2.01一维不稳定驱替 姜汉桥 油藏工程.pptx

第二章非混相驱替及注水开发指标概算 混相驱 为了提高洗油效率 使驱替介质和被驱替介质之间互相溶解 使界面消失 达到消除表面张力和毛细管力的驱油方法 混相驱与非混相驱 2 非混相驱 在驱替过程中 驱替相和被驱替相之间互不溶解 有明显的界面 在流动过程中 两相互相干扰 两相流时的总流度小于单相流时的两相流度之和 开发指标及相关概念 日产水平和日产能力日产水平是指油田实际产量的大小日产能力是指现有工艺条件下最大可能的采油量二者的差别在于日产水平是由于生产事故 操作不当 计划不周等原因或偶发事件而实际上没有发挥最大生产能力 开发指标 能够表征油田开发状况的数据 3 采油速度年产油量占地质储量的百分数如大庆长垣N 40 108t 年产油量 5500 104t 则采油速度v 1 375 采油速度与国民经济发展需要有关 宏观上 国家总体上平均v 1 5 各油田可能不同剩余储量的采油速度注采比注入水的地下体积与采出流体的地下体积之比分为 瞬时 阶段 注采比和累积注采比 4 采出程度累积采油量占地质储量的百分比 油田报废时的采出程度 或最大采出程度 为采收率可采储量的采出程度含水率日产水量与日产液量之比含水上升率月 年 含水上升率 月 年 末含水率 月 年 初含水率每采出1 地质储量 单位采出程度 时的含水率上升值 5 注水利用率注入水存留于地下的百分数 6 计算注水开发指标的方法 岩心试验 小尺度数值模拟 大尺度解析解 本章内容经验方法 第四章 7 第二章非混相驱替及注水开发指标概算 第一节一维不稳定驱替第二节重力分异情况下的驱替第三节底水锥进第四节面积注水开发指标计算第五节剩余油饱和度及其可流动性第六节改善水驱效果的水动力学方法 假设条件 1 均质油层 油水两相流动 且运动方向相同 2 岩石是水湿的 水驱油过程3 岩石和流体不可压缩4 驱替过程中保持垂向平衡 毛细管力与重力在瞬间达到平衡 一维不稳定驱替 一维是简化情况 实际的地层渗流是三维的 第一节一维不稳定驱替 9 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 10 计算一维考虑重力 毛管力下的出口端面动态 含水率 已知端面面积A 渗透率为K 流体粘度 密度 求解出口端面的含水率变化 1 分流量方程 11 12 水占总液量的分数称为含水率 两式相减 13 分析 什么因素影响含水率的大小 考虑毛管力 重力因素 一维均质地层出口端的分流量方程 14 1 水油流度 水油流度 与粘度 含水饱和度有关 2 毛管力 毛管力存在使分流量增加 Sw Swc时 最大 其它较小可忽略 15 3 重力作用与地层倾角 的范围不同重力差起的作用不同 低部位注水 高部位采油 16 任丘油田奥陶系马家沟组油藏1981年前由于注水井均布在油藏的顶部 注入水向低部位突进 使油井提前见水和含水上升加快 1981年初调整了注水系统 在边部补充注水井 使其注水量达到总注水量的60 以上 同时控制顶部注水量为总注水量的40 以下 采取该做法后 油藏的含水月上升速度由原来的0 8 降至0 1 产量月递减由4 4 降至1 7 龙虎庄油田奥陶系油藏采用类似的注水方式 也取得了较好的效果 17 例题 根据考虑毛管力 重力时分流量方程的表达式 分析控制油井含水上升的方法 18 要点 减小水的流度 增加油的流度 例如采用聚合物驱 热水驱 利用相渗调节剂改变油水的相对渗透率 采用表明活性剂驱减小毛管力作用 适当提高产液速度 动用低渗透层位 低部位注水 高部位产液 分流量方程的简化形式 不考虑毛管力时 不考虑重力时 19 在取得了油水相对渗透率资料和油水粘度比以后 即可以计算出分流量曲线 20 分流量方程的应用 1 确定水驱油前缘含水饱和度 21 Swf 含水率曲线上过点 切线 恰好经过点 0 过 点作 曲线的切线 切点所对应的含水饱和度即为水驱油前缘含水饱和度 对应的含水率即为 或 含水率曲线上过点 切线 恰好经过点 1 所以可由作图法求见水前 过 点作 曲线的切线 并延长 与 1的横线交于D点 D点所对应的含水饱和度即为见水前两相区的 22 2 确定见水前两相区的平均含水饱和度 3 确定见水后任意出口端饱和度下的含水率 采出程度 