水驱油理论基础

第四章水驱油理论根底主要内容：饱和度分布平面一维流动的产量公式面积涉及系数、层纵向非均质性、体积涉及系数各种井网的注水量活塞式驱油：非活塞式驱油：第四章水驱油理论根底fw图4-1不同油水粘度比下含水与饱和度的关系图4-2各种粘度比下含水与Sw的关系Fw/第四章水驱油理论根底Sw图4-5不同时刻的饱和度分布第四章水驱油理论根底第四章水驱油理论根底五点系统七点系统行列注水第四章水驱油理论根底图11五点井网的流度比与涉及系数的关系图13直线交错井网的流度比与涉及系数的关系图12直线井排井网的流度比与涉及系数的关系第四章水驱油理论根底图14反九点在各种边井含水率(fisw)下涉及系数与流度比关系(角井与边井产量比为0.5)图15反九点在各种角井含水率(fisw)下涉及系数与流度比关系(角井与边井产量比为0.5)图16反九点在各种不同边井含水率(fisw)下涉及系数与流度比关系(角井与边井产量比为1.0)图17反九点在不同角井含水率(fisw)下涉及系数与流度比关系(角井与边井产量比为1.0)图4-18最大与最小渗透率比值为16的水平各向异性层上五点井网的涉及系数与流度比关系(最大渗透率方向与注水井排方向一致)图4-19最大与最小渗透率比值为16的水平各向异性层上五点井网的涉及系数与流度比关系(最大渗透率方向与注水井和生产井连线方向一致)第四章水驱油理论根底图4-28五点井网见水时的涉及系数第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数一、油层非均质性对体积涉及系数的影响反映油层非均质程度的渗透率变异系数对体积涉及系数有明显影响。变异系数升高，体积涉及系数急剧降低，流度比处于0.1～1.0范围内其影响尤为显著。二、重力对体积涉及系数的影响因为油水比重的差异，所以水倾向于沿地层底部向井突进。油层越厚，重力影响就越大。对于均质地层，液体质点运动速度高，重力影响相对要小。

可用粘滞压力损失与油水重力差异的比值作为一个参数，研究它对体积涉及系数的影响。粘滞压力损失与油水重力差异的比值越小，重力影响越大。图4-29和图4-30分别给出了重力差对线性和五点井网的体积涉及系数的影响。第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数图4-29直线井网见水时的体积涉及系数图4-30五点井网见水时的体积涉及系数二、重力对体积涉及系数的影响第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数水驱油动态计算的数学模型多假定在渗透率不同的邻层之间互不渗透，这是与事实不符的。砂泥岩的薄厚层常常互相交错，很多隔层也常开“天窗〞。因此，层间互渗是不可防止的。邻层之间渗透率的差异程度和流度比对层间互渗影响最大。层间渗透率相差越悬殊，互渗的影响越严重。当流度比小于1时，层间互渗会提高见水时的体积涉及系数；而当流度比大于1时，会降低见水时的体积涉及系数。实际的采出程度，在相同注水量的条件下，介乎在假设油层是均质的与假设油层是互不连通的〔没有互渗的〕情况之间〔图4-31〕。三、毛细管力对体积涉及系数的影响第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数图4-31层间窜通对采出程度和水油比的影响三、毛细管力对体积涉及系数的影响第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数四、注水速度对体积涉及系数的影响注水速度低，在油层亲水条件下，有利于充分发挥油水前缘后的水由高渗层向低渗层的渗吸作用，从而提高了体积涉及系数。渗吸作用的强弱主要取决于邻层间渗透率的差异。从这点来说，注水速度慢一点好。油层厚度较大时，由于水比油的密度大，水易由油层底部流向井底。流水速度越慢，这个重力分异作用越显著，因此，从克服重力影响着眼，注水速度还是高一点为好。那么，究竟注水速度是高些好，还是低些好，要根据油藏的具体条件来定，很难一概而论。一般认为，在油田实际所使用的注水速度范围内，注水速度对涉及系数没有显著影响。第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数物性一定的均质油层，见水时的面积涉及系数，完全取决于流度比〔对九点井网还受边、角井的产量比及边井关井条件的影响〕。而影响体积涉及系数的因素除了流度比外，还有渗透率变异系数、韵律性、油水密度差、油层厚度和注水速度等，必须针对具体油藏条件才能确定。第四章水驱油理论根底第五节体积涉及系数第五章油藏物质平衡方法第一节物质平衡方法所需要的根底资料及物性参数在应用物质平衡方程式确定油、气藏储量和预测油、气藏动态时，需要以下几方面的根底资料。一、物质平衡方法所需要的根底资料1、高压物性资料：Bo、Bw、Bg、Rs、Cf、Co、Cw等；2、生产资料：Np、Wp、Wi、Rs、fw等；3、压力资料：Pi、P；4、油水相对渗透率资料；5、地质资料：N、m、Swi、Φ等。上述资料必须取全取准。其可靠程度如何，将直接影响到计算的精确度。

