CN109372484B - 致密油藏co2吞吐有效作用半径的实验预测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法及系统，该方法包括：获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；基于油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取CO2有效作用半径Re。其优点在于：研发一种致密裂缝性油藏CO2吞吐有效半径Re预测及实验方法，为致密油藏CO2吞吐优化提供参考依据。
Description
技术领域
本发明涉及非常规致密油藏开发实验领域，更具体地，涉及一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法及系统。
背景技术
目前，大部分国家将透率为1×10-3μm2或3×10-3μm2作为致密油藏储层渗透率的上限，一般最大不超过5×10-3μm2。美国、俄罗斯、加拿大等国家均已成功开发致密油。由于致密油藏渗透率低、基质致密，致密油藏一般无自然产能，需要进行压裂改造才具备经济开采价值。目前，致密油藏开发主要采取水平井分段压裂来进行，初期产量较高，稳产期短，递减率大，但致密油藏的采收率亟待提高。
由于水平井分段压裂后，基质与裂缝接触面积较大，CO2吞吐成为致密油藏提高采收率的首要选择。目前，美国Bakken致密油藏等进行了前期 CO2吞吐机理研究，表明致密油藏CO2吞吐具有较好效果。我国致密油藏开发尚处于起步阶段，对于致密油藏开发过程的认识尚存在不清楚之处。中石化华北分公司在鄂尔多斯盆地进行了小井组的CO2吞吐试验，取得了一定的效果。对于致密油藏CO2吞吐效果的评价一般采用物理模拟和数值模拟手段来进行，对于吞吐参数的模拟，一般采用单因素分析或正交实验的方法来进行优化。通过上述研究发现CO2吞吐有效半径的预测能为致密油藏水平井分段压裂CO2吞吐设计提供基础参数，但是，对于CO2吞吐有效半径的预测，尚没有形成相应的方法。
因此，有必要开发一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法。
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
本发明提出了一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法及系统，研发一种致密裂缝性油藏CO2吞吐有效半径预测及实验方法，为致密油藏CO2吞吐优化提供参考依据。
根据本发明的一方面，提出了一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，包括：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于所述油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及所述焖井时间t 与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取所述 CO2有效作用半径Re。
优选地，所述焖井时间t对应的CO2吞吐有效作用半径的关系为：
式中，RCO2-100％CO2的浓度半径；
D-扩散系数；
Re-CO2有效作用半径。
优选地，所述扩散系数D通过式(1)获取：
式中，J-扩散通量；
D-扩散系数；
C-浓度；
x-一维方向上的距离。
优选地，扩散量Q随CO2有效作用半径Re变化时的变化量方程为：
式中，Q-扩散量；
h-油层厚度。
优选地，通过式(6)进一步得到：
其中，基于数值微分计算方法对式(9)两边分别积分获得式(10)。
优选地，单位时间内，所述CO2有效作用半径Re时，扩散量Q在所述 CO2有效作用半径Re范围内CO2浓度的方程式为：
式中，Cr-距离井筒中心位置对应的CO2浓度；
C-积分常数；
通过式(5)对Re进行求导，获取式(6)。
优选地，在所述CO2有效作用半径Re范围内CO2浓度分布方程为：
式中，CCO2-CO2有效作用半径Re内的CO2浓度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度；
r-距离井筒中心的位置。
优选地，当CO2有效作用半径Re的CO2浓度为0时，扩散速度方程为：
优选地，在径向流过程中，所述扩散半径为Re时，扩散速度方程为：
式中，qco2-CO2的扩散速度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度；
当Ce为0时，式(2)转化为式(3)。
根据本发明的另一方面，提出了一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测系统，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于所述油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及所述焖井时间t 与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取所述 CO2有效作用半径Re。
根据本发明的一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法及系统，其优点在于：研发一种致密裂缝性油藏CO2吞吐有效半径Re预测及实验方法，为致密油藏CO2吞吐优化提供参考依据。
本发明的方法和系统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示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的CO2扩散空间的示意图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的致密平板模型的示意图。
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的CO2吞入过程中压力分布示意图。
图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的室内实验CO2焖井时间与扩散半径关系的示意图。
图6示出了根据本发明的一个示例性型实施例的矿场试验过程中CO2焖井时间与扩散半径关系的示意图。
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。
本实施例的一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，包括：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取CO2有效作用半径Re。
当我们把注入的CO2区域和地层看作为圆形时，渗流空间可以表征为图2所示情况，如图2所示，CO2区域简化为一个半径为RCO2的圆形区域，在这个区域内，为100％的CO2存在，且在扩散过程中，该区域不发生变化，原油不发生流动；在扩散过程中，扩散的边缘为(即吞吐有效作用半径) Re，边缘对应的CO2浓度为0，Re在扩散过程中，随时间的变化而扩大。
作为优选方案，所述扩散系数D通过式(1)获取：
式中，J-扩散通量；
D-扩散系数；
C-浓度；
x-一维方向上的距离。
在径向流过程中，通过推导可以获得当有效作用半径为Re时，扩散速度方程为：
式中，qco2-CO2的扩散速度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度。
作为优选方案，当扩散边界CO2浓度为0时，可以得到扩散速度方程为：
在Re范围内，CO2浓度分布公式为：
