CN113236203B - 一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，属于油气田开发技术领域；它解决了现今碳酸盐岩有水气藏因气藏发生不均匀水侵导致的单井过早见水等问题；其技术方案是：在碳酸盐岩有水气藏气井原有配产方案生产的基础上，计算出其平均水侵速度作为整个阶段水侵速度稳定性的参考值；设计新的配产方案，分别以水侵稳定性以及水侵推进均匀性两方面作为进行水侵配产新方法，同时通过传统的产能方程预测合理的配产范围，建立水侵的动态配产数学模型。本发明配产方法步骤简单，配产方案在发生水侵现象的有水气藏领域实用性好，可推广性强。

Description

一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，属于油气田开发技术领域。

背景技术

对于有水气藏，在气井开发的过程中，地层水的侵入导致储层气水动态发生变化，不仅增加了气藏开发难度，而且造成气井产能损失，降低了气藏开发的采收率及经济效益。通常，气藏发生水侵时，认为气井的产量与水侵动态具有一定的关联性，一般采用对气井单井合理配产的方式进行控水。目前，很多专家对于有水气藏的气井配产方法进行了研究，这些方法往往都是立足于地层水侵入井底或者气井见水后的气井产能方程等传统方法的改进工作中。然而国内外对于有水气藏的开发经验证明，立足于早期治水和防水对于气藏的开发具有更好的效果

目前国内外许多学者对于气藏合理配产研究做了大量的研究，主要有以下几种方法：数值模拟法、采气曲线法、无阻流量配产法、物质平衡法、气井流入流出曲线法、气井产量递减优选法、生产历史拟合法以及经验法等。这些方法通常都是仅考虑储层静态不会改变的情况下进行优选，未考虑地层水侵入所带来的影响。单独针对碳酸盐岩有水气藏配产方法的研究极少。

总的来说，目前关于碳酸盐岩有水气藏配产方法的方法都具有较大的局限性和误差。因此，迫切地需要一种准确度高，操作性强的用于碳酸盐岩有水气藏配产的方法。

发明内容

本发明目的是：为了解决现今碳酸盐岩有水气藏因配产不合理而造成气藏不均匀水侵、单井过早见水等问题，气藏在目前水侵速度的基础上，考虑产能方程、水侵速度稳定性、水侵推进均匀性3方面的因素，建立考虑水侵的动态配产数学模型，优选出最佳的配产方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，该方法包括下列步骤：

第一，利用生产期内的水侵速度计算得到平均水侵速度

，将平均水侵速度作为水侵参考值；

第二，考虑水侵速度的稳定性，通过对比不同配产方案下水侵速度的稳定性，优选出最合适的单井配产；

第三，考虑水侵推进的均匀性，通过对比不同配产方案下水侵推进的均匀性，优选出最合适的单井配产；

第四，考虑产能方程、水侵速度稳定性、水侵推进均匀性3方面的因素，建立考虑水侵的动态配产数学模型，其中考虑水侵的动态配产数学模型是在产能方程的基础上初选配产范围，结合水侵速度稳定性和水侵推进均匀性2方面特征，寻求不同配产方案下水侵速度稳定性偏差值与水侵推进均匀性偏差值两者之和的最小值，以此优选最优配产方案解决碳酸盐岩有水气藏水侵对配产的影响，综合考虑得到最优配产，考虑水侵的动态配产数学模型表示为：

；

其中，P _R 为生产期地层压力，MPa；P _wf 为井底流压，MPa；q _配产为试采之后正式生产的稳定产量，10⁴m³/d；S_最优为最优配产方案q_j的综合偏差值，单位为%；σ_j为第j个配产方案的水侵速度稳定性偏差值，单位为%；δ _j为第j个配产方案的某一方向上水侵推进均匀性偏差值，单位为%； A为层流项系数，B为紊流项系数。

上述一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法中，考虑水侵速度的稳定性，通过对比不同配产方案下水侵速度的稳定性，优选出最合适的单井配产，其具体包括下列几个步骤：

第一，根据地层到井筒的产能方程，给定层流项系数A，紊流项系数B两个参数的上下界限，利用生产期的地层压力和井底流压计算地层流入井筒的流量并初选出j个单井配产方案分别为q₁、q₂、q₃、……、q_j；

其中，所述的产能方程为

；

第二，采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U ₁ 、U ₂ 、U ₃ 、……、U _j ；

第三，根据得到的水侵参考值

，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U ₁ 、U ₂ 、U ₃ 、……、U _j ，采用计算平均差的方法确定不同配产方案的水侵速度与水侵参考值的偏差，水侵速度稳定性的偏差表示为：

其中，U _j为第j个配产方案的水侵速度，单位为m³/d；

为水侵参考值，单位为m³/d；t为累计生产天数，单位为天；

第四，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵速度稳定性偏差值σ₁、σ₂、σ₃、……、σ_j，寻求最小水侵速度稳定性偏差值minσ_j，此时对应的配产q_j是在考虑水侵速度稳定性时的最优配产方案；

