CN110399640A - 一种分注井分注技术界限综合判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分注井分注技术界限综合判定方法，所述分注井分注技术界限综合判定方法采用地面注水系统‑注水井筒‑配水水嘴‑注采井间‑油井井筒五节点一体化设计方法，以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标，综合考虑水嘴调节工艺界限和油藏界限，建立综合界限图版，指导分注工艺选择，优化测调工艺模式，应用该方法可以有效延长了测调周期，降低人员劳动强度，提升分注开发效果。

Description

一种分注井分注技术界限综合判定方法

技术领域

本发明属于油田注水开发技术领域，特别涉及一种分注井分注技术界限综合判定方法。

背景技术

分层注水是国内油田普遍认可的提高采收率方式，在大庆、胜利、长庆等油田得到了广泛的应用，助推了油田的高效开发和持续稳产。目前油田分层注水主要采用桥式偏心和桥式同心分注工艺，通过下入分注管柱实现分层注水，采用地面试井车下入测试仪器，实现分层流量的调节，以满足不同层位地质需求。现有技术测试过程中，多采用经验法不断试调，不断调节井下配水器水嘴或更换配水器水嘴，来实现分层流量达到配注要求，整个作业过程较复杂，操作难度大，同时测试调配过程中，一般只采用压差-流量-水嘴开度经典水嘴开度图版。因此，该工艺测调合格率下降快，合理测调周期短，现场生产作业工作量大、成本高，制约了油田注水的降本增效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分注井分注技术界限综合判定方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分注井分注技术界限综合判定方法，包括以下步骤：

步骤1，采用地面注水系统-注水井筒-配水水嘴-注采井间-油井井筒五节点一体化设计；

步骤2，根据步骤1中五节点以均衡注水强度为分注目标，建立分注理论数学模型；

步骤3，根据注水压力界限要求简化模型，以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标，综合考虑水嘴调节工艺界限和油藏界限，计算得出油藏必要界限和工具必要界限以及综合界限，最后选取基础参数，绘制界限图版，指导技术界限。

进一步的，步骤2中，分注理论数学模型将注水压力、水柱压力、水嘴嘴损、油藏渗流阻力定为井-藏一体化节点分析的动力和阻力，忽略摩阻、孔板流量计阻力，根据地质模型，将所有压力取限流层为基准面，建立分注理论数学模型，分别包含井筒部分、水嘴部分、油藏部分，限流层为相对高渗、需要减小吸水量的层段。

进一步的，地质模型为一口注水井、一口采油井，井间为两个开采层位，采用分层注入开采。

进一步的，分注理论数学模型为：

求解两个层段对的界限要求，即：

化为：

得到油藏必要界限和工具必要界限：

以及综合界限：

其中，Q₁为相对高渗层分注前吸水量，Q₂为相对低渗层分注前吸水量，Q₁₁为相对高渗层分注后吸水量，Q₂₂为相对低渗层分注后吸水量，h₁为相对高渗层厚度，h₂为相对低渗层厚度，P_H1为注水井井口至油层静液柱压力，P_wf1为油井井底流压，ΔP₁为嘴损压差，d为水嘴直径，P₀为分注前油压，P₀₀为分注后油压，P_T-max为配水间管线最大压力，R₁为相对高渗层井间阻力，R₂为相对低渗层井间阻力。

进一步的，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺油藏必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺油藏必要界限图版，直线以上为适合分注区域；

如果合注时井口油压很低

P₀＝5MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则适合分注区域明显扩大，相对低渗层分注前吸水量Q₂下限明显降低。

进一步的，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺水嘴必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

确定水嘴直径d、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴必要界限图版，曲线以上为适合分注区域；

如果合注时井口油压很低：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

则适合分注区域明显扩大，水嘴直径d下限明显降低。

进一步的，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺综合界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、水嘴直径d、配水间管线压力P₀₀、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴界限图版，实线框外的所需井口油压范围、虚线框外的所需水嘴直径范围为完全适合分注区域；

如果合注时井口油压很低：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则完全适合分注区域明显扩大。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明采用地面注水系统-注水井筒-配水水嘴-注采井间-油井井筒五节点一体化设计方法，以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标，针对两类注水井设计分注界限和方法：一类为注水压力与油藏条件匹配好，水嘴有足够调整的余地，能够满足均衡吸水的要求，二类为注水压力与油藏条件匹配一般，水嘴有调整余地，但是余地不足以满足均衡吸水的要求，建立井-藏协同分注基础数学模型，得出压力受限、水嘴调节受限两种条件下不同井-藏协同分注理论界限，形成井-藏协同分注设计方法，明确了低渗油藏分注设计原则，指导分注井测调周期确定，实现分注合格长期有效性。

采用分注井分注技术界限综合判定方法可以根据油藏、注水系统等因素，选定合理的分注工艺，确保分层注水量顺利调节，达到配注要求，同时避免了井下分注水嘴无法调节到目标流量，导致起管柱、分层措施等作业，降低了人员劳动强度及重复作业导致的额外成本。

附图说明

图1分注地质模型示意图

图2分注工艺油藏必要界限图版(合注油压12MPa)

图3分注工艺油藏必要界限图版(合注油压2MPa)

图4分注工艺水嘴必要界限图版(合注油压12MPa)

图5分注工艺水嘴必要界限图版(合注油压2MPa)

图6分注工艺综合界限图版(合注油压12MPa)

