CN111680814B - 一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法 - Google Patents

一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法，该方法建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数，通过目标函数得到预定时间内不同配产下的累产油量，预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降，以条件1和条件2作为约束条件选取目标井的最优的配产，所得配产充分考虑了上产问题和稳产问题。

Description

一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法
技术领域
本发明属于油藏工程领域，尤其涉及一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法。
背景技术
开发背景：中石化塔河油田以碳酸盐岩缝洞型油藏开发为主，开发早期地层能量较强，主要利用地层弹性能量一次采油。随着开发进行，地层弹性能量逐渐减弱，底水逐渐上升，油井产量不断下降。目前，塔河油田老井产量普遍进入递减阶段，稳产压力较大。为了稳定产量，目前塔河油田主要采取布新井和老井侧钻方式增加动用储量，无论是哪一种稳产方式，都面临着早期弹性驱动阶段如何优化合理配产的难题。
合理配产定义为综合考虑油藏地质条件和开发效益等因素，一口新井(或侧钻井)在投产时应配置的合理产能。随着油藏不断开发，地层压力、油水界面、油柱高度等发生变化，合理配产也在随时间不断变化。需要说明的是，砂岩油藏中多油层合理配产主要考虑层间干扰的影响，对每个小层单独配置产能，而本发明中的合理配产是指一口油井总的合理配产。
碳酸盐岩缝洞型油藏开发一般是由多口生产井和注水(或气)井同时完成，因为相互连通的注采井之间存在干扰，因此，要充分发挥各井产能，保持油田总体产量平稳，油井之间的产能存在最优配合。产能过小，不能充分发挥油井的潜能，产能过大，又不利于油井稳产。优化碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动阶段合理配产，一方面关系到开发早期新井(或侧钻井)上产问题，对弥补老井产量递减具有十分重要的意义，另外一方面，也关系到开发中后期该井自身稳产问题。同时，合理配产也是优化生产效益和投资规模的要求，是防止浪费和规避投资风险必须考虑的核心问题，因此，优化碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产很有必要。
相关的现有技术情况：与砂岩油藏不同的是，碳酸盐岩缝洞型油藏以大型溶洞为开发对象，溶洞是主要的储集空间，裂缝是主要的流动通道，基质基本不含油，油水运动符合流体力学规律而不再符合渗流力学特征，因此，基于渗流力学理论计算得到的油井合理配产结果不再适用于缝洞型油藏。
目前，文献中提到的碳酸盐岩缝洞型油藏油井合理配产优化方法主要有以下几种：①系统试井法。利用稳定试井方法，确定单井合理生产压差和产量，这种方法需要同时开展系统的稳定试井，特点是能较好地考虑到缝洞储集体发育情况和流体实际流动能力大小，精度高，但操作困难，费时费力不宜推广使用；②水锥临界产量法(张宁.塔河油田奥陶系油藏合理产能及采油速度研究[D].成都理工大学,2003.)。将水锥临界产量的1/2-1/3作为单井的合理配产(杨坚,吴涛.塔河油田碳酸盐岩缝洞型油气藏开发技术研究[J].石油天然气学报,2008，30(3):326-328.)，这种方法基于油藏工程计算确立合理生产压差与油井产量关系，方法简单实用，但精度有待提高，主要从延缓底水上升角度进行优化；③类比法。总结邻井构造、断裂、地震反射特征及生产特征，并基于大量生产资料的统计分析，类比邻井确定油井合理配产(任爱军.塔河油田托甫台区块缝洞型碳酸盐岩油藏开发技术研究[J].石油天然气学报,2011，33(6):304-306.)，这种方法在油田现场应用比较多，简单易操作，是一种经验法；④数值模拟方法。利用油藏数值模拟方法优化油井合理配产，这种方法需要建立在前期对油藏地质充分认识的基础上才能开展优化，经过地质建模、历史拟合、油藏数值模拟和相关计算，花费一定的时间和精力，不利于推广。另外，还有学者(文怀衷.YM32碳酸盐岩油藏开发效果评价及优化配产[D].西南石油大学，2014。)利用节点分析法优化单井合理配产，对于一口新井或侧钻井，尤其是碳酸盐岩缝洞型复杂油藏，井筒中流体流动规律是未知的，井底流压和产量的关系不明确，中间参数计算起来比较复杂，应用起来有一定难度。
总之，传统的碳酸盐岩缝洞型油藏油井合理配产优化方法各有利弊，其中，以下两个方面没有考虑到：
第一、上产问题。无论是布新井还是老井侧钻，油田现场人员对于油井配产更多考虑的是上产问题，即从规划角度出发，通过新井或侧钻井快速上产弥补老井产量递减，确保油田总产量保持稳定，因此，初期配产不能太低。
第二、稳产问题。除了快速上产之外，还需要确保该井产量也能保持稳定，因此，初期配产不能太高，否则地层压力下降太快，产量也随之快速递减，尤其是在早期弹性驱动阶段，应充分利用地层弹性能量，降低开采成本。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法，具体方案如下：
