CN1417595A - 水力探测油层平面剩余油分布技术 - Google Patents

Abstract

水力探测油层平面剩余油分布技术是多井试井技术的新分枝，它通过对波源井(注水井)和探测井(采油井)分层探测，搞清探测层位剖面上有无剩余油，经过平面上同层多剖面的探测，就可以寻找到平面上那里有剩余油，从而部署调整井，提高投资效益。这项新技术国内没有，国外也没有，它不但效益好，而且投资不大。结合油田测井资料，岩心室内研究成果和经营管理现状，就可以对油田开发进行综合评估，诊断，指导下步油田开发和技术发展方向。

Description

水力探测油层平面剩余油分布技术

技术领域  该发明属于能源类石油、天然气领域，是软件与硬件相结合的一项综合技术。

背景技术  我国石油天然气工业经过几十年的发展，许多开发几十年的大油田含水已经很高，为了提高投资效益，降低生产成本，找到注水开发几十年后油层中剩余油在地下什么地方，已成了当务之急。这项技术就是为了解决这问题的。

试井技术是研究油层性质及地下流体的技术，有许多分枝。该项技术是试井技术的新分枝，从压力波速这一新概念的引入，新方程的推导，探测参数的选择，现场施工工艺，数据处理，到解释方法都是新的，为当前国内外所没有的，他解决了当前油田开发中国内外长期想解决，而至今用什么方法解决这问题的方向还不明确的难题——剩余油平面分布问题，也即寻找油层平面上那里有剩余油。

发明内容    剩余油平面分布问题，是当前石油工业亟待解决的技术难题之一。作为国家重点科研问题的一部分，研究这问题的人很多，但均未取得进展，近来曾有人想利用井间地震技术来解决这课题，曾进行过室内实验和现场试验，结果证明，地震技术解决复杂地质问题具有一定的技术可行性，但用来解决平面剩余油分布问题近期还没有看到可能性，所以解决平面剩余油分布问题又成了一个国内外当前连技术着力点都不明朗的问题。本发明正是为解决这一问题而作的，它根据严密的理论推导和丰富的现场观察资料导出的，兼具有理论与实践的品格。剩余油找到了，可以改善油田开发效果，提高措施效益，降低生产成本，同时还可以提高钻井成功率，使投资效益明显增加。一、基本方程推导：已知弹性方程式中：Ei——表示幂指数 $-\mathrm{Ei}(-x)=\underset{u}{\overset{\∞}{\∫}}\frac{e^{-u}}{u}\mathrm{du}$ Q——日产液量μ——流体地下粘度h——有效厚度k——渗透率R——波源井(注水井)至探测井(采油井)的距离——导压系数t——压力波从波源井传到探测井所需的时间解得：

探测井ΔP＝f(t)曲线，按其压力反应起点计算时间公式，由数学上知道： $\frac{d^3\mathrm{\Δp}}{{\mathrm{dt}}^3}=0----\left(5\right)$ 以式(5)代入式(4)，得：

