CN114577677B - 基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，包括：选取某个研究区块的致密油藏岩心样品进行洗油、测试岩心孔隙度渗透率数据；样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；根据压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；根据单根毛细管渗流方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流特征方法。该致密油藏非线性渗流表征方法，能够代表储层非均质性，能够更客观的表征致密油藏非线性渗流。
Description
技术领域
本发明涉及流体渗流理论研究、技术应用及油气田开发提高采收率领域，特别是涉及到一种基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法。
背景技术
随着中国国内石油进口量比例越来越高，致密油藏开发已成为国内资源产量接替的关键组成部分。致密油藏渗透率低，与以往的中高渗透油藏在渗流特征以及开发方式上存在很大不同，关键差别之一为致密油藏流体在流动过程中不满足达西定律，存在非线性渗流特征，实现致密油藏非线性渗流的精确表征，对于致密油藏的产能预测以及数值模拟研究具有重要意义。目前致密油藏的非线性渗流表征研究方面还存在许多争论及不足之处，针对非线性渗流表征方法，主流的处理方法主要有两种，一种是流体实验进行启动压力梯度测试获得拟启动压力梯度值，忽略非线性渗流段，将拟启动压力梯度作为流体流动的门限值，此方法适用于一般低渗透非线性渗流段较短的油藏，对于致密油藏非线性渗流段较长，计算误差较大；另一种是通过等径毛细管束模型的方式建立数学模型模型，但是等径毛细管束模拟没有考虑储层的非均质性，建立的非线性渗流模型与实际相差较大。针对储层非均质性强烈的致密油藏非线性渗流表征，缺乏系统、有效的非线性渗流模型，不能较好地指导开发方案编制及开发指标预测。
在申请号：201710493740.7的中国专利申请中，公开了一种考虑致密砂岩油藏非线性渗流特征的数值模拟方法，包括以下步骤：对目标致密砂岩油藏进行微圆管实验，计算目标致密砂岩油藏的边界层厚度；拟合目标致密砂岩油藏的边界层厚度与压力梯度、喉道半径和流体粘度的关系式；对目标致密砂岩油藏进行压汞实验，拟合实验结果得到目标致密砂岩油藏的毛管力与汞饱和度的关系式；将目标致密砂岩油藏的边界层厚度与压力梯度、喉道半径和流体粘度的关系式以及毛管力与汞饱和度的关系式带入Poiseuille方程并积分，得到非线性运动方程；根据非线性运动方程建立目标致密砂岩油藏的非线性数学模型；求解目标致密砂岩油藏的非线性数学模型，得到目标致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的产能。该方法非线性模型计算时未考虑非均质性的影响。
在申请号：201510824025.8的中国专利申请中，公开了一种单相流体通过低渗透岩心的非线性渗流特征的表征方法，该单相流体通过低渗透岩心的非线性渗流特征的表征方法包括：步骤1，测量岩心常规物性参数；步骤2，测量流体参数；步骤3，根据静态法测量单相流体通过低渗透岩心的最小启动压力梯度；步骤4，实验测量不同驱替压力梯度下流体流量，绘制驱替压力梯度与流量的关系曲线；步骤5，拟合驱替压力梯度与流量的关系曲线，获得非线性渗流参数。该单相流体通过低渗透岩心的非线性渗流特征的表征方法为分析渗流规律对油田生产过程及各种经济技术指标提供可靠的研究工具，为低渗透油藏数值模拟软件开发提供可靠的渗流数学模型。该方法基于岩心流动实验方法获得非线性渗流参数，没有从渗流机理上对非线性造成原因进行阐述。
在申请号：201811214043.4的中国专利申请中，公开了一种基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法，包括:建立基于边界层的储层非线性渗流模型；根据储层变形介质渗透率随有效应力变化关系，结合有效应力系数，建立储层压力敏感性模型；基于毛细管连通器装置测量低渗透岩心静态启动压力，获得岩心的最小启动压力梯度；综合考虑边界层效应、压力敏感性及最小启动压力梯度影响，建立基于边界层的变形介质非线性渗流数学模型；基于传统的黑油数值模拟软件平台进行改造，实现低渗透非线性渗流数值模拟。该基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法真实、全面反映了对岩心渗流特征的刻画，有较强的可靠性和准确性，为低渗透油田开发方案的调整与优化提供有效的技术支撑。该专利在建立非线性渗流模型时未考虑储层非均质性的影响。
为此我们发明了一种新的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种代表储层非均质性特征的非线性渗流特征表征，其非线性渗流表征的依据是基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表表征的研究方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，该基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法包括：步骤1，选取某个研究区块的致密油藏样品，将致密油藏样品洗油、测试岩样的孔隙度和渗透率；步骤2，对该致密油藏样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；步骤3，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；步骤4，根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；步骤5，基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；步骤6，根据单根毛细管流量方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
