CN113738320A - 一种低渗-致密储层先验性配注设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低渗‑致密储层先验性配注设计方法，该方法包括以下步骤：依据低渗‑致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，将注水地面‑水井井底‑配水水嘴‑注采井间‑油井井底五节点进行一体化设计，建立低渗‑致密储层的井‑藏协同一次配注数学模型；针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗‑致密储层的井‑藏协同一次配注理论界限；设计低渗‑致密储层井‑藏协同一次配注参数，给出井‑藏协同一次配注设计方案，确定测调周期，实施测调。本发明针对低渗‑致密储层利用一次过程实现了明确的水嘴和注水压力调整，对节约测试时间及测试成本具有重要现实意义。

Description

一种低渗-致密储层先验性配注设计方法
技术领域
本发明涉及低渗-致密储层分层注水设计领域，具体涉及一种低渗-致密储层先验性配注设计方法。
背景技术
我国砂岩油藏大多采用注水方式开采，层间干扰严重、影响油藏开发效果，合理划分开发层系和分层注采是解决这个问题的有效措施。尤其针对层间非均质性严重的油藏，分层注采可以改善注入水的不均衡推进，扩大波及体积，改善水驱效果。
分层注水是分层注采技术的关键环节，但在低渗-致密储层分层注水参数界限等方面的研究仍然不足。低渗-致密储层分层注水不同于常规储层，低渗-致密储层单层吸水量小、层间差异大，限制了分层注采的开发效果。一方面，单层吸水量小导致分层测试及调整时容易产生误差；另一方面，层间差异大导致无法达到分层注水的设计要求。因此，低渗-致密储层分层注水技术需要更精细、更具针对性，亟需开展分层注水调配技术相关研究。
现有低渗-致密储层分层注水的配注设计方法，没有考虑低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，认为低渗-致密储层注采井间的渗透率及渗流阻力是近井和井间的近似复合，配注后近井附近的储层压力保持不变。但是大量开发实践表明，配注后近井附近的储层压力是不断变化的。因此，应用现有配注设计方法在分层注水测调过程中无法通过一次过程实现明显调整，要通过多次过程来实现不明确的水嘴和注水压力调整。
基于此，本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，提出井-藏协同一次配注设计理念，给出井-藏协同一次配注设计原则，建立井-藏协同一次配注数学模型，求解井-藏协同一次配注理论界限，给出井-藏协同一次配注设计步骤。将现有配注设计方法导致的多次点调整，转变为井-藏协同的一次系统性调整。提供一种低渗-致密储层先验性配注设计新方法，对填补低渗-致密储层分层注水调配理论研究，节约测试时间及测试成本具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低渗-致密储层先验性配注设计方法，以解决现有的配注设计方法在开发实践中无法做到一次过程实现明显调整，需要通过多次过程来实现不明确的水嘴和注水压力调整的问题。对低渗-致密储层一次过程实现明确的水嘴和注水压力调整，节约测试时间及测试成本具有重要的现实意义。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种低渗-致密储层先验性配注设计方法，该方法包括：
依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计，建立低渗-致密储层的井-藏协同一次配注数学模型；
针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限；
设计井-藏协同一次配注设计参数，给出井-藏协同一次配注设计方案；
确定测调周期，实施测调。
本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性“四台阶”分布特征，提出将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计的井-藏协同一次配注设计理念和设计原则，并基于井-藏协同一次配注设计理念和设计原则，建立了井-藏协同一次配注数学模型。
最新研究成果证实，低渗-致密储层的注采井间渗透性呈现出“四台阶”的分布特征，如图2所示。本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，提出井-藏协同一次配注设计理念，即将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计，将现有的多次点调整变为井-藏协同的一次系统性调整，同时达到节省测试时间、节约测试成本的目的。现有常规配注设计方法和井-藏协同一次配注设计方法的调控过程及调控次数示意图，如图3所示。
本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，基于井-藏协同一次配注设计理念，提出的井-藏协同一次配注设计原则具体为：
1)将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计。
2)以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，所述建立低渗-致密储层的井-藏协同一次配注数学模型的过程包括：
注水压力、水柱压力、水嘴嘴损、油藏渗流阻力，分别是井-藏协同一体化节点分析的主要动力和阻力。忽略摩阻和孔板流量计阻力，取限流层(相对高渗、预期减小吸水量的层段)为基准面，依据井筒流动模型、水嘴嘴损模型和油藏渗流阻力模型，同时考虑水嘴直径下限、井口注水压力上限、注水量保持水平较高、选择性均衡注水作为限制条件，建立井-藏协同一次配注数学模型。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，所述井-藏协同一次配注数学模型的函数表达式为：
Figure BDA0003267885420000031
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；ΔP1为嘴损压差，MPa；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；P0为配注前油压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，所述低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限的函数表达式为：
