油藏课件-油藏工程.ppt

主要内容 第一章油藏工程设计基础第二章非混相驱替及注水开发指标概算第三章油藏动态监测原理与方法第四章油藏动态分析方法第五章油藏管理 第四章油藏动态分析方法 为什么进行油藏的动态分析 目的 研究掌握油藏的动态变化规律 寻找影响油田动态变化的因素 为开发调整提供依据和方法 方法 理论方法 B L方法 物质平衡 数值模拟 经验方法 产量变化规律 含水变化规律 步骤 历史拟合 动态预测 校正完善 第四章油藏动态分析方法 油藏动态分析的三个阶段 历史拟合 利用已生产的开发资料 再现油田已开发的历程 寻找油田开发的规律 排除干扰 动态预测 将拟合建立的动态描述方法用于规划和预报以后的生产 并对调整措施提供帮助 校正和完善 将预测指标和实际生产资料进行对比 校正和完善动态变化规律 识别偶然因素的影响 纠正错误 校正因不周而出现的偏差 从认识论的角度看 油气田开发是一个不断认识并使之符合实际的过程 第四章油藏动态分析方法 主要内容 第一节物质平衡方法第二节水驱特征曲线第三节产量递减规律第四节其它预测模型简介第五节水平井产能评价 第一节物质平衡方法 物质平衡方程1953年由R J Schithuis首创 在油藏工程中得到广泛应用 主要功能有 1 确定油藏的储量 2 判断油藏的驱动类型 3 测算油藏天然水侵量大小 4 预测油藏未来动态油藏工程上通常所指的物质平衡方程式为零维模型 将油藏视为整体 求其平均指标 当然在指标概算及数值模拟中也不可缺少物质平衡方程 第一节物质平衡方法 油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化 物质平衡方程的应用 油藏的类型及驱动类型 饱和油藏 未饱和油藏 溶解气驱 溶解气驱 天然水驱 溶解气驱 气顶驱动 溶解气驱 气顶驱动 天然水驱 封闭弹性驱动 弹性驱动 弹性水压驱动 第一节物质平衡方法 p 第一节物质平衡方法 油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化 物质平衡方程的应用 第一节物质平衡方法 物质平衡方程的建立 1 假设条件 掌握 油藏内的储层物性和流体物性均质 任意时刻油藏压力处于平衡 压力变化在瞬间达到全油藏的平衡 不考虑油藏的温度变化 各个部位的采出 注入量均衡 且在瞬间达到平衡 即开发指标是油藏空间的平均值 第一节物质平衡方法 2 平衡原理 视油藏为一个容器 封闭或者不封闭 如果不考虑压力变化时油藏孔隙体积的变化 其容积为定值 可以推出以下的结论 开发过程中的任一时刻 采出流体的体积 剩余在地下的流体体积等于原始条件下油藏的流体体积 开发过程中的任一时刻 油藏中的流体体积 原始条件下油藏的流体体积 容器内任一时刻油气水三相体积变化代数和为零 思考 若考虑孔隙体积变化 该如何描述 第一节物质平衡方法 3 所用到的数据 高压物性数据 生产数据 4 物质平衡方程的作用 确定油藏地质储量 驱油能量分析 测算水侵量的大小 计算油藏动态 压力数据 第一节物质平衡方法 5 物质平衡方程式的建立 驱油的能量有多种 考虑开采油区 不直接开采气顶 油区采油 油区压力降低 气顶膨胀 边底水入侵 油与溶解气的膨胀 分离 束缚水膨胀及孔隙体积减小 第一节物质平衡方法 开发过程中的任一时刻 油藏中的流体体积 原始条件下油藏的流体体积 以气顶和油区孔隙体积减去束缚水所占的体积后为容器的体积 即烃类流体所占的孔隙体积 原始条件下气顶区域气体积 油区油的体积 压力为p时气顶区域气体积 油区油的体积 边底水入侵量 岩石和束缚水体积的膨胀体积 第一节物质平衡方法 原始条件下 油区油体积 气区气体积 m为原始条件下气顶的气体积与油区油体积之比 压力为P时 1 油区油体积 2 气区气体积 3 