CN114004078B - 一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法 - Google Patents

一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，包括基础数据整理；多层合采含水率与平均含水饱和度计算；油水两相相渗曲线端点值确定；计算油相指数、水相指数；计算拟相渗曲线。本发明的有益效果是：利用多层活塞式驱替的叠加效应，计算得到能更加准确表征薄互层油藏多层合采水驱渗流规律的拟相渗曲线，用于预测薄互层油藏多层合采开发指标，评价油田开发效果，充分利用开发区块中的地质、测井、化验、岩心实验等信息，具有考虑因素全面，切合实际的特点，能够表征薄互层油藏多层合采水驱渗流特征，为油气勘探开发提供技术支撑。

Description

一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法
技术领域
本发明涉及一种油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，具体为一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，属于石油勘探开发应用技术领域。
背景技术
对于薄互层油藏，具有纵向上层段多，平均油层厚度小，泥质夹层发育的特征，一般多数采用定向井多层合采注水开发。油井生产时纵向上生产层位多，单个油层厚度薄，一旦油井见水后含水上升快而且规律复杂。分析原因主要是受薄互层油藏非均质性的影响，油井层间干扰大，见水后纵向上各个单油层含水率剖面差异大，并且相互影响，导致含水上升规律复杂。结合前期专利文献调研发现，目前国内外对于薄互层油藏多层合采渗流表征研究较少，已有方法均是采用传统的单层活塞驱替理论，即用归一化的实验室岩心油水相渗来表征渗流规律，没有考虑多层活塞式驱替的叠加效应，计算得到含水率变化与油井实际含水率变化差异很大。目前已有方法并不能表征薄互层油藏多层合采渗流规律。而对于薄互层油藏，油井多层合采时，渗流更近似于多层活塞式驱替，即多个单小层的单层活塞驱叠加的效果，因此需要考虑多层活塞式驱替叠加对多层合采渗流的影响。综上所述，目前尚无考虑多层活塞式驱替的叠加效应，表征薄互层油藏多层合采渗流的计算方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决以前计算多层合采油井含水率变化时，没有充分考虑多层活塞式驱替的叠加效应，即没考虑纵向上各个单油层含水率差异并相互制约对油井含水率影响的问题而提供一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，通过多层活塞式驱替叠加原理，结合测井解释成果将纵向上不同水淹程度小层进行排序、叠加，得到含水饱和度与含水率关系曲线，依据实验室法相渗曲线进行端点标定，求取能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。为油田实际的开发工作提供经济有效、切实可行的技术支持而提供一种表征薄互层油藏多层合采渗流的拟相渗计算方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，包括以下步骤
步骤A、基础数据分析，所述基础数据包括：地层原油粘度、地层水粘度、地层水体积系数、地层原油体积系数、单小层厚度、孔隙度、渗透率；
步骤B、确定相渗曲线端点值，由实验室岩心相渗实验得到的油、水相渗曲线，确定两个端点值，一个端点为束缚水饱和度值及束缚水饱和度条件下的油相相对渗透率值，另一个端点为残余油含水饱和度及残余油含水饱和度条件下的水相相对渗透率值；
步骤C、多层合采含水率与平均含水饱和度计算，将步骤A中所确定的各项参数代入多层活塞式驱替叠加的数学公式，计算出多层合采时含水率与平均含水饱和度；
步骤D、油相指数、水相指数计算，通过步骤C中得到的含水率与平均含水饱和度，联立常用经验公式试凑计算油相指数与水相指数；
步骤E、计算拟相渗曲线，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤C中，考虑各小层油水相对渗透率端点值相同，计算多层合采含水率与平均含水饱和度，可根据公式来进行计算：
Figure BDA0003326036920000021
Figure BDA0003326036920000022
Figure BDA0003326036920000023
式中，Sw：平均含水饱和度(％)；fw：含水率(％)；Kj：j层的绝对渗透率(mD)；hj：j层的厚度(m)；φj：j层的孔隙度(％)；Sorj：j层残余油饱和度(％)；Swcj：j层束缚水饱和度(％)；μo：地层压力下原油粘度(mPa.s)；μw：地层水粘度(mPa.s)；Bw：地层水体积系数(m3/m3)；Bo：地层压力下油体积系数(m3/m3)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；n:总层数；m：水淹层数；M为水油流度比(无量纲)。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤D中，由得到多层合采含水率与平均含水饱和度，试凑计算出油相指数、水相指数，可根据公式来计算：
