CN110644975A - 一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田开发领域，涉及一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，包括以下步骤：S1缝洞型油藏井间储集空间分类；S2建立缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型；S3井间示踪剂产出曲线的拟合及求解，得到定量化描述井间连通特征的参数。本发明对矿场实际情况的针对性更强；建立的曲线拟合及求解方法，可实现对井间连通参数的定量表征；以产出曲线的整体拟合误差最小为目标，采用微粒群算法对示踪剂产出曲线进行拟合和求解，具有更简便的操作、更高的计算精度，减少了以往模拟方法需要人为输入参数带来的误差，由此矿场实用性、精确性和可操作性均得到了有效保证。

Description

一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法

技术领域

本发明属于油气田开发领域，涉及一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法。

背景技术

碳酸盐岩油藏作为世界上最重要的油气资源组成之一，无论是储量还是产量均占有重要的地位。在我国碳酸盐岩储层中，缝洞型油藏占有重要的比重，约占碳酸盐岩储层总储量的2/3。因此，碳酸盐岩缝洞型油藏的高效开发对于保障我国国内原油供给具有重要的意义。

精确表征缝洞型油藏的井间连通结构并且能够建立简单有效且较为全面地反映缝洞型油藏特征的简化模型是高效开发该类油藏的关键。与常规砂岩储层不同的是，缝洞型碳酸盐岩油藏的储集空间形态各异，杂乱无章且分布分散随机，具有极强的非均质性，导致了井间连通结构识别和表征的困难，造成了对其水驱开发规律和剩余油分布的认识不清、各类挖潜措施缺乏可靠依据，采取的措施缺乏有效的针对性。

井间示踪监测技术是重要的定量解释井间特征的动态监测方法，但是由于定量描述缝洞型油藏的物理和数学模型还没有建立起来，所以目前借鉴砂岩示踪剂曲线解释软件来计算的范畴仅限于注水推进速度和方向、波及体积和产液贡献率等有限的参数。缝洞型油藏示踪剂曲线的解释大多数只是以半定量化为主，国内仅有少数学者在岩溶地下水流场初步建立了单管和并联管流场示踪数学模型，但除了单一管道单峰形态可以求解缝洞的规模和流速外，其它复合型的结构还没有实现定量化解释，缝洞型油藏中裂缝尺寸、溶洞体积与空间展布形态等参数还没有实现量化解释。因此，建立缝洞型油藏流场示踪简化数学模型，实现复杂示踪剂曲线的定量化解释，并运用解释的结果求解缝洞参数，深化对缝洞油藏的井间连通结构及开发规律的认识，为该类油藏改善水驱、注气开发等技术措施的制订提供理论基础数据具有重要的意义，进而可以实现高效开发缝洞型油藏的目的。

发明内容

针对现有缝洞型油藏示踪剂曲线解释方法不完善、解释结果不精确的问题，本发明提供了一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法。

本发明采用的技术方案如下：

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，包括以下步骤：

S1对缝洞型油藏井间储集空间分类，得到分类结果；

S2分别建立S1分类结果的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型；

S3采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解，得到各生产井与注水井之间的定量化描述井间连通特征的参数，完成缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释。

S1中，将缝洞型油藏井间储集空间化分为单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间和并联通道型储集空间；

其中，单一裂缝型储集空间为仅流经1条裂缝的储集空间，流经裂缝通道单一、无岔道；

单一溶洞型储集空间为仅流经1个溶洞的储集空间；

并联通道型储集空间为n个裂缝和n个溶洞的自由组合型储集空间，其中n≥1，并联通道型储集空间的示踪剂产出曲线的特征包括了单一裂缝型储集空间和单一溶洞型储集空间所具有的特征。

单一裂缝型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；

为示踪剂向生产井j的平均滞留时间；l_j为示踪剂向生产井j的流道长度；V_j为示踪剂向生产井j的流道体积；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

单一溶洞型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；V_cj为示踪剂向生产井j的溶洞体积；

为示踪剂向生产井j的平均滞留时间；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

并联通道型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

V_ji为注入井向生产井j第i条流道的体积；V_cjk为注入井向生产井j第k个溶洞的体积；l_ji为示踪剂向生产井j的第i条流道(裂缝或管道)长度；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；

为注入井向生产井j第i条流道的示踪剂平均滞留时间；为注入井向生产井j第k个溶洞的示踪剂平均滞留时间；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

S3中，采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解时，以产出曲线的整体拟合误差最小为目标，其目标函数F为：

式中：C_i(t)为生产井i在t时刻通过理论模型计算得到的示踪剂浓度值；C_i ^*(t)为生产井i在t时刻通过矿场实测得到的示踪剂浓度值；n为生产井i的示踪剂实际监测天数。

S3中，采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合时，使用1stOpt软件中的微粒群算法，进行参数拟合。

