油气藏劈产方法的理论基础分析

油气藏劈产方法的理论基础分析

高产分段（简称分段）的目的是描述油气藏开发的动态特征。所使用的方法需要充分的理论依据，现场应用的可靠性和可靠性非常高。目前现场应用的有效厚度法(h法)、地层系数法(Kh法)、动态方程劈分法(Ci方程法)以及多参数图板法4种方法,通过理论分析和实际数据计算检验,不同方法间差别很大。h法于20世纪70年代提出,是对理想储层进行定性分析,或在油气藏投产初期做配产估算,未考虑多孔介质渗流特征的各因素,目前动态分析已经不用该法。Kh法是h法的进一步发展,是针对油气井的动态分析提出的,但没有描述三维空间的储层非均质性,实际应用中计算结果解释困难。20世纪90年代初,随着陆相储层油气藏进入注水开发的中后期,尤其是这些油气藏逐步采取作业措施保证稳产高产时,为了给生产措施提供有力的技术支持,在开发动态分析中研发了Ci方程法。该方法综合考虑地质因素和各项动态因素的影响。多参数图板法是近几年才提出的,主要是针对特性很强的个别油气藏(如薄互层)应用,各个地质因素参数的关联性不强,且普适性不够好。现场要求劈产工作的结果能够揭示油气藏的动态变化特点及其规律性。为此,从劈产方法的理论依据及实际应用方面论述劈产的目的、劈产方法的选择以及不同方法实际应用中遇到的问题和解答。1提出问题1.1生产井段或生产储层段的分流量分析劈产是将采油井或注入井的井口(或管线计量器测试的)流体流量总值,按照一定的规则,应用某种方法恢复(或者是划分)到井底处各个已动用产层的对应生产井段或生产储层层段中的分流量。劈产研究是油气田开发动态分析工作的重要课题:①生产历史较长的井,因多种原因未测取或难以测取到分层生产动态的资料,劈产分析可以较好地解决此问题;②对于多层、非均质油气藏,虽然采用多套井网分层开采,但其中的薄层最终要合并到较厚的产层中笼统开发,这些层的动态特征描述也要应用产量劈分;③采用统注统采的油气井、需要细分层系进一步开发以及油藏精细描述后采取生产措施的油气藏,均需进行产量劈分。1.2油气藏水气藏产量计算方法针对多层砂岩油气藏的生产井产出流体量、注水井注入量的劈分,现场应用的方法有:方法1:有效厚度法(h法)。该方法在劈产工作的初期首先被提出,其原理就是用产层有效厚度h加权计算,获得各个产层的流量劈分系数。方法2:地层系数法(Kh法)。该方法是在方法1基础上的进一步发展,其原理就是用地层系数Kh加权,计算各个产层的流量劈分系数:Yi=KiHi∑i=1nKiHi(1)Yi=ΚiΗi∑i=1nΚiΗi(1)方法3:动态方程劈分法(Ci方程法)。该方法采用建立劈分系数方程来计算各个产层的流量:Ci=Pi∑i=1nPi(2)Ci=Ρi∑i=1nΡi(2)其中:Pi=KiHiZiGiKshiNi⋅1lnDi(3)Ρi=ΚiΗiΖiGiΚshiΝi⋅1lnDi(3)式中:Yi为劈分系数;Ki为渗透率,10-3μm2;Hi为有效厚度,m;Ci为单层动态劈分系数;Pi为单层产量计算条件值,无量纲;Zi为连通系数;Gi为层间干扰系数;Kshi为沉积相影响系数;Ni为对应的注水井数,口;Di为井距,m。方法4:多参数图板法。该方法是对油气藏静态与动态参数进行统计,建立统计特征图板。各个油气藏特征参数对生产的影响不同,经过分析,对生产影响明显的参数,如砂岩厚度(或有效厚度)h、有效孔隙度Φ、渗透率K、地层系数Kh、渗孔比K/Φ等,与动态参数建立统计相关性,然后选用最高相关性参数进行产量劈分计算。上述各方法在实际油气田的应用中发现,各方法实际计算结果存在明显差别,甚至相互矛盾。