CN112329192A - 厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，包括：一，厚层砂岩油藏基础资料收集；二，无因次均衡驱替因子N定量计算；三，无因次均衡驱替因子N参数敏感性分析；四，确定无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev关系；五，确定不同韵律油层合理无因次驱替因子N；六，绘制不同韵律油层单位无因次驱替因子注聚纵向波及系数Ev增加值的相关图版；七，查询不同韵律油层注聚的合理注采井距；八，查询不同韵律油层合理注采压差；该方法解决了厚层砂岩油藏聚驱由于重力分异作用导致纵向波及系数较低的难题，有助于注聚均衡驱替方案设计以及提高纵向波及系数Ev研究，设计科学合理，使用效果理想。
Description
技术领域
本发明涉及一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法。
背景技术
渤海河流相和三角洲相储层发育，水驱、化学驱、注蒸汽吞吐等是开发此类储层的有效技术。渤海厚层油藏发育，有的单层厚度甚至达到了70m。对于厚层砂岩油藏，注入流体的波及体积影响着剩余油的分布，其开发效果不仅和油藏形状、井网关系密切，也与注入参数联系紧密。关于厚层油藏均衡驱替，目前研究主要侧重于重力作用对倾斜油藏转注时机、转注井位优化、细分层系、提液等的影响，而考虑不同油藏的地质油藏参数(如油藏厚度、渗透率等)，通过优化注采参数(如生产压差、注采井距等)进行均衡驱替设计的研究则很少。
发明内容
本发明目的在于提供一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法,以解决围绕厚层砂岩油藏聚驱由于重力分异作用导致纵向波以及系数较低的问题。
为实现上述目的，本发明的厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法的具体技术方案如下：
一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，其包括以下步骤：
第一步，厚层砂岩油藏基础资料收集，收集目标区块的原油密度、聚合物密度、油层厚度、水平渗透率值、垂向渗透率值、注采井距、生产压差等基础数据；
第二步，无因次均衡驱替因子N定量计算，其考虑地层倾角和不同韵律沉积，确定均质韵律地层(图2)的计算公式为(A-1)，正韵律地层(图3)的计算公式为(A-2)，反韵律地层(图4)的计算公式为(A-3)；
对于均质韵律沉积：
对于正韵律沉积：
对于反韵律沉积：
ΔP为水驱见水时刻的注采压差，单位为Pa；Δρ为注入流体与地层原油密度差，单位为kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；θ为地层倾角，单位为度；
第三步，无因次均衡驱替因子N参数敏感性分析，是对影响无因次均衡驱替因子N大小的参数敏感性进行分析，其在直角坐标系中，以油层厚度、注采井距、注采压差、Kv/Kx、密度差数个参数的无因次增量为横坐标，以根据公式(A-1)计算均衡驱替因子N的无因次增量为纵坐标绘制图形(图5所示)，相同横坐标情况下，纵坐标值越大的参数越敏感；如图5所示，敏感性参数大小依次为：注采井距>Kv/Kx>油层厚度>注采井距>密度差；因此，要获得较大的均衡驱替因子N，优先考虑调整最敏感的参数，如注采井距；
第四步，无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系，是确定无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系，基于目标油田取心资料，根据相似原理制作均质韵律、正韵律、反韵律的长(50cm)、短(28cm)二维平板可视化物模模型，开展室内聚驱的物理模拟实验研究(表1)；根据实验结果，得到回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次均衡驱替因子N的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)：
对均质韵律沉积：
Ev＝7.0961lnN+41.8513 (A-4)
对正韵律沉积：
Ev＝6.5327lnN+48.3322 (A-5)
对反韵律沉积：
Ev＝6.8122lnN+50.5460 (A-6)
其中，Ev为纵向波及系数，单位为％；N为无因次均衡驱替因子，单位为无因次量；
第五步，确定不同韵律油层合理驱替因子N。确定不同韵律油层合理驱替因子N，是对回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次驱替因子N求导数，导数关系式(A-7)、(A-8)、(A-9)，该导数值代表单位均衡驱替因子纵向波及系数的增加值(如表2所示)；
对均质韵律沉积：
E'v＝7.0961/N (A-7)
对正韵律沉积：
E'v＝6.5327/N (A-8)
对反韵律沉积：
E'v＝6.8122/N (A-9)
第六步，绘制不同韵律的纵向波及系数图版，是绘制不同韵律性的纵向波及系数Ev查询图版，根据导数计算公式(A-7)、(A-8)、(A-9)，绘制不同韵律油层单位驱替因子注聚纵向波及系数Ev增加值的相关图版，以得到注聚波及系数增加值的拐点；
