（油气田开发工程专业论文）油藏区块整体堵水调剖决策与实施效果评价技术研究.pdf

t e c h n i c a ld e v e l o p m e n to f d e c i s i o na n d i m p l e m e n te f f e c t a s s e s s m e n tf o r 黝t e rs h u t o f fa n dp r o f i l ec o n t r o lo f b l o c k si nr e s e r v o i r s z h e n gj i a n e v e l o p m e n te n g i n e e r i n go fg a s & o i lf i e l d ) d i r e c t e db y a s s o c i a t e dp r o f e s s o rq u z h a n - q i n g p r o f e s s o rw a n g c m _ j i n g a b s t r a c t w e c o m p i l e dw e l l st e s t i n gp r o g r a ma n a l y z e r , u s i n gw e l l st e s t i n ga n a l y t i c m e t h o do f m u l f i - z o n er e s e r v o i r , b a s e do nw e l l h e a dp r e s s u r eo b s e r v a t i o nc u r v e a n dw a t e ri n 3 e c f i o np r o f i l eo fw a t e ri n j e c t i o nw e l l ，a n dt a l l yo u tw e l l st e s t i n g p a r a m e t e ro fe a c hf o r m a t i o n ，s u c ha sp e r m e a b i l i t y , s k i nf a c t o r , c r o s sf l o w f a c t o r c o m p i l e dd i f f e r e n t i a le q u a t i o ni n v e r s i o np r o g r a m ，u s i n gt h ei n v e r s i o n a l g o r i t h m o ft h e q u a n t i t y o fo i lr e s e r v o i rb o u n d a r yw a t e rc u ta u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o nd i f f e r e n t i a l e q u a t i o n ，t a l l yo u tw a t e r - a b s o r b i n gc a p a c i t ya n d p r e s s u r eo fe v e r yz o n ei no i ll e s e l v o i r ，b a s e do nt h eo b s e r v a t i o n a ld a t a , s u c h a s p r e s s u r ea n dy i e l do f p r o d u c i n gw e l l s b a s e do nw e l l st e s t i n gp a r a m e t e ra n db o u n d a r yc o n d i t i o nd e t e r m i n e d ，a n d o b s e r v a t i o n a ld a t a , s u c ha sp r o d u c i n gw e l lp r e s s u r ea n dy i e l d ，u s i n ga u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o nc o e f f i c i e n to f p e r m e a b i l i t yv a r i a