CN109958404A - 底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法 - Google Patents
底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法,属于油气藏开发实验模拟计算领域。本发明能准确地对井型为直井的影响以及底水的上升规律进行更加精确的实验研究,实验结果更真实可信,能更加直观地观察底水上升动态,对底水油藏的开发具有重要指导意义。
Description
技术领域
本发明属于油气藏开发实验模拟计算领域,尤其与一种底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法。
背景技术
由于油层处于地层深部,研究人员不能对实际油井的底水锥进过程进行直观观察,因此只有通过室内实验的方式对底水锥进动态进行近似模拟,使底水锥进过程实现人为再现。针对底水锥进动态近似模拟的特征,本发明对底水油藏中井型为直井时生产过程中发生底水锥进后的水锥计算,并对其堵水调剖剂,主要是调剖剂的颗粒分布大小及用量等进行计算,从而方便研究人员对实际油井的底水锥进过程进行直观观察。
发明内容
本发明旨在提供一种底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法。
为此,本发明采用以下技术方案:
底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法,包括以下步骤:
步骤一,确定水锥体的几何性质:油井为直井时,水锥常呈钟形,中心线与油井轴线重合,过水锥顶点即过中心线的纵截面与水锥表面的交线称为钟形线。以中心线为纵坐标,横坐标在油层底面建立坐标系,则钟形线的曲线方程为
常数a表示钟形的高度,b决定钟形的宽窄,即决定钟形线与横轴围成的面积,两参数值通过油井含水率和采出程度计算;
得到钟形的体积V
计算积分,得到
从曲线的二阶导数为
知拐点的横坐标纵坐标
即拐点位置为
曲线下方的面积
参数a和b的确定
假设油层厚度为h0,直井射孔厚度为即避水高度为通常取或当油井含水率为fw,且采出程度为B时,水锥高度a满足
KW,KO分别表示储层水淹和未水淹层段横向上水和油的渗透率,都近似介质的单相横向渗透率,于是
得到
水锥的体积V与该井控制体积Vo之比则是采出程度B,故
V=BVo
即
因此,
参数b也可以用另一种方法确定:
式中
Z——原油体积系数,小数;
W——已采油量(m3);
φ——储层孔隙度;
Swc——束缚水饱和度;
Sor——残余油饱和度;
所以
步骤二,水锥内外孔喉半径的概率分布计算:
水锥外孔喉的尺寸分布就是原状地层孔喉半径的概率分布,原状地层的平均孔喉半径(数学期望)有经验公式
其中原状地层的渗透率Ko和孔隙度φo由岩芯或测井资料给出,方差用公
式
进行估计romin可取为零。
将水锥表面的上升过程视为准静态过程,则每一瞬时水锥内、外的流体流动是Darcy稳定渗流。向上通过拐点高度处水锥横截面的底水流量为
式中Kw——水锥内纵向渗透率;
(ρw-ρo)——底水和原油的密度差,(克/cm3);
g——重力加速度;
水锥上方原油径向渗流的压力梯度为
此处x表示径向距离。过拐点的圆柱面处的径向压力梯度则是
原油向圆柱内的流量
油井产水量和产油量的比值
所以
水锥内的孔隙度φw满足经验公式
φw=βlog(Kw)+α
其中参数α、β利用岩芯或测井资料通过对数拟合得到
仍用公式
算出水锥内的平均孔道半径记则水锥内孔道半径所服从的正态分布数学期望和方差与原状地层的相应数字特征有比例关系:
如,用正态分布近似计算,水锥内半径在区间[c,d]的孔道占总孔道的百分比为
将孔道半径分为超大、大、中、小等级次,分别对应一定的尺寸范围,则可计算水锥内的孔道属于每一级次的概率,这也是该级孔道占总孔道体积的百分比;
步骤三,堵水调剖剂参数计算:
钟形线各个高度y值所对应的井轴线到水锥表面的水平距离,即各个高度y处所对应的钟形半径x,选择堵水位置应兼顾节约注剂用量并使注剂横向波及面积最大这两个方面,横向波及距离应超过该处钟形的半径,将三级段塞分三个层位注入,最上一层选择在钟形线拐点附近,最下一层注入的凝胶强度要求只能进入超大孔道,注入压力高于油层压力,直到必须大幅度增加注入压力才能继续注入为止。中间层的凝胶强度应只能进入大孔道和超大孔道,但最下一层已把超大孔道堵塞,可防止第二层的注剂纵向窜流,以使尽量扩大横向波及面积,最上一层的注剂应能进入中型孔道,但不能进入小孔道,通过采用孔道体积计算注入量,尽可能扩大横向波及面积,至少应超过拐点附近的水锥钟形横截面积。