一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法，包括如下步骤：
S1：根据目标井对应的储集体在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的第一地下体积与所述目标井的累产液量的第二地下体积，建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数；
S2：根据所述目标函数获取：
目标井在预定时间内不同配产下的累产油量，以及
目标井在预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降；
S3：以条件1和条件2作为约束条件，选取目标井的最优配产；
其中，条件1为，在预定时间内目标井的累产油量大于或等于目标井的累产油量预设值；
条件2为，在预定时间内目标井的地层压力保持程度大于或等于目标井的地层压力保持程度预设值；和/或
在预定时间内所述地层压力降小于或等于目标井的地层压力降预设值。
进一步的，步骤S1中，通过液体等温压缩系数、岩石孔隙等温压缩系数和地层综合压缩系数得到所述第一地下体积与所述地层压力降之间的关系；
通过目标井的产液速度得到所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间的关系；
所述第一地下体积等于第二地下体积，根据所述第一地下体积与所述地层压力降之间的关系以及所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间的关系得到所述目标函数。
进一步的，所述第一地下体积与所述地层压力降之间满足以下表达式：
Figure BDA0001990924120000031
式中：
Pi为目标井的初始地层压力；
P为目标井在t时刻的地层压力；
K为目标井对应的储集体在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的第一地下体积；
Ct为地层综合压缩系数；
Vb为当地层压力为P时，目标井对应的储集体的外表体积；
VL为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的液体体积；
VP为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的岩石孔隙体积；
Vb,i为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体的外表体积；
φi为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体中的孔隙度；
CL为液体等温压缩系数；
Cr为岩石孔隙等温压缩系数；
所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间满足以下表达式：
Figure BDA0001990924120000041
式中：
VL,t为目标井在预定时间t内的累产液量的第二地下体积；
qS,L为目标井在t时刻的地面产液速度；
BL为液体体积系数；
t为时间。
进一步的，在弹性驱动阶段，且目标井不产水或产水少
所述目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数满足以下表达式：
Figure BDA0001990924120000042
式中：
qs,o为目标井在t时刻的地面产油速度；
Bo为油的体积系数。
进一步的，步骤S2中，根据目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数和所述目标函数得到：
目标井在预定时间内不同配产下的累产油量，以及
地层压力保持程度和/或地层压力降。
进一步的，以所述目标井的邻井或与所述目标井相同类型的油藏、与所述目标井相同类型的区块的产油速度的递减规律作为所述目标井的产油速度的递减规律，通过目标井的预设配产和产油速度的递减规律得到目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数。
进一步的，在弹性驱动阶段，关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数满足以下表达式：
Figure BDA0001990924120000051
进一步的，所述预定时间为一个年度；
条件1的表达式为：
Figure BDA0001990924120000052
式中：
目标井的累产油量预设值为目标井的年度建产目标Qt；
Q累产油量为预定时间内目标井的累产油量；
qs,o为目标井在t时刻的地面产油速度。
进一步的，所述预定时间为一个年度；
条件2的表达式为：
Figure BDA0001990924120000053
和/或
Δp(t)＝pi-p(t)≤m
式中：
S为预定时间内目标井的地层压力保持程度；
Pi为目标井的初始地层压力；
P(t)为目标井在t时刻的地层压力；
n为目标井的年度地层压力保持程度的预设值；