t i o no fo i lr e s e r v o i ra n dd e c i s i o n f a c t o ro fs e l e c t i n gw e l l so rf o r m a t i o n s w ee n g a g e di nn u m e r i c a ls i m u l a t i o n f o rt e s t i n gj u s t i f i c a t i o no ft h ed e c i s i o n ，b a s e do ns e l e c t e dw e l l so rf o r m a t i o n s ， p l u ga g e n t s ，d o s ea n dc o n s t r u c t i o np a r a m e t e rs e l e c t e db yu s u a lm e t h o d t h a t i n d i c a t e dt h r o u g h i n s t a n c e st h a tt h i ss e l e c t i n gw e l l sa n de f f e c t sa s s e s s m e n t r o u t i n eh a v eg r e a ta p p l i c a t i o np r o s p e c t b u th a n d l i n gc a p a c i t yf o rc o m p l e x i n s t a n c ew i l lb en e e d e dv e r i f i c a t i o na n ym o r e k e yw o r d s ：w a t e rs h u t o f fa n dp r o f i l ec o n t r o ld e c i s i o n ，w e l lt e s ta n a l y s i s ， e f f e c te v a l u a t i o n i v 独创性声明 本人声赞掰黧交的论文是我个人在导师指导下遂行涎辑究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和数谢的地方外，论文 中不包含其他人醴l 缀发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一间工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并袭示了谢意。 签名： 缉皂 姗萝年l f 胄 移酲 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送燮论文的复印件及电子版，允许论文被套阙和借阕；学校可 以公布论文的龛部域部分内容，可以采用影印、缩印或篡德复制手段傈存 论文。 ( 爨密论文在勰密矮应遵守魏魏定) 学生签名： 导师签名： 翊年月眵日 夕- 矿年i 周州日 中国爰浊大学( 华乐) 颈圭论文爨 章蓠套 第l 章前富 隧着濑弼遴入离窘瘩辩靛勰，堵拳潺剿工毯鼹褥越发蒙簧，搿蓠殴缀 成为增涌降水瓣顼羹要工慧措涟。魇经几十簪敬凝髓，堵水调裁王装在 瓠灌磷究、熊攀臻爨磷裁窝隧浃整髂绩零溪囊鼙技泰等穷甏蛰敬褥了蓬藏 暴，在敬罄注拳舞发效栗摄藕藤含瘩麓开发水平方露取缮了显著驰成效。 关予堵拳调裁决策技术，溺步 没蒋专门懿研究，蹶瀑先嚣出魂了兰襄靛终 系统，辩怒福麟教授负责磷铆润p i 决麓系统珏3 ，际簿鞠教授受责磷翻鹣 r e 决策器髋f 2 1 ，以及陈元干教授煎赛骈镱的决滚软件趣f 3 l 。爨然这臻软传 系统在全懑捺广骧您稳当广泛，辩生产瓷起鹫了一定懿豢定露溪，攮隧着 王佟篷滠入裙开发除浚簿转涣，绩窳镯裁鬓霆骧熬蠢难遂多臻多，瓣蜷窳 调剖工麓绱臻求氇越来越离，在精确决策方箍傲避一疹深入煞研究稍探 索，寻求按零上躺突破和提升。 近糖缮米调制堵瘩物璐裳验鞠数德模擞，以淡化学掇理姆究都墩褥了 一整霹霉鹣残暴，藏该说备耱蕊肖煞媾隶援裁方法豹规璎慕零主楚肇撵 憨，筏鸯瓣数蕊摸熬懿数学摸瀣逐是滤鞍完善豁，照瘫溪效暴不太好，冀 原因楚模凝中包禽的参数太多，冗其怒浦藏的非均旗性，凭实验和娥骏不 麓绘准，鲜出潦魏绩暴也就芥撩。 本文试鬻黻准确谈剐滟麟渗透率分穗为基懿，强渎藏数毽搂擞为擎 段，进蠢蜷农烫裁凌策。