拟合的参数包括括裂缝的条数、溶洞的个数、管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij。

定量化描述井间连通特征的参数包括管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij。

本发明具有如下有益效果：

本发明缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法对缝洞型油藏井间储集空间分类，能够将复杂的井间连通信息简化，并对分类结果分别建立了对应的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲解释模型，避免了以往模型将缝洞型油藏井间储集空间混为一谈的缺点，由此对矿场实际情况的针对性更强；采用得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解，得到各生产井与注水井之间的定量化描述井间连通特征的参数，完成缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释，因此本发明现有缝洞型油藏示踪剂曲线解释方法更加完善、解释结果精确。

附图说明

图1为本发明实施例中TK424CH井示踪剂浓度实测曲线及拟合曲线；

图2为本发明实施例中TK476井示踪剂浓度实测曲线及拟合曲线；

图3为本发明实施例中TK457H井示踪剂浓度实测曲线及拟合曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，需在此说明的是本实施例仅是本发明针对具体情况的一个实施方法，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质进行的任何简单修改、变更以及其他变化，均在本发明的保护范围内。

本发明缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，具体涉及缝洞型碳酸盐岩油藏井间示踪技术的示踪剂定量解释，包括以下步骤：

S1对缝洞型油藏井间储集空间分类，缝洞型油藏井间储集空间类型简化为单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间和并联通道型储集空间这3种类型，裂缝采用简化为管道来表示；其中，单一裂缝型储集空间为仅流经1条裂缝的储集空间，流经裂缝通道单一、无岔道；单一溶洞型储集空间为仅流经1个溶洞的储集空间；并联通道型则为n个裂缝和n个溶洞的自由组合型的储集空间，其中n≥1，其示踪剂产出曲线的特征包括了单一裂缝型储集空间和单一溶洞型储集空间所具有的特征；

S2分别建立S1分类结果的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型，即分别建立单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间和并联通道型这3种储集空间类型的解释模型，其中：

单一裂缝型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度，单位为mg/L；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度，单位为mg/L；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数，单位为f；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积，单位为m³；

为示踪剂向生产井j的平均滞留时间，单位为d；l_j为示踪剂向生产井j的流道(裂缝或管道)长度，单位为m；V_j为示踪剂向生产井j的流道(裂缝或管道)体积，单位为m³；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；t为示踪剂注入后开始取样的时间，单位为d；

单一溶洞型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度，单位为mg/L；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度，单位为mg/L；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数，单位为f；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积，单位为m³；V_cj为示踪剂向生产井j的溶洞体积，单位为m³；

为示踪剂向生产井j的平均滞留时间，单位为d；t为示踪剂注入后开始取样的时间，单位为d。

并联通道型示踪剂产出浓度为所有并联分支管道及并联分支溶洞示踪剂产出浓度在生产井i处的叠加，其对应的产出曲线解释模型为：

并联通道型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

V_ji为注入井向生产井j第i条流道的体积，单位为m³；V_cjk为注入井向生产井j第k个溶洞的体积，单位为m³；l_ji为示踪剂向生产井j的第i条流道(裂缝或管道)长度，单位为m；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；为注入井向生产井j第i条流道的示踪剂平均滞留时间，单位为d；

为注入井向生产井j第k个溶洞的示踪剂平均滞留时间，单位为d；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数，单位为f；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积，单位为m³；t为示踪剂注入后开始取样的时间，单位为d；

S3采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解，得到各生产井与注水井之间的管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij等定量化描述井间连通特征的参数。拟合和求解时，以产出曲线的整体拟合误差最小为目标，其目标函数为：

式中：C_i(t)为生产井i在t时刻通过理论模型计算得到的示踪剂浓度值，单位为mg/L；C_i ^*(t)为生产井i在t时刻通过矿场实测得到的示踪剂浓度值，单位为mg/L；n为生产井i的示踪剂实际监测天数，单位为d。

作为本发明优选的实施方案，在步骤S3中对实际示踪剂数据进行拟合时，使用1stOpt软件中的微粒群算法，拟合的参数包括裂缝的条数、溶洞的个数、管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij信息。

本发明缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，可扩展至裂缝发育的特低渗和致密砂岩储层中应用，可采用形成的并联通道型解释模型对致密砂岩储层中的裂缝进行描述，此时为仅包含n个裂缝(n≥1)但不包含溶洞的自由组合型。

由上述技术方案可以看出，本发明将复杂的井间连通信息简化为单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间、并联通道型储集空间三类，并对三类储集空间连通特征分别建立了对应的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型，避免了以往模型将裂缝与溶洞混为一谈的缺点，由此对矿场实际情况的针对性更强；建立的曲线拟合及求解方法，可实现对裂缝的条数、溶洞的个数、管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij等井间连通参数的定量表征；以产出曲线的整体拟合误差最小为目标，采用微粒群算法对示踪剂产出曲线进行拟合和求解，具有更简便的操作、更高的计算精度，减少了以往模拟方法需要人为输入参数带来的误差，由此矿场实用性、精确性和可操作性均得到了有效保证。