Figure BDA0003267885420000041
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa。
所述井-藏协同一次配注理论界限的函数表达式由以下过程获得。
考虑水井井口压力不受限、水嘴直径不受限、嘴损不受限，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000042
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式2求解，得到所述井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达式为：
Figure BDA0003267885420000051
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa。
在此基础上，主要针对以下两类注水井设计求解井-藏协同一次配注的理论界限：
1)注水压力与油藏条件匹配好，水嘴有足够调整的余地，能够满足均衡吸水的要求。
2)注水压力与油藏条件匹配一般，水嘴有调整余地，但是余地不足以满足均衡吸水的要求。
针对第一类注水井，如果P00≤PT-max不满足，即认为井口压力接近分水器压力，同时保持最大注水速度P00＝PT-max，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000052
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式4求解，得到注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达为：
Figure BDA0003267885420000061
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3。
针对第二类注水井，如果d≥dmin不满足，即认为水嘴直径等于最小水嘴直径，同时保持最大注水速度d＝dmin，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000062
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；ΔP1为嘴损压差，MPa；d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式6求解，得到水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达为：
Figure BDA0003267885420000063
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，采用逐步排除法设计所述井-藏协同一次配注设计参数。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，采用逐步排除法设计所述井-藏协同一次配注设计参数的过程包括：
计算基础参数：
根据油藏参数或者测调数据，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000071
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；P0为配注前油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；C为预估井筒存储系数，m3/MPa；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；dmin为最小水嘴直径，m；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；
计算井-藏协同一次配注理论界限：
根据以下公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000081
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；
判断P00≤PT-max是否成立；如果成立，则直接使用上一步骤所得参数组合；如果不成立，计算注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合：
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000082
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；
判断d≥dmin是否成立；如果成立，则直接使用上一步骤所得参数组合；如果不成立，计算水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合：
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000091
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，所述测调周期的关系式为：
Figure BDA0003267885420000092
式中：t为测调周期，h；μ为流体粘度，MPa·s；k为估算渗透率，md；r为探测半径，m；C为预估井筒存储系数，m3/MPa，(推荐值80左右)；ΔP为预估测试期间压力变化幅度，MPa(推荐值1)；Q为测试期间注水速度变化值，m3/d。
根据本发明的低渗-致密储层先验性配注设计方法，优选地，根据实际工艺结合计算所得的测调周期，得到最终的测调周期。具体为：根据实际工艺情况，如果有明确的调控目标，则考虑一步到位，测试周期可以根据方便、经济、合理的原则设置；在缺少明确调控目标的情况下，建议取10d～20d作为低渗透储层水井测调周期的下限。
本发明提供的一种低渗-致密储层先验性配注设计方法，解决了现有配注设计方法在开发实践中无法做到一次过程实现明显调整，需要通过多次过程来实现不明确的水嘴和注水压力调整的问题；本发明对低渗-致密储层一次过程实现明确的水嘴和注水压力调整，节约测试时间及测试成本具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明的一种低渗-致密储层先验性配注设计方法的流程示意图。
图2为低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征的示意图。