囊予数蕊搂毅较锌毖较戏熟，本文蟹重臻巍翔下 交饔； ( 1 ) 剿爝多漂漕藏试势分瓣方法，撮据淀瘩撵萍搿歪力鼹测越绒靼 碾沭裁瑟，浓各罄的渗透率、褒痰系数和屡阉鬻溅添羧等试并参数。 ( 2 ) 铡赠浦藏边界水侵擞翻劝识剿微分方攒凝演冀法，根据酒漉降 生产势援力瓣产豢等戏溅资料求濑藏串柽意一个鹾浃袋喾一个多 缀溪壤 上熬逡努螽耱，帮巷蔽透赛上豹疆瘩慧蔑嚣嚣力。 ( 3 ) 利用上述( i ) 求幽静单并分鼷饿质和( 2 ) 求斑盼边莽絷彳串， 剥遐自动鼍袋烈潮藏渗透率分磷濑镶算法，根据濑藏中生产并压力郡产嫩镣 残测瓷辩，求油藏孛任意个联块袋黉个势组氍域率懿渗逶率分奄。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章髓商 ( 4 ) 潮耀上述方法求窭的番势帮荟芸熬渗逶零分蠢与层寓窜流悉数， 计算各井洋日备层的渗透率变异麓数和选著或选瑶的决策因子。根据选定的 井或层，以及常用的方法选寇的墙剂、用量和施工参数，进行数值模拟， 以检验上述决策是否合理，否则修改决策方案后辩模拟，直到满意为止。 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章调剖堵水及其决策技术简介 第2 章调剖堵水及其决策技术简介 在注水开发的油田中，由于油层渗透率的大小差异使注入量的百分之 九十为厚度不大的高渗透层所吸收。在高渗透层中由于渗透率各向异性， 绝大部分水沿少数几条高渗透率孔道突入产油井。这样一来，注入水没有 波及到油层中低渗透率的含油地带，驱替效率低。为了提高水的波及系数， 从而提高水驱采收率，需要从水井或油井封堵高渗透层。从注水井封堵高 渗透层调整吸水剖面称为注水井调剖；从油井封堵高渗透层减少产水量称 为油井堵水。注水井调剖和油井堵水简称为调剖堵水，统称为堵水。 2 1 堵水剂及其分类 用于调剖和堵水的物质称为堵水剂。按不同标准堵水剂有不同的分类 【4 l 。 ( 1 ) 根据堵水剂的物质性质可分为冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂、沉 淀型堵水剂和胶体分散体型堵水剂四种。其中 冻胶型堵剂 堵水用的冻胶通常由聚合物水溶液与交联剂化学反应产生，典型的聚 合物有h p a m 、p a m 、c m c 和x c 等。常用的交联剂有甲醛、乙二醛和 高价金属离子等。 凝胶型堵剂 堵水用的凝胶通常用活化剂( 即可使水玻璃先变成溶胶后变成凝胶的 的物质) 将水玻璃( 又名硅酸钠) 活化，即化学反应生成硅酸凝胶，常用 的活化剂有盐酸和硫酸铵。 沉淀型堵剂 堵水用的沉淀物既可以由两种主剂例如硫酸亚铁与水玻璃化学反应 生成；也可以通过地层含有的某种物质( 稠化荆) 与主剂化学反应生成， 例如含碳酸钙的低渗透率砂岩地层，可用盐酸与水玻璃作为主剂，盐酸与 碳酸钙反应生成氯化钙，氯化钙与水玻璃反应产生沉淀物硅酸钙。 分散体型堵水剂 分散体型堵水剂 巾瓣褥涵大学( 华客) 硕士论文蓥2 牵游粼嬉拳及葵决藏技术简分 根据分散相的棚态，堵水剂可分为固体分散体堵水剂( 如粘土+ 水泥) 、 滚俸分散俸堵塞熬 。 ( 3 ) 投疆堵隶舞遴入选餐瓣远逡琵势魏渗滤鬻，魏l 米潋内) 壤拳絮、 近井地带( 约5 米以内) 堵水剂( 如张酸凝胶) 和远井地带( 约5 米以外) 壤承粼( 斑承玻璃一筑豫锷) 。 ( 4 ) 根据施工工芝特点可分为单液法堵水剂( 如硅酸凝胶) 和双液法 堵求麓( 勰承玻璃一畿傀锈) 。 攀滚法廷囊壹 羹艨注入工糖渡体，遮釉滚髂斑携繁匏物矮藏髓籍燮藏豹 物质可封堵高渗邂层；双液法是向地膳注入由隔离液( 避裙是水) 隔开的 蕊种弼避萼亍证学及应熬液体，这两种滚体在地屡巾推进一定的躐离以后将 穿遗隔鬻液互相混合进行往学反应丽产整辩堵魏层的物璇。 一繇尹( 3 - 3 1 ) lb l 辩 煎巾岛为罚因子，特别嬲岛= o 时表示嬲j 层如时刻无观测产蹩e 这样 一采上述方法对于任漾多个戏测对刻、经激不蠲分层豹观测产凝都造碍。 慕瓣主述薅錾冠舔舔踅曼枣二豢浃瓣趣u 瓣建方；| | 墓，葵遮谯公式势： 、 莲n l ；疆m - ( n t + 磊e ) - 2 9 女，意0 , i ，2 ， 熟中 a * - - ( 4 “，口轳) 7 ，i i * = h ( 致) ，歇m g ( 孰女) ，k o 为阻塌幽子，e 魏攀霞楚瘁。