第七步，查询不同韵律油层合理注采井距，对于某目标均质韵律油藏，根据第六步确定的无因次均衡驱替因子拐点N拐点＝2，将N均质韵律＝N拐点＝2带入公式(A-1)后，除油层厚度H、注采井距L、注采压差△P外，其余参数均是已知的；给定无因次均衡驱替因子N的一个值，根据公式(A-1)所揭示的函数关系，通过公式(A-1)计算得到不同的无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)；根据物模实验结果，均质韵律无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-4)；根据(A-4)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-4)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-1)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；对于正韵律油藏，根据物模实验结果(图8)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-5)；根据(A-5)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-5)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-2)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；对于反韵律油藏，根据物模实验结果(图9)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-6)，根据(A-6)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-6)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-3)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；
第八步，查询不同韵律油层合理注采压差，根据公式(A-1)、(A-2)和(A-3)，以及第六步通过实验数据回归得到的不同拐点驱替因子N拐点，绘制无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版，该图版为均质韵律图、正韵律图以及反韵律图；
均质韵律图用于地层渗透率自下而上大小基本不变化的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化；
正韵律图用于地层渗透率自下而上由大变小的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化；
反韵律图用于地层渗透率自下而上由小变大的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化。
前述的厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，其中，所述均质韵律为地层渗透率自下而上大小基本不变化，用于表征岩性自下而上基本不变化；所述正韵律为地层渗透率自下而上由大变小，用于表征岩性自下而上由粗变细；
所述反韵律为地层渗透率自下而上由小变大，用于表征岩性自下而上由细变粗的演变；所述不同韵律性油层的无因次均衡驱替因子N，用于表征注入聚合物质点在注采压差、重力分异共同作用下，垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值；所述无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)，定量确定不同韵律油层的无因次均衡驱替因子，绘制确定合理井距和注采压差的相关图版，供查询和方案设计。
本发明的厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法具有以下优点：本发明提供的方法，围绕厚层砂岩油藏聚驱由于重力分异作用导致纵向波及系数较低的问题，提出无因次均衡驱替因子N表征注入聚合物质点在注采压差、重力分异共同作用下，垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值，通过无因次均衡驱替因子N与注聚开发纵向波及系数Ev的关系式，定量确定了不同韵律油层的确定合理井距和注采压差，并绘制了适用性强的相关图版，解决了厚层砂岩油藏由于重力分异作用降低垂向波及系数的难题。
附图说明
图1为本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法主要步骤图。
图2为本发明倾斜地层均匀韵律沉积示意图。
图3为本发明倾斜地层正韵律沉积示意图(图中渗透率K1<渗透率K2<渗透率K3)。
图4为本发明倾斜地层反韵律沉积示意图(图中渗透率K1<渗透率K2<渗透率K3)。
图5为本发明不同参数单位无因次变化量对应的无因次均衡驱替因子N的增量图。
图6为本发明不同韵律油层单位均衡无因次驱替因子注聚纵向波及系数增加值图。
图7为本发明均质韵律物模实验无因次驱替因子N与纵向波以及系数Ev关系图。
图8为本发明正韵律物模实验无因次驱替因子N与纵向波以及系数Ev关系图。
图9为本发明反韵律物模实验无因次驱替因子N与纵向波以及系数Ev关系图。