图3为现有配注设计方法和本发明井-藏协同一次配注设计方法的调控过程及调控次数示意图；其中Q1为相对高渗层配注前吸水量，Q2为相对低渗层配注前吸水量，EQ1和EQ2中的“E”指均衡后。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例一
本实施例提供一种低渗-致密储层先验性配注设计方法，如图1所示，该方法包括：
S100、基于井-藏协同一次配注设计理念和设计原则，建立井-藏协同一次配注数学模型；
S200、针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限；
S300、设计低渗-致密储层井-藏协同一次配注设计参数，给出井-藏协同一次配注设计方案；
S400、确定测调周期，实施测调。
所述井-藏协同一次配注设计理念和设计原则是本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性“四台阶”分布特征提出的，具体为：将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计。之后，建立井-藏协同一次配注数学模型，针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限。采用“逐步排除法”设计低渗-致密储层的井-藏协同一次配注参数，给出井-藏协同一次配注设计步骤。本发明解决了现有配注设计方法在开发实践中无法做到一次过程实现明显调整，需要通过多次过程来实现不明确的水嘴和注水压力调整的问题。对低渗-致密储层一次过程实现明确的水嘴和注水压力调整，节约测试时间及测试成本具有重要的现实意义。
本发明依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，提出井-藏协同一次配注设计理念和设计原则，具体为：
最新研究成果证实，低渗-致密储层的注采井间渗透性呈现出“四台阶”的分布特征，如图2所示。依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，提出井-藏协同一次配注设计理念，即将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计，将现有的多次点调整变为井-藏协同的一次系统性调整，同时达到节省测试时间、节约测试成本的目的。
现有常规配注设计方法和本发明的井-藏协同一次配注设计方法的调控过程及调控次数示意图，如图3所示。图3中上半部分为现有分注设计方法调控过程及调控次数示意图，图3中下半部分为井-藏协同分注设计方法调控过程及调控次数示意图。常规配注要实现均衡吸水需要多次测调过程，第一次测试调整后实现瞬时均衡吸水，但短期内均衡状态会被打破，呈现不均衡吸水；需要再次实施第二次测调，第三次测调，直至多次测调后才能实现均衡吸水；本发明的井-藏协同一次配注设计，第一次测试调整后，即可以实现长期均衡吸水。
依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，基于井-藏协同一次配注设计理念，提出井-藏协同一次配注设计原则，具体为：
1)将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计。
2)以“层间流量差”为特征变量，以选择性均衡注水为设计目标。
优选的，上述步骤S100中，建立井-藏协同一次配注数学模型的具体过程为：
注水压力、水柱压力、水嘴嘴损、油藏渗流阻力，分别是井-藏协同一体化节点分析的主要动力和阻力。忽略摩阻和孔板流量计阻力，将所有压力取限流层(相对高渗、需要减小吸水量的层段)为基准面，依据井筒流动模型、水嘴嘴损模型和油藏渗流阻力模型，同时考虑水嘴直径下限、井口注水压力上限、注水量保持水平较高、选择性均衡注水等限制条件，建立井-藏协同一次配注数学模型，其函数表达式为：
Figure BDA0003267885420000121
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；ΔP1为嘴损压差，MPa；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；P0为配注前油压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m。
优选的，上述步骤S200中，针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限，具体为：
考虑水井井口压力不受限、水嘴直径不受限、嘴损不受限，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000122
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式2求解，得到井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达为：
Figure BDA0003267885420000131
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa。
在此基础上，主要针对以下两类注水井设计配注界限：
1)注水压力与油藏条件匹配好，水嘴有足够调整的余地，能够满足均衡吸水的要求。
2)注水压力与油藏条件匹配一般，水嘴有调整余地，但是余地不足以满足均衡吸水的要求。
针对第一类注水井，如果P00≤PT-max不满足，即认为井口压力接近分水器压力，同时保持最大注水速度P00＝PT-max，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000132
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式4求解，得到注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达为：
Figure BDA0003267885420000141
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3。
针对第二类注水井，如果d≥dmin不满足，即认为水嘴直径等于最小水嘴直径，同时保持最大注水速度d＝dmin，则公式1的模型可简化为：
Figure BDA0003267885420000142
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；ΔP1为嘴损压差，MPa；d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