解得：

我们把式(7)等号右侧视为一常数B，于是有：

令压力波速 $V=\frac{R}{t},$ 代入式(8)，得： 已知 $\℘=\frac{\mathrm{\κ}}{\mathrm{C\φ\μ}}----\left(10\right)$ 式中：C：油层综合压缩系数；φ：油层孔隙度。以式(10)代入式(9)，得： $V=\frac{4\mathrm{B\κ}}{\mathrm{C\φ\μR}}----\left(11\right)$ 式(11)为压力波速基本方程，对于不同含水饱和度有不同的压力波速，故在油层原始饱和油的条件下，有V＝V_o，于是有： $V_o=\frac{4B{\mathrm{\κ}}_o}{C_o{\mathrm{\φ}}_o{\mathrm{\μ}}_{o}R}----\left(12\right)$ 油层含水饱和度提高到ρ_w后，压力波速等于V＝V_w，于是有： $V_W=\frac{4\mathrm{B\κ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)}{C\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)\mathrm{\φ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)}----\left(13\right)$ 1、对于同一井对，进行历史的，系统探测，求剩余油分布，可利用式(13)/(12)，得： $\frac{V_W}{V_O}=\frac{\frac{4\mathrm{B\κ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)}{C\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)\mathrm{\φ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right){\mathrm{\μ}}_{W}R}}{\frac{4B{\mathrm{\κ}}_O}{C_O{\mathrm{\φ}}_O{\mathrm{\μ}}_{O}R}}$ 由于是同一井对，∴R＝R，4B＝4B，∴ $\frac{V_W}{V_O}=\frac{\mathrm{\κ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)C_O{\mathrm{\φ}}_O{\mathrm{\μ}}_O}{{\mathrm{\κ}}_{O}C\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)\mathrm{\φ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right){\mathrm{\μ}}_W}----\left(14\right)$ 式(14)中 和 随油层含水饱和度的变化远小于K，μ的变化，且含水饱和度上升，C稍变小，而φ略变大，这样可令： $\frac{C_o{\mathrm{\φ}}_o}{C\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)\mathrm{\φ}\left({\mathrm{\ρ}}_W\right)}\≈1$ 故式(14)变成 $\frac{V_w}{V_o}=\frac{\mathrm{\κ}\left({\mathrm{\ρ}}_w\right){\mathrm{\μ}}_o}{{\mathrm{\κ}}_o{\mathrm{\μ}}_w}----\left(15\right)$ 移项得： $\mathrm{\κ}\left({\mathrm{\ρ}}_w\right)=\frac{V_W}{V_O}\frac{{\mathrm{\κ}}_o}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{\μ}}_w----\left(16\right)$ 式中：V_w——探测时的压力波速；V_o——油层原始条件的压力波速；μ_o——原油地下粘度；μ_w——水的地下粘度；k_o——油层原始条件下的渗透率；k(ρ_w)——探测时的油层渗透率。式(16)是求油层水洗后渗透率的基本方程。由于k(ρ_w)与含水饱和度ρ_w存在规律性的关系，∴有：ρ_w＝f[k(ρ_w)]……………………………(17)又知，含油饱和度ρ_o＝1-ρ_w……………………(18)这样有ρ_o＝1-f[k(ρ_w)]………………………(19)式(17)是求含水饱和度的基本方程；式(19)是求含油饱和度的基本方程；该两式求出的是剖面上油层饱和度的平均值。2、不同剖面间含水饱和度高低的比较同层的两个剖面1，2，其含水饱和度分别为ρ_w1和ρ_w2，压力波速各为V_w1和V_w2，渗透率各为k(ρ_w1)和k(ρ_w2)，油层初始条件下的压力波速为V_o1和V_o2相应的渗透率为k_o1和k_o2。由于两剖面的井距不同，∴代入式(16)时，要考虑井距这一参数。 $k\left({\mathrm{\ρ}}_{w1}\right)=\frac{V_{W1}}{V_{O1}}\frac{{\mathrm{\κ}}_{o1}}{{\mathrm{\μ}}_o}\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{R_1}----\left(20\right)$ $k\left({\mathrm{\ρ}}_{w2}\right)=\frac{V_{W2}}{V_{O2}}\frac{{\mathrm{\κ}}_{o2}}{{\mathrm{\μ}}_o}\frac{{\mathrm{\μ}}_w}{R_2}----\left(21\right)$ k(ρ_w1)/k(ρ_w2)，得： $\frac{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w1}\right)}{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w2}\right)}=\frac{\frac{V_{W1}}{V_{O1}}\frac{K_{O1}}{{\mathrm{\μ}}_O}\frac{{\mathrm{\μ}}_W}{R_1}}{\frac{V_{W2}}{V_{O2}}\frac{K_{O2}}{{\mathrm{\μ}}_O}\frac{{\mathrm{\μ}}_W}{R_2}}$ 整理得： $\frac{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w1}\right)}{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w2}\right)}=\frac{V_{W1}{V}_{O2}{K}_{O1}{R}_2}{V_{W2}{V}_{O1}{K}_{O2}{R}_1}----\left(22\right)$

