CN110410070B - 一种确定水驱油藏水淹规律的方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的确定水驱油藏水淹规律的方法，包括如下步骤：步骤1：建立研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式；步骤2：建立用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型；步骤3：得到该输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标；步骤4：计算研究油藏数值模型不同模拟时间的产水率；步骤5：产水率等值线划分；步骤6：对研究油藏数值模型不同模拟时间的产水率进行等值线追踪，计算得到不同模拟时间的产水率等值线数据。本发明能很好地分析水驱油藏产水率变化规律，从而提高水驱油田开发的经济效益。

Description

一种确定水驱油藏水淹规律的方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，具体地指一种确定水驱油藏水淹规律的方法。

背景技术

通过对分流量方程、油水相对渗透率数据的研究，建立产水率与饱和度之间的数学方程，该方程能反映水驱油藏含水饱和度与产水率之间的关系。该关系式与流体粘度有关，由于相渗曲线是油藏物性的反映，所以也能根据该关系式反映储层物性，即在同一注采条件下，除了物性不一样，其他参数均一样，在饱和度与产水率的关系曲线上会表现出很大不同。在实际油田的生产过程中，油藏工程师往往需要明确水淹规律，制定下一步的开发调整方案，为油田剩余油挖潜作好技术调整。

目前对于水驱油藏水淹规律的研究，通常采取的技术手段是通过注采对应关系，结合生产数据、储层有效厚度数据、储层渗透率数据、流体粘度、产液剖面数据、吸水剖面数据等，进行生产层的产量劈分，计算生产井各个生产层的产水率，然后通过井点数据进行插值，得到各个生产层产水率等值线图，以此来分析生产层水淹规律。该方法的局限性在于用于产量劈分的数据众多，具有一定的计算复杂度，对于密井网，通过产量劈分，然后进行水淹规律分析，所得出的分析结果还比较准确，但是对于稀井网，通过产量劈分，然后进行插值计算得到的产水率等值线图不能很好的说明水淹规律，准备性较低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种确定水驱油藏水淹规律的方法，本发明的方法结合了油藏数值模拟历史拟合数据，该数据已经真实的反映了油、水的渗流规律，因此，能很好的预测水驱油藏产水率变化规律，有利于指导油田开发效果的认识，从而提高水驱油田开发的经济效益。

为实现此目的，本发明所设计的确定水驱油藏水淹规律的方法，它包括如下步骤：

步骤1：建立研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式；

步骤2：根据油藏渗流分流量方程结合步骤1中的研究目标油藏的含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式，建立用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型；

步骤3：解析研究油藏数值模型的数值模拟历史拟合输出数据，得到该输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标；

步骤4：运用步骤2中用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型，结合步骤3解析得到的输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标，计算研究油藏数值模型不同模拟时间的产水率；

步骤5：产水率等值线划分，运用如下方法对油藏数值模型每个模拟时间的产水率进行产水率等值线划分：

根据步骤4中计算的油藏数值模型每个模拟时间的产水率，计算最小值(Min)、最大值(Max)的差Delt＝Max-Min；

求每个模拟时间的产水率最大值与最小值之间的间距d，d＝Delt/10；

求每个模拟时间的产水率所述最大值与最小值之间的间距d的指数n，n＝log d；

对指数n取整，如果n>0，则n取小于它的最大整数；如果n<0，则n取大于它的最小整数；

对间距d进行优化，得到优化后d_opt，运用间距d的取值范围表，确定d在哪两个数据之间，并且d取两个数据中最接近的数据即为d_opt；求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1、最大值b1：

式中

Math.Ceiling表示求取小于某个数的最大整数；

Math.Floor表示求取大于某个数的最小整数；

求每个模拟时间的产水率的等值线的个数m；

求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1与最大值b1之间的产水率等值线值：

V_i＝a1+i*d_opt(i＝2，···，m-1)；

步骤6：根据步骤4中计算得到的油藏数值模型不同模拟时间的产水率，运用等值线追踪算法对步骤5中计算的最小值a1、最大值b1、V_i进行等值线追踪，得到不同模拟时间的产水率等值线数据。

本发明具有如下有益效果：

本发明是结合了研究油藏数值模型数据，参与计算的数据点更多，比根据井点数据进行插值计算的传统方法计算精度更高，更能说明油、水运动规律，辅助油藏专家进行剩余油分析，为油田的下一步开发调整提供有利的参考，提高油田的开发效益。

附图说明

图1是本申请一种确定水驱油藏水淹规律方法的流程图；

图2是本申请中确定ln(k_ro/k_rw)与S_w的关系式线性关系曲线图；

图3是本申请中确定f_w与S_w关系式后实施例的曲线图；

图4是本申请中实施例的产水率等直线图。

图2中，图中的点实验数据点，直线为线线性回归拟合的直线；

图3中图中的点是运用公式(1-3)，结合图1中的饱和度数据计算出来的产水率；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明设计的一种确定水驱油藏水淹规律的方法，如图1所述，它包括如下步骤：