步骤1包括：
步骤1a，将致密油藏样品用酒精苯进行洗油；
步骤1b，将致密油藏样品用稳态法进行渗透率测试，获得气测渗透率值ka；
步骤1c，将致密油藏样品用流体饱和法进行孔隙度测试，获得岩样体积VB、岩样孔隙体积VP、岩样质量M。
步骤2包括：
步骤2a，对致密油藏样品进行高压压汞实验；
步骤2b，对高压压汞实验数据进行处理，获得岩心孔径分布Ri、孔径大小对应的体积VRi、平均孔隙半径Ravg、总压汞孔隙体积VPHg。
在步骤3中，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度L：
公式(1)中，L为岩样特征长度，m；VPHg为总压汞孔隙体积，m3；Ravg为平均孔隙半径，m。
在步骤4中，根据特征长度L和各孔隙大小对应的孔隙体积计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量/>
公式(2)中，Ri为毛细管半径，m；为半径Ri对应的毛细管数量；/>为半径Ri对应的孔隙体积，m3。
步骤5包括：
步骤5a，建立边界层厚度计算方法，
步骤5b，建立单根毛细管流量方程。
在步骤5a中，建立边界层厚度计算方法为：
公式(3)中，hi为半径Ri对应的边界流体厚度，m；δ为静止状态下边界流体厚度与毛细管半径之比；c为边界流体参数，m/Pa，与储层和流体的性质相关；为驱替压力梯度，Pa/m。
在步骤5b，建立单根毛细管流量方程，在单根毛细管中，流速恒定达到稳定流动状态后，低渗透储层渗流过程中，动力与阻力平衡，力学平衡方程为：
Δp·π(Ri-hi)2-τ·2π(Ri-hi)L＝0 (5)
公式(5)中，Δp为驱替压力，Pa；
单根毛细管中的速度方程为：
公式(6)中，vi为半径Ri对应的毛细管渗流速度，m/s；μ为流体粘度，pa.s；
单根毛细管内的流量方程为：
公式(7)中，qi为半径Ri对应的毛细管流量，m3/s。
步骤6中，根据单根毛细管流量方程，将对应的毛细管半径数量进行乘积叠加，获得基于储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式：
在公式(8)中，Q为基于储层非均质性的致密储层岩心的流量，m3/s，
Rmin为压汞实验数据中的最小孔隙半径，m；Rmax为压汞实验数据中的最大孔隙半径，m，qi为半径Ri对应的毛细管流量，m3/s，为半径Ri对应的毛细管数量。
本发明中的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，基于致密储层压汞实验和理论分析，建立能够代表储层非均质性特征的致密油藏非线性渗流表征方法，有助于深入认识致密油藏渗流机理，指导致密油藏开发方式调整与优化。本发明中的基于储层非均质性的致密砂岩油藏非线性渗流表征方法，通过选取某个研究区块的致密油藏岩心样品进行洗油、测试岩心孔隙度渗透率数据，进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积，计算得到岩样特征长度和得到各孔隙大小对应的毛细管数量；根据单根毛细管渗流方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流特征方法。由于本方法在建立非线性渗流模型时，考虑了储层的实际非均质性，其渗流特征参数具有实际物理意义，且真实、全面反映了对致密岩心渗流特征的刻画，其非线性渗流模拟具有物理依据，有较强的可靠性和准确性，其非线性渗流表征方法为低致密油田开发方案的调整与优化提供有效的技术支撑。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例中致密油藏岩心孔径分布频率图；
图2为本发明的一具体实施例中致密油藏岩心孔径分布对应的孔隙体积图；
图3为本发明的一具体实施例中致密油藏岩心非线性渗流图；
图4为本发明的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图4所示，图4为本发明的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法的流程图。
本发明的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，包括以下步骤：
进行步骤1实验，选取某个研究区块的致密油藏样品，将致密油藏样品洗油、测试岩样的孔隙度和渗透率，为高压压汞实验提供基础参数；
进行步骤2，对该致密油藏样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；
进行步骤3，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；
进行步骤4，根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；
进行步骤5，基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；
进行步骤6，根据单根毛细管流量方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式。
在应用本发明一具体实施例中，具体包括了以下步骤：
步骤101，致密油藏样品用酒精苯进行洗油；
步骤102，致密油藏样品用稳态法进行渗透率测试，获得气测渗透率值ka；
步骤103，致密油藏样品用流体饱和法进行孔隙度测试，获得岩样体积VB、岩样孔隙体积VP、岩样质量M。
步骤201，对致密油藏样品进行高压压汞实验；
步骤202，对高压压汞实验数据进行处理，获得岩心孔径分布频率图(图1)、孔径大小对应的体积图(图2)、平均孔隙半径Ravg、总压汞孔隙体积VPHg。
步骤3，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度L，
公式(1)中，L为岩样特征长度，m；VPHg为总压汞孔隙体积，m3；Ravg为平均孔隙半径，m。