Δp(t)为预定时间内目标井的地层压力降；
m为目标井的年度地层压力降的预设值。
进一步的，采用逐年度优化的方式获取所述目标井的最优配产，获取第一年度之后的各年度的目标井的最优配产时，优化年度的初始地层压力为前一年度年末的地层压力。
与现有技术相比，本发明提供的一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化方法，该方法建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数，通过目标函数得到预定时间内不同配产下的累产油量，预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降，以条件1和条件2作为约束条件选取目标井的最优的配产，所得配产充分考虑了上产问题和稳产问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明实施例中的目标井及目标井对应的储集体的示意图；
图2为本发明实施例中的目标井的累产油量随时间的变化图，图中示意性地绘出了两种不同配产下的曲线；
图3为本发明实施例中的目标井的地层压力随时间的变化图，图中示意性地绘出了两种不同配产下的曲线；
图4为本发明实施例中塔河油田某区块的目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化图；
图5为本发明实施例中塔河油田某区块的目标井在不同配产下的累产油量随时间的变化图；
图6为本发明实施例中塔河油田某区块的目标井在不同配产下的第一年累产油量的柱状图；
图7为本发明实施例中塔河油田某区块的目标井在不同配产下的地层压力随时间的变化图；
图8为本发明实施例中塔河油田某区块的目标井在不同配产下的地层压力降和地层压力保持程度图。
在附图中，相同的标识对象采用相同的附图标记，附图并未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明中的目标井是指对其配产进行优化的井，可以是新井也可以是进行了侧钻的老井。
本发明的配产并不是对每个小层单独配置产能，而是指一口油井总的配产，配产一般是指初始时刻的产油速度，可通过质量或体积表示。根据产油速度和含水率可得到产液速度，当目标井的产液的含水率较高，产液中的水不能忽略不计时，配产可以是指初始时刻的产液速度。
产油速度通常是指地面产油速度，产液速度通常是指地面产液速度。
本发明中目标井的产量通常是指表征产油速度的单位时间内的产油量，如日产油量。
本发明适用的是碳酸盐岩缝洞型油藏的弹性驱动阶段。
本实施例提供一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法，该方法包括如下步骤：
S1：根据目标井对应的储集体在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的第一地下体积与所述目标井的累产液量的第二地下体积，建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数；
S2：根据所述目标函数获取：
目标井在预定时间内不同配产下的累产油量，以及
目标井在预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降；
S3：以条件1和条件2作为约束条件，选取目标井的最优配产；
其中，条件1为，在预定时间内目标井的累产油量大于或等于目标井的累产油量预设值；
条件2为，在预定时间内目标井的地层压力保持程度大于或等于目标井的地层压力保持程度预设值；和/或
在预定时间内所述地层压力降小于或等于目标井的地层压力降预设值。
该方法建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数，通过目标函数得到预定时间内不同配产下的累产油量，预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降，以条件1和条件2作为约束条件选取目标井的最优的配产，所得配产充分考虑了上产问题和稳产问题。
图1为目标井及目标井对应的储集体的示意图，如何确定目标井对应的储集体是本领域的公知常识，例如通过试井法、地球物理法等确定，此不再展开。
图2、图3示意性地体现了本实施例的碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法的原理。图2为目标井在不同配产(配产qi＝q1，配产qi＝q2)下的累产油量随时间变化，从图2中可进一步得到目标井在不同配产下的年度累产油量，Qt为年度建产目标即目标井的预设的年度累产油量。图3为目标井在不同配产(配产qi＝q1，配产qi＝q2)下的地层压力随时间的变化，初始地层压力Pi，年度末地层压力nPi，从图3中可进一步得到不同配产下的年度地层压力保持程度。
本实施例的目标井以新井为例，对碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法进行说明。
本实施例的一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法的具体步骤如下。