步骤1：建立研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式；

步骤2：根据油藏渗流分流量方程结合步骤1中的研究目标油藏的含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式，建立用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型；

步骤3：运用C++编程语言解析研究油藏数值模型的数值模拟历史拟合输出数据(该数据为已知数据，由商业数值模拟软件输出，例如Eclipse数值模拟软件)，得到该输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标；

步骤4：运用步骤2中用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型，结合步骤3解析得到的输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标，计算研究油藏数值模型不同模拟时间的产水率；

步骤5：产水率等值线划分，运用如下方法对油藏数值模型每个模拟时间的产水率进行产水率等值线划分：

根据步骤4中计算的油藏数值模型每个模拟时间的产水率，计算最小值(Min)、最大值(Max)的差Delt＝Max-Min；

求每个模拟时间的产水率最大值与最小值之间的间距d，d＝Delt/10；

求每个模拟时间的产水率所述最大值与最小值之间的间距d的指数n，n＝log d；

对指数n取整，如果n>0，则n取小于它的最大整数；如果n<0，则n取大于它的最小整数；

对间距d进行优化，得到优化后d_opt，运用间距d的取值范围表，确定d在哪两个数据之间，并且d取两个数据中最接近的数据即为d_opt；

例如2.5*10ⁿ<d<3*10ⁿ，且(d-2.5*10ⁿ)<(3*10ⁿ-d)，则取2.5*10ⁿ；

间距d的取值范围表为：

1	2	2.5	3	5	8	10
							1*10<sup>n</sup>	2*10<sup>n</sup>	2.5*10<sup>n</sup>	3*10<sup>n</sup>	5*10<sup>n</sup>	8*10<sup>n</sup>	10*10<sup>n</sup>

求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1、最大值b1：

式中

Math.Ceiling表示求取小于某个数的最大整数；

Math.Floor表示求取大于某个数的最小整数；

求每个模拟时间的产水率的等值线的个数m；

求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1与最大值b1之间的产水率等值线值：

V_i＝a1+i*d_opt(i＝2，···，m-1)；

步骤6：根据步骤4中计算得到的油藏数值模型不同模拟时间的产水率，运用等值线追踪算法对步骤5中计算的最小值a1、最大值b1、V_i进行等值线追踪，得到不同模拟时间的产水率等值线数据。该产水率等值线数据即可表现水驱油藏水淹规律，运用该方法得到的产水率等值线图，相比传统方法能更精细的说明研究油藏的水淹规律，分析剩余油富集区。

上述等值线追踪算法为常规算法，见参考文献：成建梅,陈崇希，孙红林.三角网格等值线自动生成方法及程序实现[J].水利学报，1998.10：23～26。

上述技术方案中，所述步骤1中，建立的研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式为

式中，k_ro表示研究目标油藏的油的相对渗透率，k_rw表示研究目标油藏的水的相对渗透率，S_w表示研究目标油藏的含水饱和度，油的相对渗透率、水的相对渗透率和含水饱和度数据来自目标油藏的岩心相渗实验，e为自然常数，a，b由含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式的截距和斜率求出。

对上述公式(1-1)两边取对数得到，并对取对数的结果

进行一元回归分析，得到

的斜率和截距(截距指拟合的直线与Y轴的交点的值)，再运用该斜率和截距反求出a，b，这样确立了含水饱和度和水相相对渗透、油相相对渗透率之间的函数关系式，如图2所示。

上述技术方案中，所述油藏渗流分流量方程为：

式中：μ_w表示研究目标油藏的水的粘度，单位mPa·s，μ_o表示研究目标油藏的油的粘度，单位mPa·s，水的粘度数据和油的粘度数据来自于目标油藏水和原油的物性分析，f_w表示研究目标油藏的产水率，k_ro表示研究目标油藏的油的相对渗透率，k_rw表示研究目标油藏的水的相对渗透率，如图3所示。

上述技术方案的步骤2中，用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型为

S_w表示研究目标油藏的含水饱和度，a，b由含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式的截距和斜率求出，μ_w表示研究目标油藏的水的粘度，μ_o表示研究目标油藏的油的粘度，f_w表示研究目标油藏的产水率，e为自然常数。