Figure BDA0003326036920000031
式中，fw：含水率(％)；M为水油流度比(无量纲)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)；Sw：含水饱和度(％)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤E中，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
插值计算出不同含水饱和度条件下油、水两相相对渗透率值，可根据公式来计算：
Figure BDA0003326036920000032
Figure BDA0003326036920000033
式中：
Krw：水相相对渗透率(无量纲)；Kro：油相相对渗透率(无量纲)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)；Sw：含水饱和度(％)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)。
本发明的有益效果是：该表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法科学合理，为薄互层油藏多层合采水驱油开发效果预测提供科学的依据。该方法能充分利用开发区块中的地质、测井、化验、岩心实验等信息，具有考虑因素全面，有效实用的特点，能够实现对薄互层油藏多层合采油井含水上升的准确计算，能够表征薄互层油藏多层合采水驱渗流特征，为油气勘探开发提供技术支撑，有良好的经济效益和设计效益，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明中某区块实验室岩心油水相渗曲线图；
图3为本发明某区块多层合采拟相渗曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，包括以下步骤
步骤A、基础数据分析，所述基础数据包括：地层原油粘度、地层水粘度、地层水体积系数、地层原油体积系数、单小层厚度、孔隙度、渗透率；
步骤B、确定相渗曲线端点值，由实验室岩心相渗实验得到的油、水相渗曲线，确定两个端点值，一个端点为束缚水饱和度值及束缚水饱和度条件下的油相相对渗透率值，另一个端点为残余油含水饱和度及残余油含水饱和度条件下的水相相对渗透率值；
步骤C、多层合采含水率与平均含水饱和度计算，将步骤A中所确定的各项参数代入多层活塞式驱替叠加的数学公式，计算出多层合采时含水率与平均含水饱和度；
步骤D、油相指数、水相指数计算，通过步骤C中得到的含水率与平均含水饱和度，联立常用经验公式试凑计算油相指数与水相指数；
步骤E、计算拟相渗曲线，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
在本发明实施例中，所述步骤C中，考虑各小层油水相对渗透率端点值相同，计算多层合采含水率与平均含水饱和度，可根据公式来进行计算：
Figure BDA0003326036920000051
Figure BDA0003326036920000052
Figure BDA0003326036920000053
式中，Sw：平均含水饱和度(％)；fw：含水率(％)；Kj：j层的绝对渗透率(mD)；hj：j层的厚度(m)；φj：j层的孔隙度(％)；Sorj：j层残余油饱和度(％)；Swcj：j层束缚水饱和度(％)；μo：地层压力下原油粘度(mPa.s)；μw：地层水粘度(mPa.s)；Bw：地层水体积系数(m3/m3)；Bo：地层压力下油体积系数(m3/m3)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；n:总层数；m：水淹层数；M为水油流度比(无量纲)。
在本发明实施例中，所述步骤D中，由得到多层合采含水率与平均含水饱和度，试凑计算出油相指数、水相指数，可根据公式来计算：
Figure BDA0003326036920000061
式中，fw：含水率(％)；M为水油流度比(无量纲)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)；Sw：含水饱和度(％)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)。
在本发明实施例中，所述步骤E中，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
插值计算出不同含水饱和度条件下油、水两相相对渗透率值，可根据公式来计算：
Figure BDA0003326036920000062
Figure BDA0003326036920000063
式中：
Krw：水相相对渗透率(无量纲)；Kro：油相相对渗透率(无量纲)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)；Sw：含水饱和度(％)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)。
实施例二
请参阅图1～3，一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，包括以下步骤
