CN110593832B - 一种基于边底水油藏注水外溢的注采比优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于边底水油藏注水外溢的注采比优化方法，包括如下步骤：(1)基于边底水油藏的水侵量，判断是否出现了注入水外溢的发生，并确定相应的外溢量；(2)根据油藏实际的注采比，确定注采比与注入水外溢比例之间的关系，其中注入水外溢比例为外溢量与注水量的比值；(3)建立地层压力恢复速度方程，确定在注入水外溢时地层压力的恢复速度；(4)确定最优的注采比。本发明针对性较强，计算过程简单，具有较强的实用性。

Description

一种基于边底水油藏注水外溢的注采比优化方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种注水开发的油藏注采比优化方法。
背景技术
目前国内的一些边底水油藏在开发时优先使用天然能量，当天然能量不够、地层压力下降时再进行人工注水补充地层压力。由于地质因素、开发因素的限制，在实施人工注水时，一部分注入水会外溢到边底水所在的区域中。而地层压力恢复速度与注采比密切相关，现有的地层压力恢复速度表征方法及以此为基础的注采比优化过程没有考虑到注入水的外溢。
现有方法由于没有考虑边底水油藏注入水外溢的变化规律，因而无法建立准确描述地层压力恢复速度的表征方法，进一步导致以此为基础的注采比优化结果不合理，从而在现场实施以后，实际的地层压力恢复速度往往与理论值偏差较大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明在考虑注入水外溢的基础上，建立了准确描述地层压力恢复速度的表征方法，并根据所建立的考虑注水外溢的地层压力恢复速度表征方法绘制图版，实现了注采比的准确优化。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于边底水油藏注水外溢的注采比优化方法，包括如下步骤：
(1)基于边底水油藏的水侵量，判断是否出现了注入水外溢的发生，并确定相应的外溢量；
(2)根据油藏实际的注采比，确定注采比与注入水外溢比例之间的关系，其中注入水外溢比例为外溢量与注水量的比值；
(3)建立地层压力恢复速度方程，确定在注入水外溢时地层压力的恢复速度；
(4)确定最优的注采比。
进一步地，步骤(1)中水侵量的计算公式为：
Figure BDA0002241728400000021
式中：Qo——产油量，m3/年；
Qw——产水量，m3/年；
Qi——注水量，m3/年；
Qe——水侵量，m3/年；
N——地质储量，104m3；
p——目前地层压力，MPa；
Boi——原始原油体积系数，无因次；
Bo——目前原油体积系数，无因次；
Bw——地层水体积系数，无因次；
Ct——油层综合压缩系数，1/MPa；
t——时间，单位：年；
进一步地，当水侵量小于0时，确认发生注水外溢现象。
进一步地，外溢量为水侵量的绝对值
进一步地，步骤(2)中对注采比与注入水外溢比例进行回归统计，得到回归方程、曲线和相关系数。
进一步地，步骤(3)中地层压力恢复速度方程为：
Figure BDA0002241728400000022
式中：IPR——注采比，无因次；
y——注入水外溢比例，无因次；
Boi——原始原油体积系数，无因次；
Ql——产液量，m3/年。
本发明针对现有的边底水油藏地层压力恢复速度表征方法及注采比优化过程中没有考虑注入水外溢的情况，在利用物质平衡方程计算水侵量的基础上，判断是否出现了注入水外溢并确定相应的外溢量。进一步对油藏实际的注采比与注入水外溢比例进行统计分析，同时由物质平衡方程可以推导得到地层压力恢复速度方程。再将考虑注入水外溢的注采比模型加入地层压力恢复速度方程并绘制相应的图版，最终可根据图版完成注采比的优化。本发明针对性较强，计算过程简单，具有较强的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例1油藏注采比与注水外溢比例的关系图；
图2为本发明实施例1不考虑注水外溢时的地层压力恢复速度图版；
图3为本发明实施例1考虑注水外溢时的地层压力恢复速度图版；
图4为本发明实施例1油藏地层压力水平统计示意图。
图5为本发明实施例2油藏注采比与注水外溢比例的关系图；
图6为本发明实施例2不考虑注水外溢时的地层压力恢复速度图版；
图7为本发明实施例2考虑注水外溢时的地层压力恢复速度图版；
图8为本发明实施例2油藏地层压力水平统计示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
以C3断块K2t13油藏为例，采用注采比优化方法，包括如下步骤：
(1)注水外溢时机判断
对于边底水油藏，在油田实施注水开发的条件下，由物质平衡方程，可得：
NpBo+WpBw-WiBw＝NBoiCt(pi-p)+WeBw (1)
式中：Np——累积产油量，104m3；
N——地质储量，104m3；