第1步：建立目标井的产量与目标井的地层压力降、时间隐式关系方程，即目标函数。
分别从液体等温压缩系数、岩石孔隙等温压缩系数和地层综合压缩系数定义出发，建立液体体积、岩石孔隙体积和储集体的外表体积变化与地层压力降之间的关系，再结合物质平衡原理，建立目标井的产量与地层压力降、时间三者之间的隐式关系方程。
对于液体(油或水)，当目标井的地层压力P大于饱和压力Pb，即p＞pb，则目标井处于弹性驱动阶段，饱和压力Pb为弹性驱动阶段的临界压力，此时，液体等温压缩系数可以表示为：
Figure BDA0001990924120000081
式中：
CL为液体等温压缩系数；
P为目标井在t时刻的地层压力；
VL为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的液体体积。
在一定压力范围内，液体等温压缩系数可近似视为常数，对(1)式两侧积分得到：
Figure BDA0001990924120000082
式中：
Pi为目标井的初始地层压力；
P为目标井在t时刻的地层压力；
VL,i为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体中的液体体积；
式中其余变量含义与(1)式中的相应变量含义相同。
根据(2)式可以得到任意时刻的地层压力下的液体体积(地下体积)与地层压力降的关系为：
Figure BDA0001990924120000091
式中各变量含义与(1)式和(2)式中相应变量含义相同。
对于岩石孔隙，岩石孔隙等温压缩系数可以表示为：
Figure BDA0001990924120000092
式中：
Cr为岩石孔隙等温压缩系数；
P为目标井在t时刻的地层压力；
VP为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的岩石孔隙体积。
同理，在一定压力范围内，岩石孔隙等温压缩系数也可近似视为常数，对(4)式两侧积分得到：
Figure BDA0001990924120000093
式中：
VP,i为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体中的岩石孔隙体积；
式中其余变量含义与前式相应变量含义相同。
根据(5)式可以得到任意地层压力下岩石孔隙体积与地层压力降的关系为：
Figure BDA0001990924120000094
式中各变量含义与前式相应变量含义相同。
对于岩石孔隙和液体，地层综合压缩系数可以表示为：
Figure BDA0001990924120000095
式中：
Ct为地层综合压缩系数；
Vb为当地层压力为P时，目标井对应的储集体的外表体积；
式中其余变量含义与前式中相应变量含义相同。
在一定压力范围内，地层综合压缩系数可近似视为常数且储集体的外表体积不变，对(7)式两侧积分：
Figure BDA0001990924120000101
式中各变量含义与前式中相应变量含义相同。
根据(8)式可以得到：
CtVb(pi-p)＝VL-Vp   (9)
式中各变量含义与前式中相应变量含义相同。
(9)式就是当地层压力从初始地层压力pi下降到p时，目标井对应的储集体(碳酸盐岩缝洞型油藏)在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的地下体积(即第一地下体积)。
假设岩石孔隙中全部充满液体，即VL,i＝Vp,i，联立方程(3)、(6)和(9)可以进一步得到目标井对应的储集体(碳酸盐岩缝洞型油藏)在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的地下体积与地层压力降的关系为：
Figure BDA0001990924120000102
式中：
K为目标井对应的储集体(碳酸盐岩缝洞型油藏)在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的地下体积(即第一地下体积)；
Vb,i为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体的外表体积；
Figure BDA0001990924120000103
为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体中的孔隙度；
式中其余各变量含义与前式相应变量的含义相同。
另外，目标井的地面产液速度为qS,L，则目标井的累产液量的地下体积(即第二地下体积)与时间、目标井的产液速度的关系可以表示为：
Figure BDA0001990924120000104
式中：
VL,t为目标井在预定时间t内的累产液量的地下体积(即第二地下体积)；
qS，L为目标井在t时刻的地面产液速度；
BL为液体体积系数；
t为时间。
基于物质平衡原理，在弹性驱动阶段，依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的地下体积(第一地下体积)即为累产液量的地下体积(第二地下体积)，因此，联立方程(10)和(11)，可以得到：
Figure BDA0001990924120000111
式中各变量含义与前式中相应变量含义相同。