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章多层油藏试井分析 畔呲。忙耋掣掣，乩，4 g ( a ) = ( g l ，9 4 ) 7 ， 吕= 耋掣【p ( a ，护p o ，i = 1 , - - , 4 3 4 多层油藏井底压力曲线和分层产量曲线特征 多层油藏井底压力曲线和分层产量曲线是分析解释分层试井参数和 层间窜流系数的基本资料，分析研究井底压力曲线和分层产量曲线与分层 试井参数和窜流系数之间的关系是试井分析的重要内容。因此本节着重研 究分层渗透率、分层孔隙度、分层表皮系数几个重要分层试井参数和层间 窜流系数对井底压力曲线和分层产量曲线的影响。 设油藏是半径r = 1 5 0 m 的5 层圆形封闭边界油藏，各层的厚度都等 于3 n i ；, 第1 到5 层的孔隙度分别为0 3 ，0 1 ，o 1 ，0 2 5 ，0 2 5 。第1 到第 5 层的渗透率分别为0 2 p r 0 2 ，0 4 p m 2 ，0 1 5 p r n 2 ，0 1 o n 2 ，o 1 5 g n 2 。 井位矛圆一t l , ，井半径r w = 0 1 m 。 油藏的初始压力只= 1 0 m p a ，流体体积系数b = i 1 ，综合压缩系数 c ，；0 0 0 3 ( m p a ) ，井储系数等于0 。前2 0 0 h 总产量等于8 0 衍付，后2 0 0 h 总产量等于3 0 讲版。 下面列举不同表皮系数和有无层间窜流5 种情形的井底压力曲线和分 层产量曲线。 a 1 ：各层表皮系数等于0 ，层间窜流系数如下： 5 = 5 1 0 ，五j = 0 ，如5 = l x l 0 ，丑5 = 5 1 0 “ 井底压力曲线如图3 2 所示，分层产量曲线如图3 3 所示。 1 7 孛蓬石涵犬鬻( 牮东) 硕士论文篱3 章多层演藏试并分褥 国营通坐标 图3 - 2 压力曲线 ( a ) 整通坐标( b ) i 滞嚣| 数搬标 灞3 0 产鼙整线 a 2 ：备朦表皮系数都等予3 ，层间窜流系数与a l 相同，井底臌力曲 线如瓣3 4 掰示。羚瀑产量灏线翔图3 - 5 赁器。 ( a ) 替邋坐标 圈3 - 4 联力曲线 1 8 ( b ) 第一生产段，双对数坐禄 巾豳石油大学( 华东) 硕士论文第3 章多层油藏试并分析 ( a ) 营通垡撩( b ) 半对数搬标 图3 - 5 产蚤魏线 a 3 ：第1 到5 鼷的表皮系数分尉为：0 、3 、o 、0 、3 。朦间窜流系数 与a 1 相同，井底压力曲线如图3 - 6 所乔。分层产量曲线如图3 7 所示。 ( 8 ) 瞽通搬标 图3 - 6 压力曲线 ( a ) 普遁墨瓣 ( b ) 第一生产段，双对数坐标 蓬3 - 7 产羹强绫 1 9 ( b ) 半对数舷括 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章多层油藏试井分析 a 4 ：簿1 黧5 层戆表皮系数分裂为：0 、5 、0 、0 、3 。垂闯窀溅系数 与a 1 相同，井底压力曲线如阁3 - 8 所示。分层产慧曲线如图3 - 9 所示。 ( a ) 蛰逶垒蠡 潮3 强压力曲线 0 掰和蠹苏、i t 彘7 委e ho y 、群7 77 挲：8 r ( x , y ) ( p 一辫) + r ( x , y ) a p ，) r ，f o 0 ，y ，= 0 o 罢生：f ( x ，y ) 五 ( x ，i , t o a ( x ，y ，t ) = 0 ( ) c ，y ) q l 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章岛动识别油藏边界水侵量的微分方程反演算法 律隧闷题与杰问题釉敏感性闯题的形式不同，因为它给出的怒终止条件 名( x ，y ，f ) = 0 。然丽，通过令，。= t f ，伴随阀题霹以转亿为正闷题的形式。 最盛，遁过伴隧问题他简( 4 - 1 0 ) 褥： 6 j = lf 8 6 4 2 k ( p p 6 ) 肠如d t s r d f ( 4 - 1 1 ) 另一方蘧，由f r e c h e t 导数的意义，泛函，0 ( r ) ) 变分可如下表示： 8 j = ，【f ( 1 1 ) 】艿f d r ( 4 一1 2 ) 比较公式( 4 11 ) 和( 4 一1 2 ) 可以撂到f r e c h e t 导数的计算公式： 【f 卜f8 6 。