Wp——累积产水量，104m3；
Wi——累积注水量，104m3；
We——累积水侵量，104m3；
pi——原始地层压力，MPa；
p——目前地层压力，MPa；
Boi——原始原油体积系数，无因次；
Bo——目前原油体积系数，无因次；
Bw——地层水体积系数，无因次；
Ct——油层综合压缩系数，1/MPa。
累积水侵量为
Figure BDA0002241728400000041
对时间t求导，得到
Figure BDA0002241728400000042
式中：Qo——产油量，m3/年；
Qw——产水量，m3/年；
Qi——注水量，m3/年；
Qe——水侵量，m3/年；
t——时间，单位：年。
从公式(3)可以看出，在边底水油藏不实施人工注水而使用天然能量开发时，此时的水侵量大于0；而当实施人工注水补充地层能量以后，地层压力开始逐渐恢复，到达某一时刻会出现水侵量小于0的情况，此时便认为出现了注水外溢。
根据C3断块K2t1 3油藏的实际流体参数、物性参数和生产数据，利用上式水侵量进行计算，计算结果如表1所示。可以看出，该油藏在2013年出现了水侵量小于0的情况，认为此时出现了注水外溢的情况，外溢量为水侵量的绝对值，即0.9×104m3。
表1水侵量计算结果
时间，年 N<sub>p</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>p</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>i</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>e</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> Q<sub>e</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup>
2008 108.1 108.6 0.0 220.1 18.8
2009 117.9 117.8 8.7 231.2 11.1
2010 123.7 117.7 12.7 233.4 2.2
2011 131.7 125.6 18.6 245.0 11.6
2012 138.4 132.9 20.4 258.3 13.3
2013 144.3 141.6 34.3 257.4 -0.9
2014 149.9 153.0 56.9 252.7 -4.7
2015 154.3 162.5 85.5 237.1 -15.6
2016 157.4 172.4 117.3 218.7 -18.4
2017 160.5 186.4 149.6 204.0 -14.8
2018 162.9 198.0 180.2 187.8 -16.1
(2)油藏实际的注采比与注入水外溢比例之间的数学关系
定义注入水外溢比例为外溢量与注水量的比值，根据C3断块K2t1 3油藏实际的注采比，对注采比与注入水外溢比例进行回归统计，回归得到的方程、曲线、相关系数如图1所示。可以看出，两者相关性较好，相关系数为0.9782。
(3)建立地层压力恢复速度方程并绘制图版
在没有外溢的情况下，地层压力恢复速度方程为：
Figure BDA0002241728400000051
在考虑注入水外溢时，地层压力恢复速度方程为：
Figure BDA0002241728400000052
式中：IPR——注采比，无因次；y——注入水外溢比例，无因次；Ql——产液量，m3/年。
根据C3断块K2t1 3油藏的实际流体参数、物性参数，分别绘制不考虑外溢和考虑外溢两种条件下、不同采液速度时的注采比与地层压力恢复速度图版，结果如图3和图4所示。可以看出，在不考虑注水外溢时，同一采液速度条件下，随着注采比的增加，地层压力恢复速度也同步增加。而在考虑注水外溢的条件下，当注采比在1.6～1.8时，地层压力恢复速度才能达到最大值。实际上，2015年以来C3断块K2t1 3油藏的年注采比一直在2左右，平均年注采比达到了2.08，平均年采液速度在3％左右，而该油藏压力监测数据表明近年来该油藏地层压力水平一直稳定在0.6左右，如图5所示。根据图3不考虑外溢条件下的地层压力恢复速度图版是无法解释这种现象的，而图4考虑外溢条件下的地层压力恢复速度图版却能给出很好的解释。
(4)注采比优化
如图3所示，根据计算出的图版，在目前采液速度条件下，当注采比在1.6～1.8时，地层压力恢复速度才能达到最大值。因此，目前C3断块K2t1 3油藏合理的注采比应该在1.6～1.8。
实施例2
以C2断块E1f3 2油藏为例，采用注采比优化方法，包括如下步骤：
(1)注水外溢时机判断
参考实施例1中的公式(3)，根据C2断块E1f3 2油藏的实际流体参数、物性参数和生产数据，对水侵量进行计算，计算结果如表2所示。可以看出，该油藏在2012年出现了水侵量小于0的情况，认为此时出现了注水外溢的情况，外溢量为水侵量的绝对值，即3.1×104m3。