对于塔河油田和顺北油田，在新井投产初期，因为地层压降小，生产时间短，水体的侵入作用弱，所以油井初期一般也不产水或产水少(通常指含水率小于2％)。
因此，在纯原油开采阶段(不产水或产水少)，(12)式可以写成：
Figure BDA0001990924120000112
式中：
qs,o为目标井在t时刻的地面产油速度；
Bo为油的体积系数；
式中其余变量的含义与前式相应变量的含义相同。
(13)式就是目标井(碳酸盐岩缝洞型油藏)的产量与目标井的地层压力降、时间三者之间的隐式关系方程，即目标函数。
目标井的以地面体积表示的累产油量的表达式为：
Figure BDA0001990924120000113
式中：
Q为预定时间t内目标井的累产油量的地面体积，万方(可以转换为万吨)；
式中其余变量含义与前式相应变量含义相同。
(13)式(即目标函数)的等式右边为预定时间内目标井的累产油量的地下体积，(14)式可根据目标函数的等式右边的预定时间内目标井的累产油量的地下体积得到。
第2步：设置碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化条件。
与以往优化方法不同的是，本实施例提出的优化条件考虑了开发早期新井投产年度建产目标和地层能量要保持一定程度两个要求。通常优化的预定时间为一个年度。
优化条件1：目标井的年度累产油量Q累产油量达到目标井的年度建产目标以上。
年度建产目标即年度累产油量的预设值，从规划角度上讲，一口新井投产，其年产油量必须达到一定数值，以弥补其它老井因递减造成的产量下降，即：
Figure BDA0001990924120000121
式中，Qt为目标井(本实施例为新井)的年度建产目标，万方(可以转化为万吨)；
Q累产油量为预定时间(一个年度)内目标井的累产油量；
式中其余变量含义与前式相应变量含义相同。
优化条件2：地层能量保持一定程度。
从开发角度上讲，碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动过程中，地层压力逐渐下降，如果配产过高，地层压力下降太快，一方面会导致产量快速递减，底水上升，弹性阶段采收率低，另外一方面，自喷期缩短，转抽后增加开采成本。因此，地层能量必须保持一定水平，不能下降太快。通过目标井的地层压力保持程度和地层压力降来表征地层能量保持的水平，其表达式分别为：
地层压力保持程度：
Figure BDA0001990924120000122
地层压力降：pi-p(t)；
P、Pi的含义与前式相应变量含义相同。
该条件的表达式为：
Figure BDA0001990924120000123
和/或Δp(t)＝pi-p(t)≤m   (16)
式中：
S为预定时间(通常为一个年度)内目标井的地层压力保持程度；
P(t)为目标井在t时刻的地层压力，与前式的变量P相同；
n为目标井在预定时间内(通常为一个年度)的地层压力保持程度的最小值，是预设值；本实施例是逐年度进行优化，n即目标井的年度地层压力保持程度的预设值；
Δp(t)为预定时间(通常为一个年度)内目标井的地层压力降；
m为目标井在预定时间内(通常为一个年度)的地层压力降的最高值，是预设值；本实施例是逐年度进行优化，m即目标井的年度地层压力降的预设值；
式中其余变量含义与前式相应变量含义相同。
第3步：类比法确定产油速度递减规律。
对于一口目标井(新井)投产，可以类比与目标井相同类型油藏或区块、也可以类比目标井的邻井确定弹性驱动阶段的产油速度的递减规律，明确递减率。即将与目标井相同类型油藏、区块或目标井的邻井的产油速度的递减规律作为目标井的递减规律，明确递减率。
该步骤是为获取目标井的产油速度随时间的变化。目标井的产油速度的递减规律确定后，结合目标井的预设配产，即可得到不同配产下的目标井的产油速度随时间的变化。
第4步：迭代求解，优化合理配产。
将目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数代入目标函数即(13)式，可得到目标井在不同配产下的地层压力保持程度/和或地层压力降随时间的变化的函数，进而得到预定时间内目标井在不同配产下的地层压力保持程度和地层压力降。
可以先通过目标函数和不同配产下的产油速度随时间的变化的函数得到地层压力随时间变化的函数如图7，再根据地层压力随时间变化的函数得到相应的地层压力保持程度和/或地层压力降随时间的变化的函数。
将目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数代入根据目标函数获得的(14)式，可得到目标井在不同配产下的累产油量随时间的变化的函数，进而得到预定时间内目标井在不同配产下的累产油量。
根据目标井(碳酸盐岩缝洞型油藏)弹性驱动的产量与目标井的地层压力降、时间三者之间的隐式关系方程即(13)式，以及(14)式编程迭代求解；输入油藏基本参数，并结合目标井(碳酸盐岩缝洞型油藏)弹性驱动合理配产优化条件和产油速度递减规律，优化得到最终的合理配产。
上述优化的第1步、第2步、第3步和第4步中，第1步、第2步和第3步须在第4步前实施。第1步、第2步和第3步之间无绝对的先后顺序，可先实施第1步，得到关系式；也可以先实施第2步，设置条件；也可以先类比邻井得到不同配产下的产油速度。