步骤A、基础数据分析，所述基础数据包括：地层原油粘度、地层水粘度、地层水体积系数、地层原油体积系数、单小层厚度、孔隙度、渗透率。
其中实例区块地层原油粘度为2.6mPa.s，地层水粘度为0.5mPa.s，地层水体积系数为1.0m3/m3，地层原油体积系数1.12m3/m3。实例区块共有油井4口，注水井2口，从这6口井的单井射孔数据表中可以获得测井解释的单小层厚度、孔隙度、渗透率。以A1井为例，该井射孔数据表如下：
表1 A1井射孔数据表
Figure BDA0003326036920000071
由射孔数据表可知，A1井射孔后生产11个小层。6口井共计生产50个小层。同A1井一样，可获得50个小层的厚度、孔隙度、渗透率。
步骤B、确定相渗曲线端点值。由实验室岩心相渗实验得到的油、水相渗曲线，确定两个端点值，一个端点为束缚水饱和度值及束缚水饱和度条件下的油相相对渗透率值，另一个端点为残余油含水饱和度及残余油含水饱和度条件下的水相相对渗透率值。实例区块实验室岩心油水相渗曲线见图2。由图2可以获得A、B两个端点值：端点A为束缚水饱和度Swc＝30.4％,束缚水饱和度为Swc＝30.4％时油相相对渗透率kro(Swc)＝1.0,端点B为残余油饱和度为Sor＝27.4％时，含水饱和度Sw＝72.6％,此时水相相对渗透率krw(Sor)＝0.194。
步骤C、多层合采含水率与平均含水饱和度计算。将步骤A中所确定的各项参数代入多层活塞式驱替叠加的数学模型公式，计算出多层合采含水率与平均含水饱和度。
实例区块地层原油粘度为2.6mPa.s，地层水粘度为0.5mPa.s，地层水体积系数为1.0m3/m3，地层原油体积系数1.12m3/m3。束缚水饱和度Swc＝30.4％,束缚水饱和度为Swc＝30.4％时油相相对渗透率kro(Swc)＝1.0；残余油饱和度为Sor＝27.4％时，含水饱和度Sw＝72.6％,此时水相相对渗透率krw(Sor)＝0.194。50个小层按渗透率值大小进行排序，按从大到小依次排序。将上述参数以及50个小层的厚度、孔隙度、渗透率代入多层活塞式驱替叠加的公式计算：
Figure BDA0003326036920000081
Figure BDA0003326036920000082
Figure BDA0003326036920000083
式中，Sw：平均含水饱和度(％)；fw：含水率(％)；Kj：j层的绝对渗透率(mD)；hj：j层的厚度(m)；φj：j层的孔隙度(％)；Sorj：j层残余油饱和度(％)；Swcj：j层束缚水饱和度(％)；μo：地层压力下原油粘度(mPa.s)；μw：地层水粘度(mPa.s)；Bw：地层水体积系数(m3/m3)；Bo：地层压力下油体积系数(m3/m3)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc油相相对渗透率(无量纲)；n:总层数；m：水淹层数；M为水油流度比(无量纲)。
该实例区块总小层数n＝50,假设水淹层数分别为m＝0,m＝1,m＝2...m＝50，计算出不同水淹情况下对应含水率(fw)、平均含水饱和度(Sw)，计算结果见表2
表2纵向剖面含水率与平均含水饱和度计算结果
水淹层数m k h k*h f S
mD m mD.m ％ ％
0 0.0 0.0 30.4
1 414.9 9.1 3775.59 12.6 30.9
2 376.6 1.8 677.88 14.6 31.1
3 340.0 6.2 2108.00 19.28 31.8
4 280.2 9.0 2521.80 23.48 32.7
5 218.1 13.5 2944.35 28.31 34.1
。。。
49 8.6 4.8 41.28 96.2 70.0
50 3.9 13.1 51.09 100.0 72.6
步骤D、油相指数、水相指数计算。通过实例区块多层合采含水率(fw)与平均含水饱和度(Sw)，计算油相指数no和水相指数nw，可用下式计算：
Figure BDA0003326036920000091
式中，fw：含水率(％)；M为水油流度比(无量纲)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)；Sw：含水饱和度(％)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)；
试凑计算得到实例区块油相指数no＝0.88，水相指数nw＝0.465。
步骤E、计算拟相渗曲线。以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值Sw，计算含水饱和度Sw下对应的油相相对渗透率Krw、水相相对渗透率Kro。
实例区块中束缚水饱和度Swc＝30.4％，束缚水饱和度条件下油相相对渗透率kro(Swc)＝1.0，残余油含水饱和度Sw＝72.6％，残余油条件下水相相对渗透率krw(Sor)＝0.194，油相指数no＝0.88，水相指数nw＝0.465，插值计算不同含水饱和度Sw下对应的油相相对渗透率Krw、水相相对渗透率Kro，可用下式计算：
Figure BDA0003326036920000092
Figure BDA0003326036920000093