考虑到两层ρ_w与k(ρ_w)关系相同，∴式(22)右侧的比值，直接反映了两层含水饱和度的差别。二、水力探测工艺

根据水力探测基本方程要求，引入全新的探测方法：波源井(注水井)和探测井(采油井)需同步同层井下探测(见附件一)，探测的参数是压力，很多情况下还需要探测温度，有时还探测流量和油水性质。井对探测时需具有同时性，同精度性，同记录方式性和操作的稳定性，不同的参数之间也需要具有同步性。探测必须是一对对井，一层层地进行。

附图说明    附图一表示了水力探测的基本工艺。

波源井(注水井)与探测井(采油井)关井下探测仪器至油层中部。

波源井注水激动产生压力波，并连续注水开井探测，探测井继续关井探测，直至波源井与探井压力基本稳定，而后起出探测仪器。

探测仪器包括高精度，高灵敏，高稳定性的压力计，温度计，流量计和地下流体物性取样器，压力是井井都需测，其它参数根据井的情况具体组合。

具体实施方式    该发明是一项前景广阔能解决当前油田实际问题，且急需的技术，具有广阔的发展空间，当前主要是开展现场试验，取得实践经验，在实践中配套完善，不但在国内开展，进一步向国外拓展。

Claims (1)

1. 水力探测是多井试井的一个新分枝，通过探测同层波源井至探测井组成探测井对的压力波速，求得该层探测剖面的平均剩余油饱和度。

   1、新概念——压力波速(V) $V=\frac{R}{t}----\left(1\right)$

   式中：R-从波源井(注水井)到探测井(采油井)的距离；

   t-压力波从波源井(注水井)传播到探测井(采油井)所经过的时间。

   2、压力波速基本方程 $V=\frac{4\mathrm{BK}}{\mathrm{C\φ\μR}}----\left(2\right)$

   式中：B——常数；

   K——油层渗透率；

   C——油层综合压缩系数；

   μ——流体地下粘度；

   φ——油层孔隙度。

   3、探测平面剩余油分布的第一方程式

   这是用于同一波源井与探测井组成的井对，有系统探测资料的方程，是精度很高的公式： $k\left({\mathrm{\ρ}}_w\right)=\frac{V_W}{V_O}\frac{K_o}{{\mathrm{\μ}}_o}{\mathrm{\μ}}_w----\left(3\right)$

   式中：

   V_w——探测时的压力波速；

   V_o——油层原始条件的压力波速；

   μ_o——原油地下粘度；

   μ_w——水的地下粘度；

   k_o——油层原始条件下的渗透率；

   k(ρ_w)——探测时的油层渗透率。

   4、不同剖面间含水饱和度高低的比较 $\frac{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w1}\right)}{k\left({\mathrm{\ρ}}_{w2}\right)}=\frac{V_{W1}{V}_{O2}{K}_{O1}{R}_2}{V_{W2}{V}_{O1}{K}_{O2}{R}_1}----\left(4\right)$

   式中：k(ρ_w1)，k(ρ_w2)——同层1，2井对剖面在含水饱和度分别为ρ_w1，ρ_w2时各自的渗透率值；

   V_o1，V_o2——1，2井对剖面各自探测到的压力波速；

   k_o1，k_o2——1，2井对剖面油层原始条件下，各自的平均渗透率；

   R₁，R₂——1，2井对波源井至探测井的各自距离。

   5、水力探测工艺

   根据水力探测基本方程要求，引入全新的探测方法：

   波源井(注水井)和探测井(采油井)需同步同层井下探测(见附图一)，探测的参数是压力，很多情况下还需要探测温度，有时还探测流量和油水性质。每一井对探测需具有同时性，同精度性，同记录方式性和操作的稳定性，不同的参数之间也需要具有同步性。

   探测必须一对对井，一层层地进行。

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