水侵入区体积 4 孔隙体积和束缚水体积变化 第一节物质平衡方法 2 气区气体积 3 水侵入区体积 4 孔隙体积和束缚水体积变化 压力变化导致 1 油区油体积 溶解气量 原有气体总量 采出气量 目前溶解气量 第一节物质平衡方法 将各项放到相应的位置上 即可以得到物质平衡方程 原始条件下气顶区域气体积 油区油的体积 压力为P时气顶区域气体积 油区油的体积 边底水入侵量 压力为P时气顶区 油区孔隙体积变化和束缚水体积变化 第一节物质平衡方法 物理意义 地下产量等于油藏中体积变化之和 引入两相体积系数 第一节物质平衡方法 另外一种形式 变换 变换 GpBg NpRpBg 地面累产气 第一节物质平衡方法 说明 1许多参数与地层压力有关 有显函数 还有隐函数 所以应用物质平衡方程时 地层压力应该取全取准 2是任意的开发时刻与初始时刻的比较 所以将任意时刻的参数代入都可以利用 而与其余的时刻无关 3零维方程 将油藏看为整体 不考虑空间参数变化 不考虑空间的渗流特征 可以视为一个点 4形式上与时间没有关系 但是部分参数有关 如水侵量 第一节物质平衡方法 油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化 物质平衡方程的应用 第一节物质平衡方法 封闭弹性驱动 形成条件 无边底水注水 无气顶 地层压力大于饱和压力 第一节物质平衡方法 单位体积的地层原油 当下降单位地层压力时 依靠原油 束缚水 岩石骨架的弹性采出的地下油量 又因为 第一节物质平衡方法 弹性驱动 弹性水压驱动 形成条件 无注水 有边底水 无气顶 地层压力大于饱和压力 第一节物质平衡方法 溶解气驱动 形成条件 无边底水注水 无气顶 地层压力小于饱和压力 第一节物质平衡方法 气顶驱动 形成条件 无边底水注水 地层压力等于饱和压力 根据简化条件可以得到各种驱动形式的物质平衡方程 要求能够根据综合形式简化其他形式 第一节物质平衡方法 油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化 物质平衡方程的应用 第一节物质平衡方法 核实油藏地质储量 评价天然能量大小驱油能量分析 测算水侵量的大小 计算油藏动态 第一节物质平衡方法 评价天然能量大小 每采出1 地质储量 油藏的压力变化值 采出油量与封闭弹性产量的比值 第一节物质平衡方法 判断驱油机理 溶解气驱动指数 气顶驱动指数 弹性驱动指数 天然水驱动指数 驱动指数 某种驱油能量占总驱油能量的百分数 F 第一节物质平衡方法 从油藏中采出的流体是各项能量共同作用的结果 说明 1 所有的驱动指数之和等于1 哪种能量为主称为某种驱动油藏 某种驱动指数减小 必然引起其他驱动指数的增加 2 在开发过程中 驱动指数在不断的发生变化 应该及时的调节开发方式 向驱动效率高的方式转化 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 利用高压物性数据和生产数据确定核实地质储量的大小 封闭弹性驱替 物质平衡方程可写为如下通式 第一节物质平衡方法 弹性水驱驱替 第一节物质平衡方法 溶解气驱 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 实例分析 确定油藏的地质储量和采出程度 1某溶解气驱开发油藏 原始地层压力为原油的饱和压力为24 5MPa 经过一段时间的溶解气驱开采后 地层压力下降到19 0MPa 此时的累积产油量Np为236 2 104m3 平均的累积生产气油比为587 7m3 m3 已知下列参数Boi 1 572 Bo 1 52 Bg 0 00572 Rsi 196m3 m3 Rs 160m3 m3 核实地质储量并计算采出程度 