上述一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法中，考虑水侵推进的均匀性，通过对比不同配产方案下水侵推进的均匀性，优选出最合适的单井配产，其具体包括以下步骤：

第一、采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的在时刻i时a、b、……、f方向上的水侵速度；

第二，根据得到的水侵参考值

，结合a、b、……、f方向上的水侵速度，采用计算平均差的方法确定整个生产阶段a、b、……、f方向上的水侵速度与水侵参考值的偏差，表示为水侵推进均匀性，水侵推进均匀性的偏差表示为：

其中，δ _方向为某一方向上水侵推进均匀性偏差值，单位为%；D _方向为某一方向上的水侵速度，单位为m³/d；

第三，针对不同配产方案q₁、q₂、q₃、……、q_j分别计算整个生产阶段a、b、……、f方向上的单方向水侵推进均匀性偏差值δ _a、δ _b、……、δ _f，再求每套配产方案各单方向水侵推进均匀性偏差值的平均值，分别作为各配产方案q₁、q₂、q₃、……、q_j对应的水侵推进均匀性的偏差值δ ₁、δ ₂、δ ₃、……、δ _j；

第四，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵推进均匀性偏差值δ ₁、δ ₂、δ ₃、……、δ _j，寻求最小水侵推进均匀性的偏差值minδ _j，此时对应的配产q_j认为是在考虑水侵推进均匀性时的最优配产值。

附图说明

图1是本方法的技术路线图。

图2是建立的单井日产水量历史拟合曲线。

图3是建立的单井日产气量历史拟合曲线。

图4是新配产方法下与实际情况下日产气量对比曲线。

具体实施方式

下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，图1为本发明的技术路线图，该方法包括下列步骤：

第一，根据生产期内的水侵速度计算得到平均水侵速度

，将平均水侵速度作为水侵参考值；

第二，考虑水侵速度的稳定性，通过对比不同配产方案下水侵速度的稳定性，优选出最合适的单井配产；

第三，考虑水侵推进的均匀性，通过对比不同配产方案下水侵推进的均匀性，优选出最合适的单井配产；

第四，考虑产能方程、水侵速度稳定性、水侵推进均匀性3方面的因素，建立考虑水侵的动态配产数学模型，其中考虑水侵的动态配产数学模型是在产能方程的基础上初选配产范围，结合水侵速度稳定性和水侵推进均匀性2方面特征，寻求不同配产方案下水侵速度稳定性偏差值与水侵推进均匀性偏差值两者之和的最小值，以此优选最优配产方案解决碳酸盐岩有水气藏水侵对配产的影响，综合考虑得到最优配产，考虑水侵的动态配产数学模型表示为：

其中，P _R 为生产期地层压力，MPa；P _wf 为井底流压，MPa；q _配产为试采之后正式生产的稳定产量，10⁴m³/d；σ_j为第j个配产方案的水侵速度稳定性偏差值，单位为%；δ _j为第j个配产方案的某一方向上水侵推进均匀性偏差值，单位为%；q_j为配产方案的最优参数理论值，单位为10⁴m³/d；A为层流项系数，B为紊流项系数。

进一步地，考虑水侵速度的稳定性，通过对比不同配产方案下水侵速度的稳定性，优选出最合适的单井配产，其具体包括下列几个步骤：

第一，根据地层到井筒的产能方程，给定层流项系数A，紊流项系数B两个参数的上下界限，根据生产期的地层压力和井底流压计算地层流入井筒的流量并初选出j个单井配产方案分别为q₁、q₂、q₃、……、q_j；

其中，所述的产能方程为

；

第二，采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U ₁ 、U ₂ 、U ₃ 、……、U _j ；

第三，根据得到的水侵参考值

，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U ₁ 、U ₂ 、U ₃ 、……、U _j ，采用计算平均差的方法确定不同配产方案的水侵速度与水侵参考值的偏差，水侵速度稳定性的偏差表示为：

其中，U _j 为第j个配产方案的水侵速度，单位为m³/d；

为水侵参考值，单位为m³/d；t为累计生产天数，单位为天；

第四，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵速度稳定性偏差值σ₁、σ₂、σ₃、……、σ_j，寻求最小水侵速度稳定性偏差值minσ_j，此时对应的配产q_j是在考虑水侵速度稳定性时的最优配产方案；

进一步地，考虑水侵推进的均匀性，通过对比不同配产方案下水侵推进的均匀性，优选出最合适的单井配产，其具体包括以下步骤：

第一、采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的在时刻i时a、b、……、f方向上的水侵速度；

第二，根据得到的水侵参考值

，结合a、b、……、f方向上的水侵速度，采用计算平均差的方法确定整个生产阶段a、b、……、f方向上的水侵速度与水侵参考值的偏差，表示为水侵推进均匀性，水侵推进均匀性的偏差表示为：