式中，CCO2-CO2有效作用半径Re内的CO2浓度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度；
r-距离井筒中心的位置。
作为优选方案，在单位时间内，有效作用半径为Re时，扩散量Q就是 Re范围内CO2总量，其表达式为：
式中，Cr-距离井筒中心位置对应的CO2浓度；
C-积分常数。
作为优选方案，上式对Re进行求导，表示扩散量Q随动态边界发生变化时的变化量方程：
式中，Q-扩散量；
h-油层厚度。
则：
作为优选方案，对于式(9)两边分别积分得到焖井时间t与CO2有效作用半径Re的关系为：
式中，RCO2-100％CO2的浓度半径；
D-扩散系数；
Re-CO2有效作用半径。
式(10)为焖井时间与CO2有效作用半径Re的关系式，利用该式，在确定CO2扩散系数、100％CO2浓度半径后，根据数值微分计算方法，可以根据计算确定吞吐有效半径。
本发明研发一种致密裂缝性油藏CO2吞吐有效半径Re预测及实验方法，为致密油藏CO2吞吐优化提供参考依据。
实施例
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法的步骤的流程图。
如图1所示，本发明的一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，包括：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取CO2有效作用半径Re。
本实施例中，利用压力降落法原理，测量并确定CO2在饱和原油致密岩心中的扩散系数为10-9m2/s。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的致密平板模型的示意图。
如图3所示，为了确定CO2吞吐过程中100％CO2浓度半径，选用致密平板二维模型进行实验，该模型尺寸为40cm×40cm×2.7cm，渗透率为 4.37mD，孔隙度10.15％，根据现场井网形态，按照与现场裂缝距离100米、裂缝半缝长100米相似的水平井及裂缝的模式。
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的CO2吞入过程中压力分布示意图。
如图4所示，根据现场温压条件，进行65℃、20MPa条件下的CO2吞吐实验，图4表示CO2吞入过程中的压力分布情况，根据实验测定，CO2注入初期100％CO2区域的宽度约为3cm。
根据焖井时间t与吞吐有效作用半径Re关系式，运用Runge-Kutta法进行数值微分计算，得到室内实验过程中扩散半径与焖井时间之间的关系。
表1焖井时间与扩散半径之间的关系
图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的室内实验CO2焖井时间与扩散半径关系的示意图。
根据表1及实验过程绘制焖井时间与扩散半径关系，如图5所示，按照径向扩散模型计算CO2吞吐过程中的有效扩散PV数。按照实验模型与现场模拟单元相似的原则，确定现场模拟单元为200m╳200m╳15m，裂缝长度100m，裂缝间距100m，油层厚度为15米。根据有效扩散PV相等，计算不同焖井时间对应的扩散半径。
图6示出了根据本发明的一个示例性型实施例的矿场试验过程中CO2焖井时间与扩散半径关系的示意图。
从图6可知，随着焖井时间的延长，CO2有效扩散半径逐步增大，当焖井时间超过400小时时，即16天左右时，CO2扩散半径增加幅度降低。当焖井时间为720小时，即30天时，CO2有效扩散半径为6.5米。
以上已经描述了本发明的实施例，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实施例。在不偏离所说明的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实施例。
Claims (9)
1.一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，包括以下步骤：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于所述油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及所述焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取所述CO2有效作用半径Re；
其中，所述焖井时间t对应的CO2吞吐有效作用半径的关系为：
式中，RCO2-100％CO2的浓度半径；
D-扩散系数；
Re-CO2有效作用半径。
2.根据权利要求1所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，所述扩散系数D通过式(1)获取：
式中，J-扩散通量；
D-扩散系数；
C-浓度；
x-一维方向上的距离。
3.根据权利要求1所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，扩散量Q随CO2有效作用半径Re变化时的变化量方程为：
式中，Q-扩散量；
h-油层厚度。
4.根据权利要求3所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，通过式(6)进一步得到：
其中，基于数值微分计算方法对式(9)两边分别积分获得式(10)；
5.根据权利要求3所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，单位时间内，所述CO2有效作用半径为Re时，扩散量Q在所述CO2有效作用半径Re范围内CO2浓度的方程式为：
式中，Cr-距离井筒中心位置对应的CO2浓度；
C-积分常数；
通过式(5)对Re进行求导，获取式(6)。
6.根据权利要求5所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，在所述CO2有效作用半径Re范围内CO2浓度分布方程为：
式中，CCO2-CO2有效作用半径Re内的CO2浓度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度；
r-距离井筒中心的位置。
7.根据权利要求6所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，当扩散边界CO2浓度为0时，扩散速度方程为：
8.根据权利要求7所述的致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测方法，其中，在径向流过程中，所述扩散半径为Re时，扩散速度方程为：
式中，qco2-CO2的扩散速度；
Ce-CO2有效作用半径Re的边缘浓度；
当Ce为0时，式(2)转化为式(3)。
9.一种致密油藏CO2吞吐有效作用半径的实验预测系统，其特征在于，该系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取CO2在饱和原油致密油藏中的扩散系数D；
基于油藏模型实验，获取致密油藏的岩心100％CO2的浓度半径RCO2；
基于所述油藏模型实验，确定焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系；
基于已知的扩散系数D、100％CO2的浓度半径RCO2及所述焖井时间t与CO2吞吐有效作用半径Re的关系，并根据数值微分计算方法，获取所述CO2有效作用半径Re；
其中，所述焖井时间t对应的CO2吞吐有效作用半径的关系为：
式中，RCO2-100％CO2的浓度半径；
D-扩散系数；
Re-CO2有效作用半径。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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