上述技术方案的步骤6中，利用不同模拟时间的产水率等值线数据，运用计算机图形学，以等值线图的方式显示等值显示图，如图4所示。

上述技术方案的步骤2中，相对渗透率曲线数据

进行回归分析中横坐标数据为含水饱和度S_w，纵坐标数据为ln(k_ro/k_rw)，在进行回归分析时，需要对k_rw＝0或k_ro＝0时的数据进行剔除处理。

上述技术方案的步骤3中需要运用计算机编程语言解析油藏数值模拟历史拟合输出结果数据：

a)根据输出数据的格式说明文件(官方提供)，分析输出数据的数据结构；

b)基于a)中的数据结构，运用C++编程语言编写处理不同数据结构的类和方法，用于读取步骤4中提到的数据；有时保存到硬盘上的数据占用的硬盘空间从几G到几十G，甚至上百G，需要运用内存映射方法，以提高数据处理的效率；

c)运用公式(1-1)，结合解析的数据，进行回归分析，确立参数；

d)运用公式(1-3)，结合解析的数据，进行产水率计算；

e)运用步骤5的算法进行等值线追踪显示。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：建立研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式；

步骤2：根据油藏渗流分流量方程结合步骤1中的研究目标油藏的含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式，建立用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型；

步骤3：解析研究油藏数值模型的数值模拟历史拟合输出数据，得到该输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标；

步骤4：运用步骤2中用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型，结合步骤3解析得到的输出数据中的含水饱和度数据、相渗分区数据、油的相对渗透率数据、水的相对渗透率数据、水的粘度、油的粘度和角点网格数据坐标，计算研究油藏数值模型不同模拟时间的产水率；

步骤5：产水率等值线划分，运用如下方法对油藏数值模型每个模拟时间的产水率进行产水率等值线划分：

根据步骤4中计算的油藏数值模型每个模拟时间的产水率，计算最小值Min、最大值Max的差Delt＝Max-Min；

求每个模拟时间的产水率最大值与最小值之间的间距d，d＝Delt/10；

求每个模拟时间的产水率所述最大值与最小值之间的间距d的指数n，n＝log d；

对指数n取整，如果n>0，则n取小于它的最大整数；如果n<0，则n取大于它的最小整数；

对间距d进行优化，得到优化后d_opt，运用间距d的取值范围表，确定d在哪两个数据之间，并且d取两个数据中最接近的数据即为d_opt；

求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1、最大值b1：

式中

Math.Ceiling表示求取小于某个数的最大整数；

Math.Floor表示求取大于某个数的最小整数；

求每个模拟时间的产水率的等值线的个数m；

求每个模拟时间的产水率等值线的最小值a1与最大值b1之间的产水率等值线值：

V_i＝a1+i*d_opt(i＝2，···，m-1)；

步骤6：根据步骤4中计算得到的油藏数值模型不同模拟时间的产水率，运用等值线追踪算法对步骤5中计算的最小值a1、最大值b1、V_i进行等值线追踪，得到不同模拟时间的产水率等值线数据。

2.根据权利要求1所述的确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于：所述步骤1中，建立的研究目标油藏的含水饱和度和水相相对渗透与油相相对渗透率之间的函数关系式为

式中，k_ro表示研究目标油藏的油的相对渗透率，k_rw表示研究目标油藏的水的相对渗透率，S_w表示研究目标油藏的含水饱和度，e为自然常数，a，b由含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式的截距和斜率求出；

对上述公式(1-1)两边取对数得到，并对取对数的结果

进行一元回归分析，得到

的斜率和截距，再运用该斜率和截距反求出a，b，这样确立了含水饱和度和水相相对渗透、油相相对渗透率之间的函数关系式。

3.根据权利要求2所述的确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于：所述油藏渗流分流量方程为：

式中：μ_w表示研究目标油藏的水的粘度，μ_o表示研究目标油藏的油的粘度，f_w表示研究目标油藏的产水率，k_ro表示研究目标油藏的油的相对渗透率，k_rw表示研究目标油藏的水的相对渗透率。

4.根据权利要求3所述的确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于：所述步骤2中，用来描述研究油藏的产水率与含水饱和度之间关系的数学模型为

S_w表示研究目标油藏的含水饱和度，a，b由含水饱和度与油水两相相对渗透率之间的函数关系式的截距和斜率求出，μ_w表示研究目标油藏的水的粘度，μ_o表示研究目标油藏的油的粘度，f_w表示研究目标油藏的产水率，e为自然常数。

5.根据权利要求1所述的确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于：所述步骤6中，利用不同模拟时间的产水率等值线数据，运用计算机图形学，以等值线图的方式显示等值显示图。

6.根据权利要求2所述的确定水驱油藏水淹规律的方法，其特征在于：所述步骤2中，相对渗透率曲线数据

进行回归分析中横坐标数据为含水饱和度S_w，纵坐标数据为ln(k_ro/k_rw)，在进行回归分析时，需要对k_rw＝0或k_ro＝0时的数据进行剔除处理。

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