步骤4，根据特征长度L和各孔隙大小对应的孔隙体积计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量/>
公式(2)中，Ri为毛细管半径，m；为半径Ri对应的毛细管数量；/>为半径Ri对应的孔隙体积，m3。
步骤501，建立边界层厚度计算方法，
公式(3)中，hi为半径Ri对应的边界流体厚度，m；δ为静止状态下边界流体厚度与毛细管半径之比；c为边界流体参数，m/Pa，与储层和流体的性质相关；为驱替压力梯度，Pa/m；
步骤502，建立单根毛细管流量方程，
在单根毛细管中，流速恒定达到稳定流动状态后，低渗透储层渗流过程中，动力与阻力平衡，力学平衡方程为
Δp·π(Ri-hi)2-τ·2π(Ri-hi)L＝0 (5)
公式(5)中，Δp为驱替压力，Pa；
单根毛细管中的速度方程为
公式(6)中，vi为半径Ri对应的毛细管渗流速度，m/s；μ为流体粘度，pa.s；
单根毛细管内的流量方程为
公式(7)中，qi半径Ri对应的毛细管流量，m3/s。
步骤6，根据单根毛细管流量方程，将对应的毛细管半径数量进行乘积叠加，获得基于储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式，
在公式(8)中，Q为基于储层非均质性的致密储层岩心的流量，m3/s。
公式(8)为基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流的数学表达式，根据公式(8)可以获得致密油藏非线性渗流曲线(图3)。
本发明的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，包括：选取某个研究区块的致密油藏岩心样品进行洗油、测试岩心孔隙度渗透率数据；样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；根据压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；根据单根毛细管渗流方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流特征方法。该致密油藏非线性渗流表征方法，能够代表储层非均质性，能够更客观的表征致密油藏非线性渗流。
Claims (3)
1.基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，其特征在于，该基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法包括：
步骤1，选取某个研究区块的致密油藏样品，将致密油藏样品洗油、测试岩样的孔隙度和渗透率；
步骤2，对该致密油藏样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；
步骤3，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；
步骤4，根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；
步骤5，基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；
步骤6，根据单根毛细管流量方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式；
在步骤3中，根据总压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度L：
公式(1)中，L为岩样特征长度，m；VPHg为总压汞孔隙体积，m3；Ravg为平均孔隙半径，m；
在步骤4中，根据特征长度L和各孔隙大小对应的孔隙体积计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量/>
公式(2)中，Ri为毛细管半径，m；为半径Ri对应的毛细管数量；/>为半径Ri对应的孔隙体积，m3；
步骤5包括：
步骤5a，建立边界层厚度计算方法，
步骤5b，建立单根毛细管流量方程；
在步骤5a中，建立边界层厚度计算方法为：
公式(3)中，hi为半径Ri对应的边界流体厚度，m；δ为静止状态下边界流体厚度与毛细管半径之比；c为边界流体参数，m/Pa，与储层和流体的性质相关；为驱替压力梯度，Pa/m；
在步骤5b，建立单根毛细管流量方程，在单根毛细管中，流速恒定达到稳定流动状态后，低渗透储层渗流过程中，动力与阻力平衡，力学平衡方程为：
Δp·π(Ri-hi)2-τ·2π(Ri-hi)L＝0 (5)
公式(5)中，Δp为驱替压力，Pa；
单根毛细管中的速度方程为：
公式(6)中，vi为半径Ri对应的毛细管渗流速度，m/s；μ为流体粘度，pa.s；
单根毛细管内的流量方程为：
公式(7)中，qi为半径Ri对应的毛细管流量，m3/s；
步骤6中，根据单根毛细管流量方程，将对应的毛细管半径数量进行乘积叠加，获得基于储层非均质的致密油藏非线性渗流表达式：
在公式(8)中，Q为基于储层非均质性的致密储层岩心的流量，m3/s，
Rmin为压汞实验数据中的最小孔隙半径，m；Rmax为压汞实验数据中的最大孔隙半径，m；为半径Ri对应的毛细管数量：qi为半径Ri对应的毛细管流量，m3/s。
2.根据权利要求1所述的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1a，将致密油藏样品用酒精苯进行洗油；
步骤1b，将致密油藏样品用稳态法进行渗透率测试，获得气测渗透率值ka；
步骤1c，将致密油藏样品用流体饱和法进行孔隙度测试，获得岩样体积VB、岩样孔隙体积VP、岩样质量M。
3.根据权利要求1所述的基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤2a，对致密油藏样品进行高压压汞实验；
步骤2b，对高压压汞实验数据进行处理，获得岩心孔径分布Ri、孔径大小对应的体积平均孔隙半径Ravg、总压汞孔隙体积VPHg。
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