式中：Krw：水相相对渗透率(无量纲)；Kro：油相相对渗透率(无量纲)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)；Sw：含水饱和度(％)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)。
计算得到能表征实例区块多层合采渗流拟相渗曲线。
对比计算得到的拟相渗曲线与实验室岩心相渗曲线，可以明显看出，考虑多层活塞式驱替的叠加效应后，多层合采时水相相对渗透率增加，主要是因为纵向上各个单油层含水率差异并相互制约对油井含水率影响，油井动态表现为含水上升加快。拟相渗曲线能更好表征薄互层油藏多层合采渗流规律。该发明对于采用定向井合采开发的薄互层油藏具有非常重要的作用，利用拟相渗曲线更准确评价实施例区块注水开发效果，计算自然递减率及可采储量。实施例区块沿用以往实验室岩心油水相渗曲线预测判断自然递减率为指数递减型，计算递减率为27％，结合油田实际含水与日产油，预测油田含水95％时，可采储量为100.04万方；采用拟相渗曲线判断自然递减率为双曲递减型，结合油田实际含水与日产油计算递减率为24％，预测含水95％时，可采储量为120.88万方，有效提高可采储量20.84万方，具有较好经济效益。目前实施例区块采用该方法，准确评估水驱开发效果，及时提出油井、水井卡层堵水、酸化等措施，通过调整纵向各小层含水状况，达到稳油控水的目的，效果非常显著。
工作原理：通过多层活塞式驱替叠加原理，结合测井解释成果将纵向上不同水淹程度小层进行排序、叠加，得到含水饱和度与含水率关系曲线，依据实验室法相渗曲线进行端点标定，求取能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤A、基础数据分析，所述基础数据包括：地层原油粘度、地层水粘度、地层水体积系数、地层原油体积系数、单小层厚度、孔隙度、渗透率；
步骤B、确定相渗曲线端点值，由实验室岩心相渗实验得到的油、水相渗曲线，确定两个端点值，一个端点为束缚水饱和度值及束缚水饱和度条件下的油相相对渗透率值，另一个端点为残余油含水饱和度及残余油含水饱和度条件下的水相相对渗透率值；
步骤C、多层合采含水率与平均含水饱和度计算，将步骤A中所确定的各项参数代入多层活塞式驱替叠加的数学公式，计算出多层合采时含水率与平均含水饱和度；
步骤D、油相指数、水相指数计算，通过步骤C中得到的含水率与平均含水饱和度，联立常用经验公式试凑计算油相指数与水相指数；
步骤E、计算拟相渗曲线，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线。
2.根据权利要求1所述的一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，其特征在于：所述步骤C中，考虑各小层油水相对渗透率端点值相同，计算多层合采含水率与平均含水饱和度，可根据公式来进行计算：
Figure FDA0003326036910000011
Figure FDA0003326036910000012
Figure FDA0003326036910000013
式中，Sw：平均含水饱和度(％)；fw：含水率(％)；Kj：j层的绝对渗透率(mD)；hj：j层的厚度(m)；φj：j层的孔隙度(％)；Sorj：j层残余油饱和度(％)；Swcj：j层束缚水饱和度(％)；μo：地层压力下原油粘度(mPa.s)；μw：地层水粘度(mPa.s)；Bw：地层水体积系数(m3/m3)；Bo：地层压力下油体积系数(m3/m3)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；n:总层数；m：水淹层数；M为水油流度比(无量纲)。
3.根据权利要求1所述的一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，其特征在于：所述步骤D中，由得到多层合采含水率与平均含水饱和度，试凑计算出油相指数、水相指数，可根据公式来计算：
Figure FDA0003326036910000021
式中，fw：含水率(％)；M为水油流度比(无量纲)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)；Sw：含水饱和度(％)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)。
4.根据权利要求1所述的一种表征薄互层油藏多层合采渗流拟相渗计算方法，其特征在于：所述步骤E中，以束缚水饱和度值为起点，以残余油含水饱和度为终点，中间插值不同含水饱和度值，计算给定含水饱和度下对应的油、水两相相对渗透率值，得到能表征薄互层油藏多层合采时水驱规律的拟相渗曲线;
插值计算出不同含水饱和度条件下油、水两相相对渗透率值，可根据公式来计算：
Figure FDA0003326036910000022
Figure FDA0003326036910000023
式中：
Krw：水相相对渗透率(无量纲)；Kro：油相相对渗透率(无量纲)；Krw(Sor)：残余油饱和度为Sor时水相相对渗透率(无量纲)；Kro(Swc)：束缚水饱和度为Swc时油相相对渗透率(无量纲)；Sor：残余油饱和度(％)；Swc：束缚水饱和度(％)；Sw：含水饱和度(％)；nw：水相指数(无量纲)；no：油相指数(无量纲)。
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