表2水侵量计算结果
时间，年 N<sub>p</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>p</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>i</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> W<sub>e</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup> Q<sub>e</sub>，10<sup>4</sup>m<sup>3</sup>
2011 31.3 29.6 42.1 26.1 6.6
2012 33.8 34.9 53.6 23.0 -3.1
2013 36.3 41.6 62.4 24.0 1.0
2014 38.1 48.8 72.1 23.8 -0.2
2015 39.1 53.3 83.8 17.8 -5.9
2016 40.2 58.5 94.2 14.0 -3.8
2017 41.3 65.6 102.8 13.9 -0.1
2018 42.1 71.5 111.2 12.3 -1.5
(2)油藏实际的注采比与注入水外溢比例之间的数学关系
从表2可以看出，虽然2012年出现了外溢，但是2013年水侵量为正值，而从2014年以后出现了连续外溢的情况。根据C2断块E1f3 2油藏实际的注采比，对2014年至2018年注采比与注入水外溢比例进行回归统计，回归得到的方程、曲线、相关系数如图5所示。可以看出，两者相关性较好，相关系数为0.9916。
(3)建立地层压力恢复速度方程并绘制图版
在没有外溢的情况下，地层压力恢复速度方程为：
Figure BDA0002241728400000071
在考虑注入水外溢时，地层压力恢复速度方程为：
Figure BDA0002241728400000072
式中：IPR——注采比，无因次；y——注入水外溢比例，无因次；Ql——产液量，m3/年。
根据C2断块E1f3 2油藏的实际流体参数、物性参数，分别绘制不考虑外溢和考虑外溢两种条件下、不同采液速度时的注采比与地层压力恢复速度图版，结果如图3和图4所示。可以看出，在不考虑注水外溢时，同一采液速度条件下，随着注采比的增加，地层压力恢复速度也同步增加。而在考虑注水外溢的条件下，当注采比在1.4～1.5时，地层压力恢复速度才能达到最大值。
实际上，2014年至2018年C2断块E1f3 2油藏的年注采比分别为1.0、2.0、1.6、1.0、1.1，平均年采液速度在6％左右，而该油藏压力监测数据表明近年来该油藏地层压力水平在0.7以下，如图8所示。根据图6不考虑外溢条件下的地层压力恢复速度图版是无法解释这种现象的，而图7考虑外溢条件下的地层压力恢复速度图版却能给出很好的解释。
(4)注采比优化
如图7所示，根据计算出的图版，在目前采液速度条件下，当注采比在1.4～1.5时，地层压力恢复速度才能达到最大值。因此，目前C2断块E1f3 2油藏合理的注采比应该为1.4～1.5。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于边底水油藏注水外溢的注采比优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基于边底水油藏的水侵量，判断是否出现了注入水外溢的发生，并确定相应的外溢量；当水侵量小于0时，确认发生注水外溢现象，外溢量为水侵量的绝对值；
水侵量的计算公式为：
Figure FDA0003208117410000011
式中：Qo——产油量，m3/年；Qw——产水量，m3/年；Qi——注水量，m3/年；Qe——水侵量，m3/年；N——地质储量，104m3；p——目前地层压力，MPa；Boi——原始原油体积系数，无因次；Bo——目前原油体积系数，无因次；Bw——地层水体积系数，无因次；Ct——油层综合压缩系数，1/MPa；t——时间，单位：年；
(2)根据油藏实际的注采比，确定注采比与注入水外溢比例之间的关系，其中注入水外溢比例为外溢量与注水量的比值；
(3)建立地层压力恢复速度方程，确定在注入水外溢时地层压力的恢复速度，在没有外溢的情况下，地层压力恢复速度方程为：
Figure FDA0003208117410000012
在考虑注入水外溢时，地层压力恢复速度方程为：
Figure FDA0003208117410000013
式中：IPR——注采比，无因次；Boi——原始原油体积系数，无因次；y——注入水外溢比例，无因次；Ql——产液量，m3/年；
(4)根据地层压力恢复速度达到最大值确定最优的注采比。
2.根据权利要求1所述的注采比优化方法，其特征在于，步骤(2)中对注采比与注入水外溢比例进行回归统计，得到回归方程、曲线和相关系数。
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