对公式6求解，得到水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限，其函数表达为：
Figure BDA0003267885420000151
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
优选的，上述步骤S300中，设计低渗-致密储层井-藏协同一次配注参数，给出井-藏协同一次配注设计步骤，具体为：
采用“逐步排除法”设计低渗-致密储层井-藏协同一次配注参数，包括以下四个步骤：
步骤1：计算基础参数。
根据油藏参数或者测调数据，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000152
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；P0为配注前油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；C为预估井筒存储系数，m3/MPa(推荐值80左右)；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；dmin为最小水嘴直径，m；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
步骤2：计算井-藏协同一次配注理论界限。
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000161
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa。
步骤3：判断P00≤PT-max是否成立；如果成立，则直接使用步骤2所得参数组合；如果不成立，计算注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合。
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000162
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
步骤4：判断d≥dmin是否成立；如果成立，则直接使用步骤3所得参数组合；如果不成立，计算水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合。
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000171
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
S400、设计测调周期，实施测调。
推荐测调周期关系式为：
Figure BDA0003267885420000172
式中：t为测试周期，h；μ为流体粘度，MPa·s；k为估算渗透率，md；r为探测半径，m；C为预估井筒存储系数，m3/MPa(推荐值80左右)；ΔP为预估测试期间压力变化幅度，MPa(推荐值1)；Q为测试期间注水速度变化值，m3/d。
根据实际工艺情况，如果有明确的调控目标，则考虑一步到位，测试周期可以根据方便、经济、合理的原则设置；在缺少明确调控目标的情况下，建议取10d～20d作为低渗透储层水井测调周期的下限。
实施例二
为了使实施例一提供的一种低渗-致密储层先验性配注设计方法的应用效果有更直观的理解，现以采用上述方法的某油田某区A井的设计过程为例，说明本发明的具体实施方式。
某油田某区A井2009年6月投注，2013年7月～8月、2016年7月～8月关井，2015年4月12日测调。调前测得上层注水量为11.09m3/d，上层压力35.8MPa；下层注水量为19.66m3/d，下层压力36.4MPa，全井流量30.75m3/d。调后测得上层注水量为15.02m3/d，上层压力36.0MPa；下层注水量为15.07m3/d，下层压力36.2MPa，全井流量为30.09m3/d，达到地质配注要求。调后上层流量增加3.93m3/d，上层压力上升0.2MPa，下层流量减少4.59m3/d，下层压力下降0.2MPa，全井流量减少0.66m3/d。
采用“逐步排除法”设计A井的配注参数，包括以下四个步骤：
步骤1：计算基础参数。
根据测调数据，利用公式8得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000181
步骤2：计算井-藏协同一次配注理论界限。
利用公式9得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000182
步骤3：判断P00≤PT-max不成立，计算注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合。
利用公式10得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000183
步骤4：判断d≥dmin不成立，计算水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合。
利用公式11得到参数组合：
Figure BDA0003267885420000191
设计测调周期，实施测调。
借用区块平均值，利用公式12计算测调周期：
Figure BDA0003267885420000192
由此得到测调周期计算结果为392h≈16.3d。
根据实际工艺情况，设计测试周期为16d。
综上所述，应用本发明提供的一种低渗-致密储层先验性配注设计新方法，给出一次过程实现明确的水嘴和注水压力调整的设计测试周期为16d。
本发明解决了现有配注设计方法在开发实践中无法做到一次过程实现明显调整，需要通过多次过程来实现不明确的水嘴和注水压力调整的问题。对低渗-致密储层一次过程实现明确的水嘴和注水压力调整，节约测试时间及测试成本具有重要的现实意义。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，该方法包括：
依据低渗-致密储层注采井间渗透性的“四台阶”分布特征，将注水地面-水井井底-配水水嘴-注采井间-油井井底五节点进行一体化设计，建立低渗-致密储层的井-藏协同一次配注数学模型；
针对注水压力受限和水嘴直径受限两类注水井，求解低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限；
设计井-藏协同一次配注设计参数，给出井-藏协同一次配注设计方案；
确定测调周期，实施测调。