本发明可以达到以下有益效果:通过本发明能准确地对井型为直井的影响以及底水的上升规律进行更加精确的实验研究,实验结果更真实可信,能更加直观地观察底水上升动态,对底水油藏的开发具有重要指导意义。
附图说明
图1为本发明的水锥纵切面图(h0表油层厚度,横轴以下是水层)。
图2为本发明的底水调堵方案设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
本发明对底水油藏中井型为直井时生产过程中发生底水锥进后的水锥计算,并对其堵水调剖剂,主要是调剖剂的颗粒分布大小及用量等进行计算。
确认水锥体的几何性质
油井为直井时,投产后地层的压力分布呈现为“压降漏斗”,造成油井的压力低于底水的压力,水锥就是在这种油、水压力差(动力)的作用下底水向上锥进而形成。故水锥常呈钟形,中心线与油井轴线重合。过水锥顶点即过中心线的纵截面与水锥表面的交线称为钟形线。以中心线为纵坐标,横坐标在油层底面建立坐标系(如图1),则钟形线的曲线方程为
显然,常数a表示钟形的高度,b决定钟形的宽窄,即决定钟形线与横轴围成的面积。两参数值通过油井含水率和采出程度计算。
先就一般的钟形线形式计算钟形体的体积V、曲线的拐点位置和曲线与横轴所围成的面积S。
钟形的体积V就是曲线绕中心线(纵轴)旋转所形成旋转体(钟形体) 的体积。曲线的反函数是由此
计算积分,不难得到
从曲线的二阶导数为
知拐点的横坐标纵坐标
即拐点位置为
曲线下方的面积
1.2参数a和b的确定
假设油层厚度为h0,直井射孔厚度为即避水高度为通常取或当油井含水率为fw,且采出程度为B时,水锥高度a满足
这里KW,KO分别表示储层水淹和未水淹层段横向上水和油的渗透率,都近似介质的单相横向渗透率,于是
得到
水锥的体积V与该井控制体积(控制储量对应的体积)Vo之比则是采出程度B,故
V=BVo
即
因此,
参数b也可以用另一种方法确定:
式中
Z——原油体积系数,小数;
W——已采油量(m3);
φ——储层孔隙度;
Swc——束缚水饱和度;
Sor——残余油饱和度。
所以
2水锥内外孔喉半径的概率分布
水锥外孔喉的尺寸分布就是原状地层孔喉半径的概率分布,从油层物理知,孔喉半径近似服从正态分布。数学期望和方差两参数确定后,即可计算孔喉半径属于任何尺寸范围的概率。而且原状地层的平均孔喉半径(数学期望)有经验公式
其中原状地层的渗透率Ko和孔隙度φo由岩芯或测井资料给出,方差用公
式
进行估计。romin可近似取为零。
将水锥表面的上升过程视为准静态过程,则每一瞬时水锥内、外的流体流动是Darcy稳定渗流。向上通过拐点高度处水锥横截面的底水流量为
式中Kw——水锥内纵向渗透率;
(ρw-ρo)——底水和原油的密度差,(克/cm3);
g——重力加速度。
水锥上方原油径向渗流的压力梯度为
此处x表示径向距离。过拐点的圆柱面处的径向压力梯度则是
原油向圆柱内的流量
油井产水量和产油量的比值
所以
水锥内的孔隙度φw满足经验公式
φw=βlog(Kw)+α
其中参数α、β利用岩芯或测井资料通过对数拟合得到。
仍用公式
算出水锥内的平均孔道半径记则水锥内孔道半径所服从的正态分布数学期望和方差与原状地层的相应数字特征有比例关系:
如,用正态分布近似计算,水锥内半径在区间[c,d]的孔道占总孔道的百分比为
将孔道半径分为超大、大、中、小等级次,分别对应一定的尺寸范围,则可计算水锥内的孔道属于每一级次的概率,这也是该级孔道占总孔道体积的百分比。如此为确定堵水凝胶的强度(主要是分子量)和用量提供依据。
3.堵压水锥施工方案中的有关计算
为降低底水油藏的油井含水率,需要注入可动凝胶等胶联化学物质,以封堵底水向上锥进的高渗透孔道网络,通过调剖堵水或设置人工隔板加以实现。必须根据水锥的几何特征,水淹部位高渗透网络孔道的尺寸分布、各级孔道的体积,科学确定注剂的用量、强度、段塞结构以及注入压力、注入速度等工艺参数,设计出最佳的调堵施工方案,方能取得良好的调堵效果。
钟形线