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 以溶解气驱动为例进行说明 物质平衡方程 饱和度方程 瞬时气油比方程 第一节物质平衡方法 溶解气驱油藏动态预测 动态预测 一油藏的原始地层压力等于饱和压力 没有气顶 要求预测一系列压力下的油藏累积产量 瞬时气油比 采出程度等参数 1 选定一个油藏的压力P1 在该压力下设累积产油量为Np1 利用物质平衡方程可以求出Np1 Rp1 第一节物质平衡方法 2 利用假设的累积产油量为Np1 用饱和度方程求解So1 进而利用油气相对渗透率曲线求解该饱和度下的krg kro 再利用该值和瞬时气油比方程求解P1时的瞬时生产气油比R1 3 利用饱和度方程和瞬时气油比方程计算出的R1计算从初始阶段到P1下的累积产气量 Rp1 第一节物质平衡方法 4 比较利用物质平衡方程计算出的产气量和利用瞬时气油比达西定律计算出的产气量是否相同 如果相同 证明假设的Np1正确 否则不正确 重新假设Np1 重复1 4布 直到两者相等 5 假设压力P2下的累积产油量为Np2 利用物质平衡方程计算总的产气量 进而求出从上一压力时刻到此时的阶段采气量 第一节物质平衡方法 6 利用假设的累积产油量为Np2 用饱和度方程求解So2 进而利用油气相对渗透率曲线求解该饱和度下的krg kro 在利用该值和瞬时气油比方程求解P2时的瞬时生产气油比R2 7 利用饱和度方程和瞬时气油比方程计算出的R2计算从P1到P2下的累积产气量 第一节物质平衡方法 8 比较利用物质平衡方程计算出的产气量和利用瞬时气油比 达西定律计算出的产气量是否相同 如果相同 证明假设的Np2正确 否则不正确 重新假设Np2 重新计算 直到两者相等 9 重复计算6 8步骤 即可以得到一系列压力下的累积产油量 以及每个压力下的瞬时生产气油比 采出程度 计算到废弃压力为最止 10 整理计算的结果 绘制相应的图表和曲线 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 背景 边底水的存在 1 钻井识别 2 动态识别 压力或含水变化侵入量的大小与 P和t有关 不同时刻 不同压力下 水侵形态不同 稳态和非稳态边底水活跃程度和边底水大小 几何形状 水域大小 岩石流体物性 与油藏连通情况 压差等 油藏水侵量与油藏的采液速度和注采比的变化相适应 此现象称为油藏的供采敏感性效应 以提高采液速度为例 水的补给量 采出量 油藏压力下降 新的供采平衡 第一节物质平衡方法 与时间无关的水侵 定 稳 态水侵 准定 稳 态水侵 非定 稳 态水侵 第一节物质平衡方法 与时间无关的水侵 当水区的范围比较小 油藏的压降能迅速的传播到整个水区范围 需要的时间比较短 可以近似的认为水侵量的大小与时间无关 水侵量的大小即水区弹性能量的发挥 Vpw 天然水域的地层孔隙体积 P 油藏的地层压降 Pi P 第一节物质平衡方法 定 稳 态水侵 形成条件 水区有充足的水源补给 水区地层压力不变 油藏由于采油速度不高 油藏的压力也保持稳定 此时的油藏采液速度等于边水入侵的速度 K2 水侵系数 单位时间单位压降下 侵入到油藏中的水量 求解k2 第一节物质平衡方法 水侵起始压差 P 的确定 当压力波未传到油水边界时 We 0 当压力波传到油水边界后 开始水侵 绘制F P曲线 可知开始为一条直线 当压降传播到边界后出现拐点 该处对应的压降为水侵的起始压降 第一节物质平衡方法 准定 稳 态水侵 形成条件 水区有充足水源补给 地层压力不变 油藏压力不能保持稳定 在一段时间内 油藏的压力可以视为稳定 把压力变化看作无数稳定状态的连续变化 在每个稳定阶段 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 