2.根据权利要求1所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，所述建立低渗-致密储层的井-藏协同一次配注数学模型的过程包括：
忽略摩阻和孔板流量计阻力，取相对高渗、预期减小吸水量的限流层为压力基准面，依据井筒流动模型、水嘴嘴损模型和油藏渗流阻力模型，同时考虑水嘴直径下限、井口注水压力上限、注水量保持水平较高、选择性均衡注水作为限制条件，建立井-藏协同一次配注数学模型。
3.根据权利要求2所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，所述井-藏协同一次配注数学模型的函数表达式为：
Figure FDA0003267885410000011
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；ΔP1为嘴损压差，MPa；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；P0为配注前油压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m。
4.根据权利要求1所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，所述低渗-致密储层的井-藏协同一次配注理论界限的函数表达为：
Figure FDA0003267885410000021
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa。
5.根据权利要求4所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，针对注水压力受限的注水井求解的井-藏协同一次配注理论界限为：
Figure FDA0003267885410000022
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3。
6.根据权利要求4所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，针对水嘴直径受限的注水井求解的井-藏协同一次配注理论界限为：
Figure FDA0003267885410000031
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
7.根据权利要求1所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，采用逐步排除法设计所述井-藏协同一次配注设计参数。
8.根据权利要求7所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，采用逐步排除法设计所述井-藏协同一次配注设计参数的过程包括：
计算基础参数：
根据油藏参数或者测调数据，得到参数组合：
Figure FDA0003267885410000032
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；P0为配注前油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；C为预估井筒存储系数，m3/MPa；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；dmin为最小水嘴直径，m；ΔP1-max为最大嘴损压差，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；
计算井-藏协同一次配注理论界限：
根据以下公式，得到参数组合：
Figure FDA0003267885410000041
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；h1为相对高渗层厚度，m；h2为相对低渗层厚度，m；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；P00为配注后油压，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；
判断P00≤PT-max是否成立；如果成立，则直接使用上一步骤所得参数组合；如果不成立，计算注水压力受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合：
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure FDA0003267885410000042
式中：Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；PT-max为配水间管线最大压力，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；d为水嘴直径，m；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3；
判断d≥dmin是否成立；如果成立，则直接使用上一步骤所得参数组合；如果不成立，计算水嘴直径受限时的井-藏协同一次配注理论界限和组合：
根据下面的公式，得到参数组合：
Figure FDA0003267885410000051
式中：d为水嘴直径，m；dmin为最小水嘴直径，m；Q1为相对高渗层配注前吸水量，m3/d；Q2为相对低渗层配注前吸水量，m3/d；Q11为相对高渗层配注后吸水量，m3/d；Q22为相对低渗层配注后吸水量，m3/d；a、b、c为公式系数，f；P00为配注后油压，MPa；PH1为注水井井口至油层静液柱压力，MPa；Pwf1为油井井底流压，MPa；R1为相对高渗层井间阻力，MPa/m3；R2为相对低渗层井间阻力，MPa/m3。
9.根据权利要求1所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，所述测调周期的关系式为：
Figure FDA0003267885410000052
式中：t为测调周期，h；μ为流体粘度，MPa·s；k为估算渗透率，md；r为探测半径，m；C为预估井筒存储系数，m3/MPa；ΔP为预估测试期间压力变化幅度，MPa；Q为测试期间注水速度变化值，m3/d。
10.根据权利要求9所述的低渗-致密储层先验性配注设计方法，其特征在于，根据实际工艺结合计算所得的测调周期，得到最终的测调周期。
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