图10为本发明均质韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝10％至30％。
图11为本发明均质韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝40％至70％。
图12为本发明正韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝10％至30％。
图13为本发明正韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝40％至70％。
图14为本发明反韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝10％至30％。
图15为本发明反韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝40％至50％。
图16为本发明反韵律油层驱替压力梯度与无因次厚度关系曲线图，图中Ev＝60％至70％。
图17为本发明地层倾角对均质韵律油层驱替压力梯度的敏感性分析图，图中Ev＝50％。
图18为本发明实施例旅大10-1油田纵向波及系数与注采井距对应关系图。
图19为本发明实施例旅大10-1油田纵向波及系数与注采压差对应关系图。
图20为本发明实施例绥中36-1油田纵向波及系数与注采井距对应关系图。
图21为本发明绥中36-1油田纵向波及系数与注采压差对应关系图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
如图1至图19所示，本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，其包括以下步骤：
第一步，厚层砂岩油藏基础资料收集，收集目标区块的原油密度、聚合物密度、油层厚度、水平渗透率值、垂向渗透率值、注采井距、生产压差等基础数据。目标区块旅大10-1油田为渤海典型的厚层油藏，含油层系为古近系东营组，以均质韵律为主。储层为高孔中高渗储层，流体性质较好，地面原油为重质常规原油。原油密度0.9454g/cm3，聚合物密度与水密度相近，油藏平均单层厚度30m。水平渗透率值1400mD，垂向渗透率值为700mD，注采井距200至400m，生产压差为3MPa。
第二步，无因次均衡驱替因子N定量计算，其考虑地层倾角和不同韵律沉积，确定均质韵律地层(图2)的计算公式为(A-1)，正韵律地层(图3)的计算公式为(A-2)，反韵律地层(图4)的计算公式为(A-3)。
对于均质韵律沉积：
对于正韵律沉积：
对于反韵律沉积：
ΔP为水驱见水时刻的注采压差，单位为Pa；Δρ为注入流体与地层原油密度差，单位为kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；θ为地层倾角，单位为度；
考虑地层倾角和均质韵律沉积选用计算公式为(A-1)，计算得出旅大10-1油田无因次均衡驱替因子N值为6至9。
第三步，均衡驱替因子N参数敏感性分析，是对影响无因次均衡驱替因子N大小的参数敏感性进行分析，其在直角坐标系中，以油层厚度、注采井距、注采压差、Kv/Kx、密度差数个参数的无因次增量为横坐标，以根据公式(A-1)计算均衡驱替因子N的无因次增量为纵坐标绘制图形(图5所示)，相同横坐标情况下，纵坐标值越大的参数越敏感；如图5所示，敏感性参数大小依次为：注采井距>Kv/Kx>油层厚度>注采井距>密度差；因此，要获得较大的均衡驱替因子N，优先考虑调整最敏感的参数，如注采井距；旅大10-1油田均衡驱替因子敏感性参数大小依次为：注采井距>Kv/Kx>油层厚度>注采井距>密度差。因次，要获得较大的驱替准数，优先考虑调整最敏感的参数，如注采井距等。
第四步，均衡驱替因子与纵向波及系数的关系，是确定无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系，基于目标油田取心资料，根据相似原理制作均质韵律、正韵律、反韵律的长(50cm)、短(28cm)二维平板可视化物模模型，开展室内聚驱的物理模拟实验研究(表1)；根据实验结果，得到回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次均衡驱替因子N的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)：
对均质韵律沉积：
Ev＝7.0961lnN+41.8513 (A-4)
对正韵律沉积：
Ev＝6.5327lnN+48.3322 (A-5)
对反韵律沉积：
Ev＝6.8122lnN+50.5460 (A-6)
其中，Ev为纵向波及系数，单位为％；N为无因次均衡驱替因子，单位为无因次量；
考虑旅大10-1油田为均质韵律沉积，选用关系式(A-4)，将无因次均衡驱替因子N值为6～9带入，计算得到纵向波及系数为54.6％～57.4％。
第五步，确定不同韵律油层合理驱替因子N。确定不同韵律油层合理驱替因子N。是对回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次驱替因子N求导数，导数关系式(A-7)、(A-8)、(A-9)，该导数值代表单位均衡驱替因子纵向波及系数的增加值(如表2所示)；
对均质韵律沉积：
E'v＝7.0961/N (A-7)对正韵律沉积：
E'v＝6.5327/N (A-8)
对反韵律沉积：
E'v＝6.8122/N (A-9)