给出了各个高度y值所对应的井轴线到水锥表面的水平距离,即各个高度 y处所对应的钟形半径x。选择堵水位置应兼顾节约注剂用量并使注剂横向波及面积最大这两个方面。横向波及距离应超过该处钟形的半径。为避免注剂向水层纵向窜流,最好三级段塞分三个层位注入(图2)。因拐点以下水锥横截面迅速变大,为使堵剂波及至水锥表面以外从而有效堵水,最上一层应在钟形线拐点附近。最下一层注入的凝胶强度(取决于分子量和溶液浓度)要求只能进入超大孔道,注入压力略高于油层压力,直到必须大幅度增加注入压力才能继续注入为止。中间一层(第二层)的凝胶强度应只能进入大孔道和超大孔道,但最下一层(第一层)已把超大孔道堵塞,可防止第二层的注剂纵向窜流,以使尽量扩大横向波及面积。第三层(最上一层)的注剂应能进入中型孔道,但不能进入小孔道。用孔道体积计算注入量,尽可能扩大横向波及面积,至少应超过拐点附近的水锥钟形横截面积。
如避水高度内,油层存在天然隔板或非均质层系,应利用这些地质因素,设计合理的施工方案。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.底水油藏底水锥进模拟方法及堵水调剖剂参数计算方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,确定水锥体的几何性质:
油井为直井时,水锥呈钟形,钟形线中心线与油井轴线重合,以中心线为纵坐标,横坐标在油层底面建立坐标系,则钟形线的曲线方程为
(其中a>0,b>0)
常数a表示钟形的高度,b决定钟形的宽窄,即决定钟形线与横轴围成的面积,两参数值通过油井含水率和采出程度计算;
得到钟形的体积V
计算积分,得到
从曲线的二阶导数为
知拐点的横坐标纵坐标
即拐点位置为
曲线下方的面积
参数a和b的确定:
假设油层厚度为h0,直井射孔厚度为即避水高度为通常取或当油井含水率为fw,且采出程度为B时,水锥高度a满足
KW,KO分别表示储层水淹和未水淹层段横向上水和油的渗透率,都近似介质的单相横向渗透率,于是
得到
水锥的体积V与该井控制体积Vo之比则是采出程度B,故
V=BVo
即
因此,
参数b也可以用另一种方法确定:
式中
Z——原油体积系数,小数;
W——已采油量(m3);
φ——储层孔隙度;
Swc——束缚水饱和度;
Sor——残余油饱和度;
所以
步骤二,水锥内外孔喉半径的概率分布计算:
水锥外孔喉的尺寸分布就是原状地层孔喉半径的概率分布,原状地层的平均孔喉半径(数学期望)有经验公式
其中原状地层的渗透率Ko和孔隙度φo由岩芯或测井资料给出,方差用公式
进行估计ro min可取为零;
将水锥表面的上升过程视为准静态过程,则每一瞬时水锥内、外的流体流动是Darcy稳定渗流;向上通过拐点高度处水锥横截面的底水流量为
式中Kw——水锥内纵向渗透率;
(ρw-ρo)——底水和原油的密度差,(克/cm3);
g——重力加速度;
水锥上方原油径向渗流的压力梯度为
此处x表示径向距离过拐点的圆柱面处的径向压力梯度则是
原油向圆柱内的流量
油井产水量和产油量的比值
所以
水锥内的孔隙度φw满足经验公式
φw=β log(Kw)+α
其中参数α、β利用岩芯或测井资料通过对数拟合得到
仍用公式
算出水锥内的平均孔道半径记则水锥内孔道半径所服从的正态分布数学期望和方差与原状地层的相应数字特征有比例关系:
用正态分布近似计算,水锥内半径在区间[c,d]的孔道占总孔道的百分比为
将孔道半径分为超大、大、中、小等级次,分别对应一定的尺寸范围,则可计算水锥内的孔道属于每一级次的概率,这也是该级孔道占总孔道体积的百分比;
步骤三,堵水调剖剂参数计算:
钟形线
各个高度y值所对应的井轴线到水锥表面的水平距离,即各个高度y处所对应的钟形半径x,选择堵水位置应兼顾节约注剂用量并使注剂横向波及面积最大这两个方面,横向波及距离应超过该处钟形的半径,将三级段塞分三个层位注入,最上一层选择在钟形线拐点附近,最下一层注入的凝胶强度要求只能进入超大孔道,注入压力高于油层压力,直到必须大幅度增加注入压力才能继续注入为止;中间层的凝胶强度应只能进入大孔道和超大孔道,但最下一层已把超大孔道堵塞,可防止第二层的注剂纵向窜流,以使尽量扩大横向波及面积,最上一层的注剂应能进入中型孔道,但不能进入小孔道,通过采用孔道体积计算注入量,尽可能扩大横向波及面积,至少应超过拐点附近的水锥钟形横截面积。
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