在逐年度进行优化时，当优化出第一年合理配产后，后续任一年度的合理配产需要根据该优化年度油藏条件变化、该优化年度的建产目标和该优化年度的能量保持要求进行优化，具体操作为：
(1)将该优化年度前一年的年末的地层压力作为该优化年度的合理配产优化的初始地层压力；
(2)计算该优化年度的含油饱和度和液体等温压缩系数；
(3)设置该优化年度建产目标和能量保持要求；
(4)确定该优化年度的合理配产范围。
第一年度后的任一优化年度的优化操作中，步骤(4)之前的步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)无先后顺序。
与传统油藏数值模拟方法相比，本方法计算起来所需参数少，主要参数只有9个，如表1，其中原油密度只是用于原油在体积和质量之间的转换不影响本实施例的方法的实施。程序也简单易实现，因此，使用起来比较方便快捷。
以塔河油田某区块为例，本实施例对新井投产初期不产水或产水少的情况进行说明，目标井的产油速度的递减规律参考邻井，符合指数递减，年综合递减率为15％，其它基本参数如表1所示。
表1基本参数取值
Figure BDA0001990924120000141
其中，液体等温压缩系数通过原油压缩系数、水压缩系数和含油饱和度计算得到。
通过设置不同配产(即预设配产，塔合油田新井投产初期不产水或产水少，此处配产为初始时刻产油速度)，30-100m3/d，参考邻井递减规律可以分别得到不同配产下的日产油(产油速度)，如图4所示。不同配产下的日产油结合(14)式得到不同配产下的累产油量随时间变化曲线，如图5所示。
从图距4可以看出：在递减率相同的前提下，初期配产越高，产量递减绝对值越大，且不同配产之间的日产油差随时间逐渐缩小。
从图5可以看出：初期配产越高，累产油越大，且随着时间增加，不同配产之间累产油差距逐渐加大。需要说明的是这种变化规律是在早期弹性驱动阶段，水体影响较弱，随着开发时间延长，水体影响逐渐加大，曲线形态会出现差异。
对于一口新井投产，需要从规划角度考虑到年度建产目标，即该井年产油量必须达到一定数值，以弥补其它老井因递减造成的产量下降，确保油田总产量保持稳定。因此，这里进一步绘制不同配产条件下第一年的累产油量，如图6所示。
假如该井第一年度建产目标为2.0×104t(对应2.35×104m3)，即方程(15)中Qt＝2.35×104，根据图4，可以插值得到合理配产不宜低于69.4m3/d(对应59.0t/d)。同理，可以得到不同年度建产目标条件下合理配产的最低值，如表2所示。
表2不同年度建产目标下合理配产最低值
年度建产目标(万吨) 合理配产最低值(t/d)
2.0 59.0
1.5 44.2
1.0 29.5
另外，通过设置不同配产(即预设配产)得到的不同配产下的日产油(产油速度)结合(13)式可以得到不同配产下的地层压力随时间变化曲线，如图7所示，从图7可以看出：初期配产越高，地层压力下降越快。在这种情况下，需要考虑地层能量保持程度，对地层压力的下降值有一个限定。因此，这里进一步绘制不同配产条件下第一年地层压力降和地层压力保持程度，如图8所示。图8中的柱状图代表地层压力降，点线图代表地层压力保持程度。
假如要求该井第一年地层压力降不超过3MPa(对应第一年地层压力保持程度不低于96％)，即方程(16)中，n＝96％和m＝3，根据图8，可以插值得到合理配产不宜高于71.68m3/d(对应60.9t/d)。同理，可以得到不同地层压力保持程度下合理配产的最高值，如表3所示。
表3不同地层压力保持程度下合理配产最高值
地层压力保持程度(％) 合理配产最高值(t/d)
98 30.8
97 45.9
96 60.9
综合上面两个优化条件，如果该井第一年建产目标是2.0×104t，地层压力保持程度为96％，则该井合理配产为59.0-60.9t/d。同理，可以得到该井不同年度建产目标和不同地层压力保持程度下的合理配产优化结果，如表4所示。
表4合理配产优化结果
Figure BDA0001990924120000161
当优化出第一年合理配产后，第二年合理配产需要根据第二年油藏条件变化、第二年建产目标和第二年能量保持要求进行优化，具体操作如下：
(1)将第一年末的地层压力作为第二年合理配产优化的初始地层压力；
(2)计算第二年含油饱和度、液体等温压缩系数；
(3)设置第二年建产目标和能量保持要求；
(4)确定第二年合理配产范围。
后续优化年度的配产的优化依此类推。
当目标井的产液的含水率较高，则以(12)式作为目标函数，通过产液速度和含水率可得到产油速度，(12)式适用于整个弹性驱动阶段。同样的，以类比法确定目标井的产油速度递减规律。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在逻辑或结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种碳酸盐岩缝洞型油藏弹性驱动合理配产优化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据目标井对应的储集体在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的第一地下体积与所述目标井的累产液量的第二地下体积，建立关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数；