第六步，绘制不同韵律的纵向波及系数图版，是绘制不同韵律性的纵向波及系数Ev查询图版，根据导数计算公式(A-7)、(A-8)、(A-9)，绘制不同韵律油层单位驱替因子注聚纵向波及系数Ev增加值的相关图版(图6)，以得到注聚波及系数增加值的拐点；
如图6所示的拐点即为N拐点＝2。当无因次均衡驱替因子N≤2时，单位驱替因子的波及系数增加值较高；而当无因次均衡驱替因子N≥2时，单位驱替因子的波及系数增加值较低；图7、图8、图9分别为均质韵律、正韵律、反韵律聚驱物模实验无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系图。
第七步，查询不同韵律油层合理注采井距，对于某目标均质韵律油藏，根据第六步确定的无因次均衡驱替因子拐点N拐点＝2，将N均质韵律＝N拐点＝2带入公式(A-1)后，除油层厚度H、注采井距L、注采压差△P外，其余参数均是已知的。给定无因次均衡驱替因子N的一个值，根据(A-1)所揭示的函数关系，可通过(A-1)计算得到不同的无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)。根据物模实验结果(图7)，均质韵律无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-4)。可根据(A-4)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-4)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-1)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图10和图11。
对于正韵律油藏，根据物模实验结果(图8)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-5)。可根据(A-5)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-5)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-2)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图12和图13。
对于反韵律油藏，根据物模实验结果(图9)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-6)。可根据(A-6)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-6)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-3)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图14、图15、图16。
均质韵律图10和图11，正韵律图12和13，反韵律图14和图16；如某均质韵律油藏油层厚度H为70m,注采压差△P为2MPa,注采井距L待定；当注采井距L为700m时，计算无因次厚度系数H/L为0.1，驱替压力梯度(△P/L)为2500.0Pa/m，查询图11可得到对应的纵向波及系数值约为40％；而如果要提高纵向波及系数导60％，就需要缩小井距。当注采井距L为250m时，计算无因次厚度系数H/L为0.28，驱替压力梯度(△P/L)为8000.0Pa/m，查询图11可得到对应的纵向波及系数值约为60％。
旅大10-1油田油层单层厚度30m，注采压差△P为3.5MPa，注采井距待定。通过查询均质韵律下无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版(图11)可知，当注采井距L为200m，计算无因次厚度系数H/L为0.15，驱替压力梯度(△P/L)为17500.0Pa/m，查询图11可得到对应的纵向波及系数约为58％。同时可以看出，当纵向波及系数提高至60％时，注采井距需要调整至175m(图18)。
第八步，查询不同韵律油层合理注采压差，根据公式(A-1)、(A-2)和(A-3)，以及第六步通过实验数据回归得到的不同拐点驱替因子N拐点，绘制无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版(均质韵律图10和图11，正韵律图12和13，反韵律图14和图16)。如某均质韵律油藏油层厚度H为50m,注采井距L为250m,注采压差△P待定；计算无因次厚度系数H/L为0.2，查询图11可知，如果驱替压力梯度(△P/L)为3136Pa/m，即压差为0.94MPa,意味着纵向波及系数值仅为50；而增加驱替压力梯度(△P/L)为12642Pa/m，即压差为3.8MPa,对应的纵向波及系数值将从50％提升为60％；在不变动井距的情况下，合理的驱替压差为3.8MPa。
旅大10-1油田油层厚度H为30m,注采井距L为200m,注采压差△P待定；计算无因次厚度系数H/L为0.15，查询均质韵律下无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版(图11)可知，当驱替压差为2.5Mpa时，对应的纵向波及系数为55％，当纵向波及系数提高到60％时，需要增大驱替压差至4.7MPa(图19)。