23 Sw fw Swc 2 1 2 2 过 2点作 曲线的切线 并延长 与 1的横线交于E点 E点所对应的含水饱和度即为见水后两相区的 2 含水率曲线上过点 切线 恰好经过点 1 是见水后的平均含水饱和度 4 确定前缘饱和度面移动速度 任意饱和度面的移动速度 油水前缘 任意饱和度面 24 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 25 一维地层 长度L 孔隙度已知 截面积A 油水粘度 油水相对渗透率曲线已知 注入速度恒定qi 刚性驱替 不考虑重力和毛管力的影响 地层水平 求注水动态 二 恒速注水动态预测 26 油 水 见水 见水前 产量 含水率 油藏累积产油量 累积注水量 平均含水饱和度随时间的变化规律 27 见水后 产液量 含水率 产油量 地层平均含水饱和度 油藏累积产油量 采出程度随时间的变化 1见水前动态 地下体积 28 0 0 0 产量 含水率 油藏累积产油量 累积注水量 平均含水饱和度随时间的变化规律 关键是求解油水两相区的平均含水饱和度 29 Swf 注采区域内平均含水饱和度 整个地层 累产油量 可以求解任意前缘下的累积产量 以及任意前沿距离下所用的时间 31 见水时间 由 xf L时见水 则 恒速注水 2 见水后动态 产液量 含水率 产油量 地层平均含水饱和度 油藏累积产油量 累积产水量 采出程度随时间的变化 32 33 Sw fw Swc 1 2 2 以上的所有问题归结为 求解任意出口端含水饱和度下的平均含水饱和度及其与时间的关系 对应任意出口端饱和度的时间 34 例 某一直线水平油藏的油水相对渗透率表如下 已知油水粘度比等于2 计算见水前后的油藏生产动态 35 分流量曲线计算表 36 计算分流量曲线 确定见水时前沿饱和度 油水两相区的平均含水饱和度 37 0 469 0 563 见水后 出口端饱和度不断上升 可以适当减小步长 增加计算点 38 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压差注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 39 求注水动态 1 见水前 产量 含水 油藏累积产油量 累积注水量 采出程度等指标随时间的变化规律 2 见水后 产液量 含水率 产油量 地层平均含水饱和度 油藏累积产油量 累积产水量 采出程度 累积注水量等指标随时间的变化 一维地层 长度L 孔隙度已知 截面A 油水粘度 油水相对渗透率曲线已知 生产压差恒定 刚性驱替 不考虑重力和毛管力 三 恒压差注水动态预测 40 分三步求解动态 初始时刻的产量 见水前的动态 见水后的动态 41 初始时刻的产量 42 Pp 总相对流度 注入水突破前的动态 43 同一时刻 各点qt相同 积分上式 分离变量 44 为视粘度或有效粘度 与 有关 如该式可积 45 平均视粘度 如何求 求平均视粘度的方法方法1 对于见水前 地层由油水两相区和未水淹范围组成 46 1 2 数值积分求解 47 数值积分 是一个常数 代入 2 再代入 1 求平均视粘度 48 方法2 将从注入端到前缘的距离内的有效粘度进行平均 得到见水前油水两相区的平均视粘度 与注入孔隙体积倍数成线性关系 49 如何计算油水前缘在任意位置时的产量 累积产量 采出程度以及时间等参数 计算该前缘下的产油量 此时的产量即等于注水量 如何计算到某一前缘处需要的时间 50 相邻的两个间隔内的产量是不断变化的 间隔较小时采用近似的求解方法 从开始注水到计算的第一个距离间隔 可以计算两个端点的产量 以及这个距离间隔内的累积产量 由 51 也可以采用教材上的求法 52 见水后动态 产液量 含水率 产量 地层平均含水饱和度 油藏累积产油量 采出程度随时间的变化 即对应出口端的任意含水饱和度下的油藏动态 关键还是求解地层中平均油水视粘度 比见水前简单 53 在出口端利用B L方程 该积分是一变化的值 数值积分 54 计算出口端任意饱和度下的动态 计算该饱和度下对应的产液量 计算对应于该出口端饱和度下的地层平均含水饱和度 计算累积产油量 采出程度 累积注水量利用注入孔隙体积倍数求得 进而求出累积产水量 计算达到对应出口端饱和度的时间 