S2：根据所述目标函数获取：
目标井在预定时间内不同配产下的累产油量，以及
目标井在预定时间内不同配产下的地层压力保持程度和/或地层压力降；
S3：以条件1和条件2作为约束条件，选取目标井的最优配产；
其中，条件1为，在预定时间内目标井的累产油量大于或等于目标井的累产油量预设值；
条件2为，在预定时间内目标井的地层压力保持程度大于或等于目标井的地层压力保持程度预设值；和/或
在预定时间内所述地层压力降小于或等于目标井的地层压力降预设值；步骤S1中，通过液体等温压缩系数、岩石孔隙等温压缩系数和地层综合压缩系数得到所述第一地下体积与所述地层压力降之间的关系；
通过目标井的产液速度得到所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间的关系；
所述第一地下体积等于第二地下体积，根据所述第一地下体积与所述地层压力降之间的关系以及所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间的关系得到所述目标函数；
所述第一地下体积与所述地层压力降之间满足以下表达式：
Figure FDA0004010893860000011
式中：
Pi为目标井的初始地层压力；
P为目标井在t时刻的地层压力；
K为目标井对应的储集体在弹性驱动过程中依靠液体和岩石孔隙的弹性能量产生的总液量的第一地下体积；
Ct为地层综合压缩系数；
Vb为当地层压力为P时，目标井对应的储集体的外表体积；
VL为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的液体体积；
VP为当地层压力为P时，目标井对应的储集体中的岩石孔隙体积；
Vb,i为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体的外表体积；
φi为当地层压力为初始地层压力Pi时，目标井对应的储集体中的孔隙度；
CL为液体等温压缩系数；
Cr为岩石孔隙等温压缩系数；
所述第二地下体积、时间和所述产液速度之间满足以下表达式：
Figure FDA0004010893860000021
式中：
VL,t为目标井在预定时间t内的累产液量的第二地下体积；
qS,L为目标井在t时刻的地面产液速度；
BL为液体体积系数；
t为时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，根据目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数和所述目标函数得到：
目标井在预定时间内不同配产下的累产油量，以及
地层压力保持程度和/或地层压力降。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以所述目标井的邻井或与所述目标井相同类型的油藏、与所述目标井相同类型的区块的产油速度的递减规律作为所述目标井的产油速度的递减规律，通过目标井的预设配产和产油速度的递减规律得到目标井在不同配产下的产油速度随时间的变化的函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在弹性驱动阶段，关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数满足以下表达式：
Figure FDA0004010893860000022
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在弹性驱动阶段，且目标井不产水；
所述关于目标井的产量、目标井的地层压力降和时间三者之间关系的目标函数满足以下表达式：
Figure FDA0004010893860000031
式中：
qs,o为目标井在t时刻的地面产油速度；
Bo为油的体积系数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定时间为一个年度；
条件1的表达式为：
Figure FDA0004010893860000032
式中：
目标井的累产油量预设值为目标井的年度建产目标Qt；
Q累产油量为预定时间内目标井的累产油量；
qs,o为目标井在t时刻的地面产油速度。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定时间为一个年度；
条件2的表达式为：
Figure FDA0004010893860000033
和/或
Δp(t)＝pi-p(t)≤m
式中：
S为预定时间内目标井的地层压力保持程度；
Pi为目标井的初始地层压力；
P(t)为目标井在t时刻的地层压力；
n为目标井的年度地层压力保持程度的预设值；
Δp(t)为预定时间内目标井的地层压力降；
m为目标井的年度地层压力降的预设值。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，采用逐年度优化的方式获取所述目标井的最优配产，获取第一年度之后的各年度的目标井的最优配产时，优化年度的初始地层压力为前一年度年末的地层压力。
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