实施例一：采用本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替的设计方法，以渤海绥中36-1油田为例子，从而对厚层砂岩油藏注聚均衡驱替的设计进行说明。如图1至图21所示，本发明一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，主要包括以下步骤(图1)：
第一步，厚层砂岩油藏基础资料收集，收集目标区块的原油密度、聚合物密度、油层厚度、水平渗透率值、垂向渗透率值、注采井距、生产压差等基础数据。目标区块SZ36-1基础数据如下:该油田储层韵律以反韵律为主，原油密度0.97g/cm3，聚合物密度1.00g/cm3，油层厚度25m，水平渗透率值2433mD，垂向渗透率值1521mD，注采井距350m，生产压差3.0MPa。
第二步，无因次均衡驱替因子N定量计算，其考虑地层倾角和不同韵律沉积，确定均质韵律地层(图2)的计算公式为(A-1)，正韵律地层(图3)的计算公式为(A-2)，反韵律地层(图4)的计算公式为(A-3)；
第三步，均衡驱替因子N参数敏感性分析，是对影响无因次均衡驱替因子N大小的参数敏感性进行分析，其在直角坐标系中，以油层厚度、注采井距、注采压差、Kv/Kx、密度差数个参数的无因次增量为横坐标，以根据公式(A-1)计算均衡驱替因子N的无因次增量为纵坐标绘制图形(图5所示)，相同横坐标情况下，纵坐标值越大的参数越敏感；如图5所示，敏感性参数大小依次为：注采井距>Kv/Kx>油层厚度>注采井距>密度差；因此，要获得较大的均衡驱替因子N，优先考虑调整最敏感的参数，如注采井距；
第四步，均衡驱替因子与纵向波及系数的关系，是确定无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系，基于目标油田取心资料，根据相似原理制作均质韵律、正韵律、反韵律的长(50cm)、短(28cm)二维平板可视化物模模型，开展室内聚驱的物理模拟实验研究(表1)；根据实验结果，得到回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次均衡驱替因子N的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)；
第五步，确定不同韵律油层合理驱替因子N。确定不同韵律油层合理驱替因子N。是对回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次驱替因子N求导数，导数关系式(A-7)、(A-8)、(A-9)，该导数值代表单位均衡驱替因子纵向波及系数的增加值(如表2所示)；
第六步，绘制不同韵律的纵向波及系数图版，是绘制不同韵律性的纵向波及系数Ev查询图版，根据导数计算公式(A-7)、(A-8)、(A-9)，绘制不同韵律油层单位驱替因子注聚纵向波及系数Ev增加值的相关图版(图6)，以得到注聚波及系数增加值的拐点；
第七步，查询不同韵律油层合理注采井距，对于某目标均质韵律油藏，根据第六步确定的无因次均衡驱替因子拐点N拐点＝2，将N均质韵律＝N拐点＝2带入公式(A-1)后，除油层厚度H、注采井距L、注采压差△P外，其余参数均是已知的。给定无因次均衡驱替因子N的一个值，根据(A-1)所揭示的函数关系，可通过(A-1)计算得到不同的无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)。根据物模实验结果(图7)，均质韵律无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-4)。可根据(A-4)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-4)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-1)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图10和图11。
对于正韵律油藏，根据物模实验结果(图8)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-5)。可根据(A-5)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-5)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-2)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图12和图13。
对于反韵律油藏，根据物模实验结果(图9)，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-6)。可根据(A-6)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev。绘制图版时，根据(A-6)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-3)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版，如图14、图15、图16。