4 2 k ( p p b ) c u 妒c ) d t ( 4 - 1 3 ) 4 。2 。3 算法步骤 已知矿( r ) 求f ”1 ( r ) 的算法如下： 求勰定解阿露( 4 1 ，4 - 2 ，4 3 ) ，得到蔗阍题的解p ( r “q - ) ；孔y ，0 ； 求解伴随闯题得到2 ( x , y ，f ) ； 剩耀公式( 4 - 1 3 ) 计算泛函梯度，“； 分别由公式( 4 6 ) 和( 唾一7 ) 计算搜索方向g ”和共轭系数矿； 求解敏感性阂题，其中如用g ”代替，得到却( 墨y ，f ) ； 由公式( 4 8 ) 计算搜索步长； 由公式( 4 - 6 ) 计算f 州f ) 。 4 。3 理论模型检验 以下邋过算倒检验算法的有效性。计算表明共轭梯度法识别油藏边界水 侵量不仅结果准确，收敛速度快，两且共存不依赖于初值的全局收敛性。 设= o 3 ，岛= 2 0 m p a ，觑= 1 5 m p a ，c = 1 5 x 1 0 m p a ，油藏长 3 5 皇霎蠹塑奎兰! 篓壅! 篓查墼楚! 望璧塑捌遇夔鎏墨查熊璧墼熬坌妻堡星堡茎蕊 1 0 0 0 m ，宽1 0 0 0 m ，爆度h = 1 5 燃。原油糍度= 3 m p a l ：k ，渗遴率k 。o 1 f m 2 。 汹藏中共骞5 秘势，一口渡承并黟盟莱油势。澹水并舱位置在 ( 5 5 0 ，5 5 0 ) ，舀翻产濑并的位踅分剐在( 2 0 0 ；2 5 0 ) 、( 8 5 0 , 2 0 0 ) 、( 2 0 0 , 8 0 0 ) 、 ( 8 0 0 , 8 5 0 ) 。注承并酶没斌整q 5 = 5 0 n 3 d ，蹭日采漓并虢产蚕分瑟魏 q l = 1 5 m 3 d 、q 2 5 0 m 3 d 、q 3 = 3 5 m 3 d 、q 4 2 0 m 3 d 。 蓄毙，设诗一个漓藏迭器求 曼蕊，令h x = a y = 5 0 m ，a t = 5 d ，墩瓣歪溺 ! 。 越。计舞l o 步，每隔5 步，鞠2 5 天嚣添一次鹾力值。笑褥戮l o 个蔗力餐稼 凳迭器窳侵量熬纛溺瓷秘。然焉，暇谈涵禳迭爨零覆爨来熟，潋迭爨零稷蹩 凳零和。( 站力；0 | y ) 毫a 翁作为裙始狻测发演潞藏边界承俊爨，箕结暴辩 黧4 - 1 耩嚣。 l n d e ( a ) 焱边舞 n # i o x 秘袁谶舞 ；f罩81f 苕r 譬，铲 中国石油大学( 华东) 硕士论文第4 章自动识别油藏边界水侵量的微分方程反演算法 宴 乓 i n d e x 上边界 i n d e x ( d ) 下边界 边界水侵量的真实值“”；计算结果“口” 图4 - 1吸水边界理论值与计算值比较 虽然我们只利用了1 0 个压力观测值，反演四周边界上8 0 个f 值。但是 从图中可以看出，反演效果相当好，真实值与计算值之间的差异很小。 中国矗浊大学 媾黎) 硕士论文第5 礅自动识别油藏渗逶攀分谢的擞分方程反演辣法 油藏渗逃举即绝对渗透率魁湘藏岩石允许流体襁熊中通过的能力，髓储 层物性的一个嫩鼹参数，在二次油和三次采油技术巾超着关键性的作用。 本文采曩徽努方黎爱潼篓法【搬，秘蔫蚕嚣生产共熬愿秀霸产量等爨溪资瓣袋 三整嚣簿演袋蕊渗逶事参毒一辩予：鳐摹藤霆瑟裂溪渗逶搴遗籍雾注窦霉谖 掰渗透率分帮媳缀成功口习；本文麓用共轭梯度法求逸辫水侵量，结合上逃殿 演算法便可识剐任意边界条件下，特别是一个井组的游逑率分布。 5 。 盎动识剐濑藏渗透率分布 鎏隶嚣穗滚藏攀莓攀警车紫鼹装学攀壅鸯t 、 k 鲁+ 詈册阳i 啪鲁，( x ，y j 2 瑚p ow 计 v 涨导v p ) - + q w + 噜蚌w ” 礴 p ( x , y , z , t ；o ) = p 。( x ，孰磅 ( 5 1 ) ( 5 2 ) 5 - 3 ( 5 。4 ) 8 。( 妫y ，焉t = o ) = s 。”( 靴y ，雌 ( 5 - 5 ) 采嚣t m p e s 簿法，记第m 步逡代鹣渗透率努毒敞x 蕊怒薅痤浆辩蠲强镰 爨篷力雾枣淹豫汉y ，毒，承瓷爨菠分霭凳羲蕊募棼，夺 州埘同= 半斗警2 ( 5 - 6 ) 则求压力砖k 瓣定解闯题力 r i g 躞卜警锄一等，救斡婚蹶 4 兔鸡量】一至端砖。琏l 一睾，救斡婚嚣建 m 剿：o ( 5 7 ) 踟l m 中瀑石油犬孥华