不同方法的适应范围也不同,如多参数图板法只适应于少数油气藏。2选择方法的理论依据2.1分层系统集成法劈产方法最根本的理论基础是油气田开发地质理论和油气藏动态分析原理。陆相碎屑岩多层油气藏开发难点是储层非均质性。针对这一特点,中国采用分层系开发的方式,使油气藏在开发前期获得理想的开发效果。到油气藏开发中后期,要求动态分析定量化,且在三维空间建立非均质多孔介质模型,对更精细小层的动态给出特征参数定量值。为此,对细分小层的动态特征描述、提高该类小层开发效果提出新的要求。2.2层内模拟结果将实际油气藏按照已经获得的油气层特征模型化,然后对所建立的模型确立定量描述的计算式。模型1为同层均质、层间为非均质的平行管模型。方法1、2就是用来描述这样的油气藏实体。在油藏地质模型中简化处理油藏地质条件,描述层间非均质性,而将同层内的储层物性做均质对待。这样,在劈分时采用各层的K、h等几个参数用来计算。同时,在平面上多井产量劈分时,单井计算应用的是柱状径向流实体模型,这是基于室内物理实验中所采用的填砂管平行模型原理,流体在储层中流动形式为活塞式。流体的渗流动态参数与地质静态参数之间没有建立相关关系,而是简单的管流。模型2为三维空间非均质多孔介质层状叠加平行管模型。方法3、4就是用来描述这样的油气藏实体。研究表明,方法4对油气藏类型多样、油藏特征差别明显的情况普遍适应性差,很难在短时间内由少量油气藏统计工作解决这一问题。模型2的关键技术是三维空间上的非均质多孔介质描述,尤其对层内平面非均质特性描述更为重要。多孔介质中,流体呈多相且非均衡渗流,受控因素复杂且各因素在三维空间上是变化的,从井筒到泻油边界的压力降并不是同心圆。3实用结果分析3.1生产井的生产渤海湾盆地W油田北区D断块为典型的陆相多油层砂岩油藏。全块共有生产井17口,到2009年1月在生产井15口,其中11口井的主要生产层位是河道相储层,6口井的主要生产层位是非河道相储层。生产层位为明化镇组下段和馆陶组。已累计产油56.40×104t,采出程度32.68%。目前没有开发历史中的生产测试资料。地下原油粘度17～36mPa·s,2008年初开始注水开发。3.2储层精细控制参数计算该实例的地质储量已经再次核实,核实结果与投产时储量计算的结果没有太大改变,即储量落实结果可靠。分别计算单井的劈分结果、各小层的累计产量以及采出程度(表1、2)。由表1、2可知:Kh法计算的结果发生了计算的单井控制储量比地质分析计算值高许多的情况,如J27-11井的NmxIII6小层等。这是由于该井虽然钻遇河道砂,但分析证明该井控制面积内大多为非河道相储层,由此计算值过高。但该方法不能够解释其计算结果,更不可修正这一计算结果。对各层的累计产油量计算,Kh法出现累计产油量超过该层的地质储量情况。多层同时生产产生层间干扰,仅用K、h两个参数不能准确描述层间非均质的相互影响。应用Ci方程法可以解决这样的矛盾。对比各层的采出程度,Kh法出现采出程度超过100%的情况,也发现计算结果与实际动态差别大,如NmxIII层采出程度小于5%的3个层,实际开发的效果远好于该方法计算的结果。这是因为:虽然储层在单井控制程度低,但在平面上连同程度较高,实际开发效果较好。Ci方程法的计算结果,由于综合了地质非均质特性和开采工程的各方面因素,计算结果较合理,而且能够给出合理的解释。这表明用Ci方程法计算该断块的产量劈分是合理的,计算结果的可信度高。4气藏特征解释4.1劈产计算是动态分析的基础,也是动态分析深入程度的关键。劈产结果既要能够合理进