反韵律油藏SZ36-1油层厚度H为25m，注采压差△P为3MPa，注采井距L待定；当注采井距L为337m时，计算无因次厚度系数H/L为0.07，驱替压力梯度(△P/L)为8902.1Pa/m，查询图14、图15和图16可得到对应的纵向波及系数值约为50％；而如果要提高纵向波及系数到55％，就需要缩小井距。当注采井距L为245m时，计算无因次厚度系数H/L为0.1，驱替压力梯度(△P/L)为1244.9Pa/m，查询图16可得到对应的纵向波及系数值约为55％。不同注采井距对应的纵向波及系数如图20。
第八步，查询不同韵律油层合理注采压差，根据公式(A-1)、(A-2)和(A-3)，以及第六步通过实验数据回归得到的不同拐点驱替因子N拐点，绘制无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版(均质韵律图10和图11，正韵律图12和13，反韵律图14和图16)。如反韵律油藏SZ36-1油层厚度H为25m,注采井距L为350m,注采压差△P待定；计算无因次厚度系数H/L为0.07，查询图11可知，如果驱替压力梯度(△P/L)为4370.8Pa/m，即压差为1.50MPa,意味着纵向波及系数值仅为45％；而增加驱替压力梯度(△P/L)为9227.3Pa/m，即压差为3.2MPa,对应的纵向波及系数值将从45％提升为50％。因此，在不变动井距的情况下，合理的驱替压差为3.2MPa。不同注采压差对应的纵向波及系数如图21。
表1二维可视化物理模拟实验得到的驱替准数与纵向波及系数(统一标准单位)
表2回归得到的不同韵律性油藏纵向波及系数和无因次驱替准数的关系式
本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法的技术原理：为使注入聚合物纵向驱替更加均匀，定义表征纵向和横向无因次流动时间比值的参数——无因次均衡驱替因子N，其物理意义为垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值。二维平板物理模拟实验表明，无论对于均质韵律、正韵律还是反韵律，无因次均衡驱替因子N值越高，垂向流动时间越长，聚驱结束时的采出程度EOR就越高。通过增加注入速度，减小了水平流动的时间，提高无因次均衡驱替因子N，从而可以提高最终采收率。对厚层油藏注聚的均衡驱替，存在合理的无因次均衡驱替因子范围，可根据该驱替因子计算合理注采参数。
本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，是在探寻垂向流动时间与水平流动时间的合理分配，从而增大驱替压差作用，减小重力分异作用，最终达到对厚层油藏的均衡驱替目的。该方法的技术要点是：1)解决对聚驱效果定量评价的问题。通过无因次均衡驱替因子N表征的注入聚合物质点在注采压差、重力分异共同作用下，垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值，可对聚驱油效果进行定量评价。2)解决无因次均衡驱替因子N的参数敏感性问题。通过敏感性分析，得到各项参数对均衡驱替准数的敏感性大小依次为：注采井距、垂向渗透率/水平渗透率比值、油层厚度、注采井距、密度差，为提高无因次均衡驱替因子N找到了关键参数。3)解决无因次均衡驱替因子N与聚驱采收率EOR关系定量描述的问题。
本发明厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法提出均质韵律、正韵律、反韵律等不同韵律性油层的无因次均衡驱替因子N，用于表征注入聚合物质点在注采压差、重力分异共同作用下，垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值，通过无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系式，定量确定不同韵律油层的无因次均衡驱替因子，绘制确定合理井距和注采压差的相关图版，解决厚层砂岩油藏聚驱由于重力分异作用导致纵向波及系数较低的难题。
本发明实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (2)
1.一种厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，厚层砂岩油藏基础资料收集，收集目标区块的原油密度、聚合物密度、油层厚度、水平渗透率值、垂向渗透率值、注采井距、生产压差等基础数据；
第二步，无因次均衡驱替因子N定量计算，其考虑地层倾角和不同韵律沉积，确定均质韵律地层的计算公式为(A-1)，正韵律地层的计算公式为(A-2)，反韵律地层的计算公式为(A-3)；
对于均质韵律沉积：
对于正韵律沉积：
对于反韵律沉积：
其中，渗透率级差
突进系数
H为油层厚度，单位为m；L为注采井距，单位为m；ΔP为水驱见水时刻的注采压差，单位为Pa；Δρ为注入流体与地层原油密度差，单位为kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；θ为地层倾角，单位为度；
第三步，无因次均衡驱替因子N参数敏感性分析，是对影响无因次均衡驱替因子N大小的参数敏感性进行分析，其在直角坐标系中，以油层厚度、注采井距、注采压差、Kv/Kx、密度差数个参数的无因次增量为横坐标，以根据公式(A-1)计算均衡驱替因子N的无因次增量为纵坐标绘制图形，相同横坐标情况下，纵坐标值越大的参数越敏感；敏感性参数大小依次为：注采井距>Kv/Kx>油层厚度>注采井距>密度差；
