)

因此，水相指数n是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

n＝f₁₀(CS,TS) (22)

其中，A、B、R、U为回归系数；

S8，联立通式(5)、(7)、(15)、(22)，得到水驱油相渗曲线端点值与形态动态变化表征通式，如式(23)、式(24)所示。为便于理解，做出了油水相对渗透率与含水饱和度、累积水驱强度关系三维示意图(图13)。

对于水湿储层，有效润湿相饱和度为：

对应的基于三元动态参数：有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的水湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

其中K_rnwp、K_rwp分别为非湿相、润湿相相对渗透率。

对于油湿储层，有效润湿相饱和度为：

对应的基于三元动态参数：有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的油湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

通过上述的基于有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的三元动态参数水驱油相渗时变表征通式，从而能够计算得到实时变化的水驱油相渗曲线。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1，基于中高渗水驱砂岩油藏生产数据分析，结合张金庆水驱曲线Wp/Np＝a+b*Wp/Np²，划分生产阶段，即选取Wp/Np²与Wp/Np呈近似直线关系的各阶段动态数据；其中，Wp——累积产水量，10⁴m³；Np——累积产油量，10⁴m³；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³；

S2，结合阶段递减分析，得到各生产阶段的可动油储量，以此计算对应的驱油效率和残余油饱和度；

S3，在各生产阶段分别拟合采出程度-含水率关系曲线，得到残余油下水相相对渗透率、油相指数和水相指数，从而确定相渗曲线的端点值与形态；

S4，使用水相面通量表征累积水驱强度，使用月产液量表征瞬时水驱强度，将瞬时水驱强度接近的相邻生产阶段组合为单元组，对各单元组分别回归残余油饱和度与水相面通量的关系，得到残余油饱和度与水相面通量、月产液量的通式，不同瞬时水驱强度下残余油饱和度与累积水驱强度明显呈现不同的变化趋势，通式如式(5)所示：

S_or＝f₁(CS,TS) (5)，

其中，S_or——残余油饱和度，CS——水相面通量，m；TS——月产液量，m³；

S5，回归残余油下水相相对渗透率与瞬时水驱强度的关系，得到各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的通式；

S6，对各单元组分别回归油相指数m与累积水驱强度、瞬时水驱强度的关系，得到油相指数m是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数；

S7，对各单元组分别回归水相指数n与累积水驱强度、瞬时水驱强度的关系，得到水相指数n与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数；

S8，将步骤S4、S5、S6、S7中的通式联立得到一种基于有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的三元动态参数水驱油相渗时变表征通式，从而能够计算得到实时变化的水驱油相渗曲线。

2.根据权利要求1所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于：所述步骤S2中,各生产阶段的可动油储量为以当前生产趋势外推废弃产量达到0时的可动油储量。

3.根据权利要求1所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于,所述步骤S3中,具体步骤如下:

对张金庆水驱曲线公式中参数a赋一初始值，计算不同平均含水饱和度S_w下经过a、b值校正的水驱油相渗渗透率比值K_ro/K_rw：

，

其中，K_ro——油相相对渗透率；K_rw——水相相对渗透率；μ_o——油相粘度，mPa·s；μ_w——水相粘度，mPa·s；B_o——油相体积系数；B_w——水相体积系数；N——地质储量，10⁴m³；S_w——平均含水饱和度；S_wc——束缚水饱和度；a——回归系数；b——可动油储量，10⁴m³；

结合水驱油相渗曲线Willhite幂函数经验通式：

，

，

其中，S_or——残余油饱和度；K_ro(S_wc)——束缚水饱和度下油相相对渗透率；K_rw(S_or)——残余油饱和度下水相相对渗透率；m——油相指数；n——水相指数；

式(2)除以式(3)，两边取对数，得式(4)：

y＝mx₁-nx₂+t (4)，

其中

通常K_ro(S_wc)数值取1，由式(4)经二元线性回归，同时通过调整参数a值，在各生产阶段分别拟合采出程度-含水率关系曲线，得到残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)、油相指数m和水相指数n，从而确定相渗曲线的端点值与形态。

4.根据权利要求3所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于,所述步骤S5中，做出各单元组残余油下水相相对渗透率K_rw(S_or)与瞬时水驱强度的通式如式(7)所示：

K_rw(S_or)＝f₂(TS) (7)，

TS——月产液量，使用月产液量表征瞬时水驱强度。

5.根据权利要求4所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于：所述步骤S6中，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归油相指数m与累积水驱强度的关系式，通式如式(9)所示：

m＝f₃(CS) (9)；

特别的，当油相指数m与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

m＝f₃(CS)＝J·(CS)+K (10)

其中，斜率J、截距K为回归系数；

分别回归斜率J、截距K与瞬时水驱强度的关系式，通式如式(11)、式(12)所示：

J＝f₄(TS) (11)，

K＝f₅(TS) (12)；

特别的，当斜率J、截距K与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

J＝f₄(TS)＝V·(TS)+W (13)，

K＝f₅(TS)＝X·(TS)+Y (14)；

油相指数m是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

m＝f₆(CS,TS) (15)，

其中，V、W、X、Y为回归系数。

6.根据权利要求5所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于,所述步骤S7中，在瞬时水驱强度接近的各单元组内，分别回归水相指数n与累积水驱强度的关系式，通式如式(16)所示:

n＝f₇(CS) (16)；特别的，当水相指数n与累积水驱强度呈线性关系式时，有：

n＝f₇(CS)＝-P·(CS)+Q (17)，

其中，斜率P、截距Q为回归系数；

分别回归斜率P、截距Q与瞬时水驱强度的关系式，通式如式(18)、式(19)所示：

P＝f₈(TS) (18)，

Q＝f₉(TS) (19)；

特别的，当斜率P、截距Q与瞬时水驱强度呈线性关系式时，有：

P＝f₈(TS)＝A·(TS)+B (20)，

Q＝f₉(TS)＝R·(TS)+U (21)；

水相指数n是与累积水驱强度、瞬时水驱强度相关的函数：

n＝f₁₀(CS,TS) (22)，

其中，A、B、R、U为回归系数。

7.根据权利要求6所述的基于三元动态参数的水驱油相渗时变规律表征方法，其特征在于,所述步骤S8中，联立通式(5)、(7)、(15)、(22)，得到水驱油相渗曲线端点值与形态动态变化表征通式，如式(23)、式(24)所示:

，

；

对于水湿储层，有效润湿相饱和度为：

；

对应的基于三元动态参数:有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的水湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

，

，

其中K_rnwp、K_rwp分别为非湿相、润湿相相对渗透率；

对于油湿储层，有效润湿相饱和度为：

；

对应的基于三元动态参数:有效润湿相饱和度、累积水驱强度、瞬时水驱强度的油湿储层水驱油相渗曲线时变规律表征通式为：

，

。

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