由平衡方程 可求We K1 纯弹性产率 单位压降下靠弹性开采的累积产出液地下体积 可绘制亏空F与压降曲线 初期没有水侵呈直线关系 斜率为K1 后期弯曲 第一节物质平衡方法 非定 稳 态水侵 形成条件 水区有限 供给不足 水区压力下降 油藏压力也不能保持稳定 此时的水侵量都是依靠水区弹性能量的发挥 假设 岩石参数均质 油水粘度相同 内边界压力一定 圆形地层 非圆形可近似服从径向流规律 当含水区较大时 油藏产生的压力降不断向外传播 边底水的侵入速度不是常数 水侵系数不是常数 而是随时间变化 此时水侵量与油藏及供水区的形状 大小 连通情况等有关 可应用弹性不稳定渗流理论求解非稳态水侵量 第一节物质平衡方法 数学模型 第一节物质平衡方法 查图表求得 B水侵系数 每降低1MPa靠水区弹性能驱入油藏中水的体积 第一节物质平衡方法 上解是油藏压力稳定时的解 但油藏压力是不稳定的 第一节物质平衡方法 计算中用到许多的水区参数很难取得 但B ro C3为某个常数 可由物质平衡方程确定 即 第一节物质平衡方法 取一系列rD C3值 一直试算到直线为止 斜率为B 第一节物质平衡方法 对综合驱动油藏 径向流Q tD 的计算除查表外 还可以利用经验公式计算 第一节物质平衡方法 无限大天然水域 对于有限封闭水域 对不同的rD有不同的回归公式 可参阅 实用油藏工程方法 一书 第一节物质平衡方法 水侵油藏注水开发动态预测 1 稳态水侵注水开发动态 水侵油藏为了满足一定的采液要求 仍需进行注水开发 微分有 水侵速度 采液速度 注水速度 弹性产率 压降变化率 第一节物质平衡方法 由稳态水侵有 积分 Pi 开始预测时的总压降 第一节物质平衡方法 说明 1 K2 K1表明水侵与弹性能量大小 值越大 压力恢复越快 2 t 时 为 Pst稳定压降 此时侵入量两者平衡 3 Bi P Bi 1则 P 0 Bi 1则 P 0 4 qL C 有一稳定注采比 预测时先求K1 再求K2 第一节物质平衡方法 2 非稳态水侵注水开发动态 1 利用实际的生产数据 结合水侵量计算方法 利用物质平衡方程的直线形式 回归确定B值2 给定预测期间一组可行的油气水产量 预测压力变化情况 或注水变化情况若求压力 则可以假设压力 利用物质平衡与非稳态水侵公式计算两者的水侵量 若相同 则假设P正确 否则重新假设 两方程独立 生产参数 高压物性 N影响物质平衡方程 水区参数影响水侵公式 若求注水量 则先求代入物质平衡方程求解 第一节物质平衡方法 某弹性水驱油藏 有一定的边水 估算供水半径与油区半径比为4 Pi 15 9MPa Pb 7 4MPa N 5 4 106m3 w 0 68mPa s h 7 3m 0 20 K 0 10 m2 Ro 1365m Boi 1 1013 o 0 917 ct 2 05 10 3MPa 1 不稳态水侵量计算实例 第一节物质平衡方法 求 1 地质储量 水侵系数 2 动态预测 如果1988年元旦到1989年元旦期间要求年采油速度达到2 预测此期间的平均水油比为20 并且要维持9 85MPa的地层压力不变 应注多少水量 解 即如何求出不同时刻的水侵量大小 首先确定水区无因次半径为4 然后确定无因次时间表达形式 依次求出85 86 87 88年元旦时的水侵量 利用确定地质储量的方法确定地质储量和水侵系数 以一年为一个计算时间单元 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 第一节物质平衡方法 由上图可以得到直线的斜率和截距 即水侵系数和地质储量 两种计算方法取得的水侵系数差别比较大 一般以物质平衡方程计算得到的为准 第一节物质平衡方法 动态预测 1988 1989年间的产油量为N 2 换算到地下的体积为 5 4