第四步，均衡驱替因子与纵向波及系数的关系，是确定无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系，基于目标油田取心资料，根据相似原理制作均质韵律、正韵律、反韵律的长(50cm)、短(28cm)二维平板可视化物模模型，开展室内聚驱的物理模拟实验研究；根据实验结果，得到回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次均衡驱替因子N的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)：
对均质韵律沉积：
Ev＝7.0961lnN+41.8513 (A-4)
对正韵律沉积：
Ev＝6.5327lnN+48.3322 (A-5)
对反韵律沉积：
Ev＝6.8122lnN+50.5460 (A-6)
其中，Ev为纵向波及系数，单位为％；N为无因次均衡驱替因子，单位为无因次量；
第五步，确定不同韵律油层合理驱替因子N。确定不同韵律油层合理驱替因子N,是对回归的不同韵律性油藏聚驱的纵向波及系数Ev和无因次驱替因子N求导数，导数关系式(A-7)、(A-8)、(A-9)，该导数值代表单位均衡驱替因子纵向波及系数的增加值；
对均质韵律沉积：
E′v＝7.0961/N (A-7)
对正韵律沉积：
E′v＝6.5327/N (A-8)
对反韵律沉积：
E′v＝6.8122/N (A-9)
第六步，绘制不同韵律的纵向波及系数图版，是绘制不同韵律性的纵向波及系数Ev查询图版，根据导数计算公式(A-7)、(A-8)、(A-9)，绘制不同韵律油层单位驱替因子注聚纵向波及系数Ev增加值的相关图版，以得到注聚波及系数增加值的拐点；
第七步，查询不同韵律油层合理注采井距，对于某目标均质韵律油藏，根据第六步确定的无因次均衡驱替因子拐点N拐点＝2，将N均质韵律＝N拐点＝2带入公式(A-1)后，除油层厚度H、注采井距L、注采压差△P外，其余参数均是已知的；给定无因次均衡驱替因子N的一个值，根据公式(A-1)所揭示的函数关系，通过公式(A-1)计算得到不同的无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)；根据物模实验结果，均质韵律无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-4)；根据(A-4)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-4)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-1)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；
对于正韵律油藏，根据物模实验结果，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-5)；根据(A-5)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-5)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-2)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；
对于反韵律油藏，根据物模实验结果，无因次驱替因子N与纵向波及系数Ev关系式为(A-6)，根据(A-6)计算出不同无因次驱替因子N对应的纵向波及系数Ev；绘制图版时，再根据(A-6)计算出不同纵向波及系数Ev对应的无因次驱替因子N，再变化无因次厚度系数(H/L)的取值，根据(A-3)计算得到对应的驱替压力梯度(△P/L)，最后以无因次厚度系数(H/L)为横坐标，驱替压力梯度(△P/L)为纵坐标绘制成不同波及系数Ev的图版；
第八步，查询不同韵律油层合理注采压差，根据公式(A-1)、(A-2)和(A-3)，以及第六步通过实验数据回归得到的不同拐点驱替因子N拐点，可分别绘制无因次厚度系数(H/L)和驱替压力梯度(△P/L)的相关图版，该图版为均质韵律图、正韵律图以及反韵律图；
均质韵律图用于地层渗透率自下而上大小基本不变化的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化；
正韵律图用于地层渗透率自下而上由大变小的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化；
反韵律图用于地层渗透率自下而上由小变大的油藏，查询不同纵向波及系数Ev条件下，不同无因次厚度系数(H/L)对应的驱替压力梯度(△P/L)，并据此进行合理井距、注采压差的优化。
2.根据权利要求1所述的厚层砂岩油藏注聚均衡驱替设计方法，其特征在于，所述均质韵律为地层渗透率自下而上大小基本不变化，用于表征岩性自下而上基本不变化；
所述正韵律为地层渗透率自下而上由大变小，用于表征岩性自下而上由粗变细；
所述反韵律为地层渗透率自下而上由小变大，用于表征岩性自下而上由细变粗的演变；
所述不同韵律性油层的无因次均衡驱替因子N，用于表征注入聚合物质点在注采压差、重力分异共同作用下，垂向流动时间与水平流动时间的无因次比值；
所述无因次均衡驱替因子N与纵向波及系数Ev的关系式(A-4)、(A-5)、(A-6)，定量确定不同韵律油层的无因次均衡驱替因子，绘制确定合理井距和注采压差的相关图版，供查询和方案设计。
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