55 某一线形油藏宽91 44m 厚6 1m 长304 6m 油藏水平 孔隙度0 15 渗透率200 10 3 m2 原始含水饱和度0 363 残余油饱和度0 205 原油地下粘度2 0mPa s 地层水粘度1 0mPa s 油藏分别在两端进行注水和采油 生产压差3 448MPa 计算注水开发动态 相对渗透率曲线及相关参数采用如下方法计算 a1 1 0 a2 0 78 m 2 56 n 3 72 实例分析 56 求相关参数 57 0 641 0 568 计算基本曲线 58 0 664 0 70 计算此积分的同时 也得到了见水后不同出口端饱和度下平均视粘度的积分值 计算平均视粘度 59 60 顺序计算油水前沿到达各等份位置的时间 计算从最大含水饱和度 1 Sor 到前沿含水饱和度 Swf 下 关于视粘度的积分 是一定值 见水前将地层分成10等份 距离 求油水前沿到各等份位置的注入孔隙体积倍数 计算油水前沿到达各等份位置时的视粘度 是关于注入孔隙体积倍数的线性表达式 根据不同等份位置时的视粘度 计算相应的产量 61 将Swf 1 Sor按0 003的间隔划分 并计算不同的出口端含水饱和度下地层的视粘度 计算不同的出口端含水饱和度下的产液量 产油量 产水量 含水率 累产油量 累注水量 累产水量 计算不同的出口端含水饱和度所对应的开发时间 62 63 64 课后作业 教材292页第7题 65 习题2 7 某油藏 油水相对渗透率数据如表所示 已知 该油层厚度为8 0m 孔隙度为0 20 原油体积系数1 2 油层长1000m 宽200m 原油粘度4 0mPa s 地下水粘度为0 68mPa s 生产压差为1MPa 绝对渗透率为1 m2 试确定 1 绘制油水相对渗透率曲线 并确定束缚水和残余油饱和度 2 确定前缘含水饱和度的含水率fw Swf 及含水上升率f w Swf 3 确定水驱油前缘含水饱和度及两相区中平均含水饱和度 4 确定该油层的无水采油量 无水采收率 5 确定当出口端含水饱和度为0 5时 油层的平均剩余油饱和度及油层采出程度 66 答 1 对应水相渗透率为0的含水饱和度即束缚水饱和度 对应油相渗透率为0的含水饱和度为最大含水饱和度 1减最大含水饱和度即残余油饱和度 2 利用分流量方程求出含水率 采用数值方法求出含水上升率 3 采用从束缚水饱和度做切线的方法确定前沿饱和度和油水两相共同流动区域的平均含水饱和度 对应确定出相应的前沿含水率和含水上升率 67 4 求出无水采收率后 乘以地层的储量即可以得到无水采油量 5 当确定出口端面的含水饱和度 且这个含水饱和度大于没有见水前的前沿饱和度时 可以采用作切线的方法确定平均含水饱和度 采出程度的求法同上 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 68 恒速 注水速度 产液速度恒定 恒压 生产压差恒定 具体地层中油水的流动 分布规律与生产控制条件无关 在相同的前缘饱和度下 地层中的流体分布相同 且符合 产量和压差之间满足 生产压差与产液量之间可以相互控制 生产压差改变 产液量在改变 四 前缘推进方程的恒速与恒压解的关系 69 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 70 如果在初始的情况下 含水饱和度大于束缚水饱和度 进行注水开发 油藏的动态如何变化 关键是如何求解在该初始饱和度下的油水前缘含水饱和度和两相区的平均含水饱和度 注入水突破以后的动态求法相同 无论恒速还是恒压注水 都应该求解前缘饱和度和平均含水饱和度 注入水突破前产量 生产即见水 五 具有可流动初始饱和度下的水驱动态 71 由物质平衡方程 累注水累产水系统内聚集水量 左右同除以Vp 72 以初始水饱和度点做斜率 注入倍数倒数 不同的直线 与fw 1相交 可求得平均含水饱和度 注入水突破以后的平均饱和度求法 同以前的方法 得到平均含水饱和度后 即可求解相应的其他参数 突破时的含水饱和度Sw2 突破时的平均含水饱和度 73 内容提要分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性 第一节一维不稳定驱替 74 任何理论的求解方法都有一定的局限