实施例：TK411井组

TK411井组为缝洞单元，注采层位为奥陶系，含油面积14.9km²，地质储量2965×10⁴t，单元天然能量相对充足。在投产两年后实施微量隐现光示踪剂示踪监测，并获得良好的示踪剂响应曲线及生产动态资料。其中TK411井组含受益井9口，本实施例选取示踪剂响应曲线表现为多峰型的TK424CH、TK476和TK457H三口井作为具体的分析对象，其中：TK424CH井与注入井TK411间属于流动差异小的两管道并联；TK476井与注入井TK411间属于流动差异大的单管道单溶洞并联；TK457H井与注入井TK411间属于流动差异小的双管道双溶洞并联。表1为示踪剂投注参数表，表2为各生产井基本情况表

表1

表2

由表1可知：V_d＝140.0m³；C₀＝100mg/L

采用本发明所形成的单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间和并联通道型储集空间三种模型的解释模型，以1stOpt软件中的微粒群算法对TK424CH、TK476和TK457H三口井的示踪剂产出曲线进行拟合。得到TK424CH井示踪剂浓度拟合曲线如图1所示，得到TK476井示踪剂浓度拟合曲线如图2所示，得到TK457H井示踪剂浓度拟合曲线如图3所示。

由图1可知，TK424CH井与注入井TK411间属于流动差异小的两管道并联，曲线表现出了连续峰的特征，拟合效果较好。

由图2可知，TK476井与注入井TK411间属于流动差异大的单管道单溶洞并联，拟合结果较好的反映了曲线特征。

由图3可知，TK457H井与注入井TK411间属于流动差异小的双管道双溶洞并联。可以看出整体上拟合效果良好，较为准确的体现出TK457H井与注入井TK411间的连通特征。

采用发明所述的缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释模型，由TK411井组中TK424CH、TK476、TK457H井的示踪剂浓度曲线的拟合结果可以得到各生产井i的裂缝的条数、溶洞的个数、管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij。所得结果如表3所示：

表3

为了验证解释结果的准确性，求取由半定量法确定的受效井方向的波及体积和由拟合输出参数确定的受效井与注入井间流道总体积两者之间的相对误差，如表4所示，得到三口井拟合的平均误差为10.42％，拟合精度良好。

表4

Claims (9)

1.一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1对缝洞型油藏井间储集空间分类，得到分类结果；

S2分别建立S1分类结果的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型；

S3采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解，得到各生产井与注水井之间的定量化描述井间连通特征的参数，完成缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释。

2.根据权利要求1所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，S1中，将缝洞型油藏井间储集空间化分为单一裂缝型储集空间、单一溶洞型储集空间和并联通道型储集空间；

其中，单一裂缝型储集空间为仅流经1条裂缝的储集空间，流经裂缝通道单一、无岔道；

单一溶洞型储集空间为仅流经1个溶洞的储集空间；

并联通道型储集空间为n个裂缝和n个溶洞的自由组合型储集空间，其中n≥1，并联通道型储集空间的示踪剂产出曲线的特征包括了单一裂缝型储集空间和单一溶洞型储集空间所具有的特征。

3.根据权利要求2所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，单一裂缝型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；

为示踪剂向生产井j的平均滞留时间；l_j为示踪剂向生产井j的流道长度；V_j为示踪剂向生产井j的流道体积；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

4.根据权利要求2所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，单一溶洞型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：C_j(t)为生产井j的示踪剂产出浓度；C₀为注入井注入示踪剂段塞的浓度；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；V_cj为示踪剂向生产井j的溶洞体积；为示踪剂向生产井j的平均滞留时间；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

5.根据权利要求2所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，并联通道型储集空间缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型为：

式中：

V_ji为注入井向生产井j第i条流道的体积；V_cjk为注入井向生产井j第k个溶洞的体积；l_ji为示踪剂向生产井j的第i条流道(裂缝或管道)长度；α为示踪剂在流道中的水动力弥散常数；

为注入井向生产井j第i条流道的示踪剂平均滞留时间；

为注入井向生产井j第k个溶洞的示踪剂平均滞留时间；f_j为注入井向生产井j的注入水分配系数；V_d为注入井注入示踪剂段塞总体积；t为示踪剂注入后开始取样的时间。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，S3中，采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合及求解时，以产出曲线的整体拟合误差最小为目标，其目标函数F为：

式中：C_i(t)为生产井i在t时刻通过理论模型计算得到的示踪剂浓度值；C_i ^*(t)为生产井i在t时刻通过矿场实测得到的示踪剂浓度值；n为生产井i的示踪剂实际监测天数。

7.根据权利要求6所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，S3中，

采用S2得到的缝洞型油藏井间示踪剂产出曲线解释模型对示踪剂产出曲线进行拟合时，使用1stOpt软件中的微粒群算法，进行参数拟合。

8.根据权利要求7所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，其特征在于，拟合的参数包括括裂缝的条数、溶洞的个数、管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij。

9.根据权利要求1所述的一种缝洞型油藏示踪剂曲线定量解释方法，定量化描述井间连通特征的参数包括管道当量直径D_ij、管道长度l_ij、水动力弥散常数α和溶洞体积V_ij。

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