图7分注工艺综合界限图版(合注油压2MPa)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

本发明提供一种分注井分注技术界限综合判定方法，所述分注测调调节设计方法采用地面注水系统-注水井筒-配水水嘴-注采井间-油井井筒五节点一体化设计方法，以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标，针对两类注水井设计分注界限和方法：一类为注水压力与油藏条件匹配好，水嘴有足够调整的余地，能够满足均衡吸水的要求，二类为注水压力与油藏条件匹配一般，水嘴有调整余地，但是余地不足以满足均衡吸水的要求，建立井-藏协同分注基础数学模型，得出压力受限、水嘴调节受限两种条件下不同井-藏协同分注理论界限，形成井-藏协同分注设计方法，明确了低渗油藏分注设计原则，指导分注井测调周期确定，实现分注合格长期有效性。

其分注界限地质模型的示意图如图1所示。

长庆低渗油藏分注涉及注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点，在此，以均衡注水强度为分注目标，建立分注理论数学模型。

所述分注理论数学模型将注水压力、水柱压力、水嘴嘴损、油藏渗流阻力定为井-藏一体化节点分析的主要动力和阻力，忽略摩阻、孔板流量计阻力，根据地质模型，将所有压力取限流层(相对高渗、需要减小吸水量的层段，以1表示)为基准面，建立分注理论数学模型，分别包含井筒部分、水嘴部分、油藏部分，考虑均衡注水，模型如下：

求解两个层段对P₀₀的界限要求，即：

化为：

得到油藏必要界限和工具必要界限：

以及综合界限：

其中，Q₁为相对高渗层分注前吸水量，Q₂为相对低渗层分注前吸水量，Q₁₁为相对高渗层分注后吸水量，Q₂₂为相对低渗层分注后吸水量，h₁为相对高渗层厚度，h₂为相对低渗层厚度，P_H1为注水井井口至油层静液柱压力，P_wf1为油井井底流压，ΔP₁为嘴损压差，d为水嘴直径，P₀为分注前油压，P₀₀为分注后油压，P_T-max为配水间管线最大压力，R₁为相对高渗层井间阻力，R₂为相对低渗层井间阻力。

根据分注理论数学模型，可以确定不同情况下的分注工艺油藏必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺油藏必要界限图版，直线以上为适合分注区域，见图2。

如果合注时井口油压很低，例如：

P₀＝5MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则适合分注区域明显扩大，相对低渗层分注前吸水量Q₂下限明显降低，见图3。

根据分注理论数学模型，可以确定不同情况下的分注工艺水嘴必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

确定水嘴直径d、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴必要界限图版，曲线以上为适合分注区域，见图4。

如果合注时井口油压很低，例如：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

则适合分注区域明显扩大，水嘴直径d下限明显降低，见图5。

根据分注理论数学模型，可以确定不同情况下的分注工艺综合界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、水嘴直径d、配水间管线压力P₀₀、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴界限图版，实线框外的所需井口油压范围、虚线框外的所需水嘴直径范围为完全适合分注区域，见图6。

如果合注时井口油压很低，例如：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则完全适合分注区域明显扩大，见图7。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用地面注水系统-注水井筒-配水水嘴-注采井间-油井井筒五节点一体化设计；

步骤2，根据步骤1中五节点以均衡注水强度为分注目标，建立分注理论数学模型；

步骤3，根据注水压力界限要求简化模型，以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标，综合考虑水嘴调节工艺界限和油藏界限，计算得出油藏必要界限和工具必要界限以及综合界限，最后选取基础参数，绘制界限图版，指导技术界限。

2.根据权利要求1所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，步骤2中，分注理论数学模型将注水压力、水柱压力、水嘴嘴损、油藏渗流阻力定为井-藏一体化节点分析的动力和阻力，忽略摩阻、孔板流量计阻力，根据地质模型，将所有压力取限流层为基准面，建立分注理论数学模型，分别包含井筒部分、水嘴部分、油藏部分，限流层为相对高渗、需要减小吸水量的层段。

3.根据权利要求2所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，地质模型为一口注水井、一口采油井，井间为两个开采层位，采用分层注入开采。

4.根据权利要求1所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，分注理论数学模型为：

求解两个层段对的界限要求，即：

化为：

得到油藏必要界限和工具必要界限：

以及综合界限：

其中，Q₁为相对高渗层分注前吸水量，Q₂为相对低渗层分注前吸水量，Q₁₁为相对高渗层分注后吸水量，Q₂₂为相对低渗层分注后吸水量，h₁为相对高渗层厚度，h₂为相对低渗层厚度，P_H1为注水井井口至油层静液柱压力，P_wf1为油井井底流压，ΔP₁为嘴损压差，d为水嘴直径，P₀为分注前油压，P₀₀为分注后油压，P_T-max为配水间管线最大压力，R₁为相对高渗层井间阻力，R₂为相对低渗层井间阻力。

5.根据权利要求4所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺油藏必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺油藏必要界限图版，直线以上为适合分注区域；

如果合注时井口油压很低

P₀＝5MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则适合分注区域明显扩大，相对低渗层分注前吸水量Q₂下限明显降低。

6.根据权利要求4所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺水嘴必要界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

确定水嘴直径d、配水间管线最大压力P_T-max、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴必要界限图版，曲线以上为适合分注区域；

如果合注时井口油压很低：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5,Q＝30

则适合分注区域明显扩大，水嘴直径d下限明显降低。

7.根据权利要求4所述的一种分注井分注技术界限综合判定方法，其特征在于，根据分注理论数学模型，确定不同情况下的分注工艺综合界限，在此，选取基础参数：

P₀＝12MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

确定注水速度Q、水嘴直径d、配水间管线压力P₀₀、相对低渗层分注前吸水量Q₂共同构成的分注工艺水嘴界限图版，实线框外的所需井口油压范围、虚线框外的所需水嘴直径范围为完全适合分注区域；

如果合注时井口油压很低：

P₀＝2MPa,P_H1＝24MPa,P_wf1＝4MPa,h₁＝5,h₂＝5

则完全适合分注区域明显扩大。