其中，δ _方向为某一方向上水侵推进均匀性偏差值，单位为%；D _方向为某一方向上的水侵速度，单位为m³/d；

第三，针对不同配产方案q₁、q₂、q₃、……、q_j分别计算整个生产阶段a、b、……、f方向上的单方向水侵推进均匀性偏差值δ _a、δ _b、……、δ _f，再求每套配产方案各单方向水侵推进均匀性偏差值的平均值，分别作为各配产方案q₁、q₂、q₃、……、q_j对应的水侵推进均匀性的偏差值δ ₁、δ ₂、δ ₃、……、δ _j；

第四，对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵推进均匀性偏差值δ ₁、δ ₂、δ ₃、……、δ _j，寻求最小水侵推进均匀性的偏差值minδ _j，此时对应的配产q_j认为是在考虑水侵推进均匀性时的最优配产值。

现以四川盆地某碳酸盐岩气藏X103井为例，X103井于2012年12月06日投产，2015年11月测试发生水侵，气井产量开始降低，于2017年07月21日气井出水。以该井为例，做单井数值模拟，进行历史拟合如图2和图3所示。历史拟合曲线及误差分布可以看出，拟合精度较高，建立的单井数值模拟模型能够有效表征X103井的生产动态。

自发生水侵开始后，在原始配产方案过程中，X103井累计产气5.18×10⁸m³，若考虑水侵影响，采用考虑水侵动态配产研究新方法，如图4所示通过单井数值模拟预测X103气井累计产气5.99×10⁸m³，相较于原始配产方案，提高了15.53%。该配产方法基本能够实现地层水能量的合理利用，有效的提高了气井单井采收率，为油田对于有水气藏的开发提供了理论指导。

Claims (3)

1.一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S100、根据生产期内的水侵速度计算得到平均水侵速度

将平均水侵速度作为水侵参考值；

S200、通过对比不同配产下水侵速度的稳定性，优选出最合适的单井配产，具体包括以下步骤：

S201、根据地层到井筒的产能方程，给定层流项系数A，紊流项系数B两个参数的上下界限，根据生产期的地层压力和井底流压计算地层流入井筒的流量并初选出j个单井配产分别为q₁、q₂、q₃、……、q_j；

S202、采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U₁、U₂、U₃、……、U_j；

S203、根据得到的水侵参考值

对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的水侵速度U₁、U₂、U₃、……、U_j，采用计算平均差的方法确定不同配产的水侵速度与水侵参考值的偏差，水侵速度稳定性的偏差表示为：

其中，σ_j为第j个配产的水侵速度稳定性偏差值，单位为％；U_j为第j个配产的水侵速度，单位为m³/d；

为水侵参考值，单位为m³/d；t为累计生产天数，单位为天；

S204、对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵速度稳定性偏差值σ₁、σ₂、σ₃、……、σ_j，寻求最小水侵速度稳定性偏差值minσ_j；

S300、通过对比不同配产下水侵推进的均匀性，优选出最合适的单井配产，具体包括以下步骤：

S301、采用数值模拟方法分别确定不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j所对应的在时刻i时a、b、……、f方向上的水侵速度；

S302、根据得到的水侵参考值

结合a、b、……、f方向上的水侵速度，采用计算平均差的方法确定整个生产阶段a、b、……、f方向上的水侵速度与水侵参考值的偏差，表示为水侵推进均匀性，水侵推进均匀性的偏差表示为：

其中，δ_方向为某一方向上水侵推进均匀性偏差值，单位为％；D_方向为某一方向上的水侵速度，单位为m³/d；

S303、针对不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j分别计算整个生产阶段a、b、……、f方向上的单方向水侵推进均匀性偏差值δ_a、δ_b、……、δ_f，再求每套配产各单方向水侵推进均匀性偏差值的平均值，分别作为各配产q₁、q₂、q₃、……、q_j对应的水侵推进均匀性的偏差值δ₁、δ₂、δ₃、……、δ_j；

S304、对比不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j下的水侵推进均匀性偏差值δ₁、δ₂、δ₃、……、δ_j，寻求最小水侵推进均匀性的偏差值minδ_j；

S400、考虑产能方程、水侵速度稳定性、水侵推进均匀性3方面的因素，建立考虑水侵的动态配产数学模型，其中考虑水侵的动态配产数学模型是在产能方程的基础上初选配产范围，结合水侵速度稳定性和水侵推进均匀性2方面特征，寻求不同配产方案下水侵速度稳定性偏差值与水侵推进均匀性偏差值两者之和的最小值，以此优选最优配产方案解决碳酸盐岩有水气藏水侵对配产的影响，综合考虑得到最优配产，考虑水侵的动态配产数学模型表示为：

其中，S_最优为最优配产q_j的综合偏差值，单位为％。

2.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，其特征在于：所述的产能方程为

其中，P_R为生产期地层压力，单位为MPa；P_wf为井底流压，单位为MPa；q_配产为试采之后正式生产的稳定产量，单位为10⁴m³/d；A为层流项系数，B为紊流项系数。

3.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩有水气藏的水侵动态配产方法，其特征在于：所述的数值模拟方法是通过Eclipse软件分别模拟不同配产q₁、q₂、q₃、……、q_j，分别得到其对应的水侵速度。

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