第一节物质平衡方法所需要的根底资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数

〔一〕地层油的压缩系数〔Co〕单位体积地层油在压力改变一个单位时的体积变化率。〔二〕地层水的压缩系数〔Cw〕单位体积地层水在压力改变一个单位时的体积变化率。地面脱气原油的压缩系数较小，一般为〔4～7〕×10-41/MPa之间；地层油由于存在溶解气压缩系数较大，一般为〔7～20〕×10-41/MPa；油稠含气量低的油田，原油压缩系数在〔7～8〕×10-41/MPa；高气油比轻质油田的地层油压缩系数一般10×10-4〔1/MPa〕左右。Cw受压力、温度和其中溶解的天然气量大小的影响。压力越大Cw越小，温度越高Cw越大。但温度对Cw的影响常大于压力对Cw的影响。所以，地层深度增加，Cw也增大。在同温同压下，溶解的天然气量越大，地层水的压缩系数要大。

第一节物质平衡方法所需要的根底资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数

〔三〕地层岩石的压缩系数〔Cf〕地层岩石的压缩系数：单位岩石体积在压力变化一个单位时孔隙体积的变化率，即：

孔隙压缩系数：在压力每变化一个单位时，单位孔隙体积中的孔隙体积变化率。在孔隙介质压缩过程中，岩石的压缩性主要是由于岩石孔隙空间是可压缩的，而岩石颗粒的压缩性并不起主要作用，所以在上两式中的孔隙体积变化是相等的。

但是岩石体积和总孔隙体积不相等，即所以：第一节物质平衡方法所需要的根底资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数

〔四〕综合压缩系数〔Ce〕它反响了油层弹性能量的大小。Ce等于压力下降1兆帕以后总共能从含地层油为一单位的地层中驱出的油量，它等于：〔五〕地层油的体积系数原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比，即：VR—为地层条件下的原油体积，Vs—为在地面条件下原油体积。原油的地下体积系数Bo一般都大于1。且溶解油气比越大，其体积系数越大。第一节物质平衡方法所需要的根底资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数

〔六〕地层油的两相体积系数定义：油藏压力低于泡点压力时，在给定压力下地层油和其释放出气体的总体积与它在地面脱气后的体积之比。

式中：BT—油气两相体积系数，m3/t；Rs—原始溶解气油比，m3/t；

Rs—压力P时的溶解气油比，m3/t；Bg—气体体积系数，m3/m3。两相体积系数表示:地层溶气原油由于压力变化而引起的地层中油、气体积变化的总和。

〔七〕气体体积系数就是同等重量的气体在地下的体积与地面的标准体积之比，即

第三节弹性驱油藏物质平衡方程形成条件：无边底水、注入水、无气顶、Pi>Pb该类油藏在开采初期主要依靠地层压力下降所引起的岩石孔隙及其中所储集的油，水的弹性膨胀作用，将原油从地层驱替到井底。一、方程的推导

原理：假设忽略岩石和束缚水的弹性膨胀，开发过程中的任一时刻，油藏内所含流体体积＝原始状况下油藏内所含流体体积。进行方程推导时，主要考虑压力下降引起的流体的弹性膨胀。第三节弹性驱油藏物质平衡方程一、方程的推导当油藏压力为Pi〔原始状况〕时：地层油的地下体积＝原始含油体积×原始条件下地层油的体积系数＝NBoi

当油藏压力变为P时：

地层油的地下体积＝目前剩余油的体积×地层原油体积系数＝〔N-Np〕Bo根据物质平衡的原理，在不考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时弹性驱油藏的物质平衡关系为：

NBoi＝〔N-Np〕Bo第三节弹性驱油藏物质平衡方程一、方程的推导因为Bo-Boi=coBoi△P，所以上式可写成：

为不考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时弹性驱油藏的物质平衡方程式

当考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时，从体积平衡角度写出的物质平衡方程应为：

总采出流体的地下体积=地下流体的总膨胀体积

对于弹性驱油藏，为：采出油的地下体积

＝原油的膨胀体积+岩石孔隙减小体积+束缚水的膨胀体积

第三节弹性驱油藏物质平衡方程一、方程的推导即：＝化简得：式中：为考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时弹性驱油藏的物质平衡方程式

第三节弹性驱油藏物质平衡方程二、方程的应用

〔一〕计算弹性产率将改写成如下形式：

K1为弹性产率，它表示单位地层压降下的产量，米3/兆帕。弹性产率可以用来衡量油田弹性能量的大小。一般说来，一个封闭弹性驱油藏的弹性产率是不变的，即不随油藏生产时间和油井工作制度的变化而变化。因此这类油藏的总压降与累积产量的关系通常是一直线。如果弹性产率发生较大变化，那么可能是油藏的封闭条件发生了变化，或是有外部流体流入油藏；或是流体从油藏外流。判断的方法是：如果NP/△P增大，说明外部流体入侵；如果NP/△P减小，说明流体从油藏外流。第三节弹性驱油藏物质平衡方程二、方程的应用

〔二〕确定弹性产油量总的弹性采油量为：

式中：Pi—原始地层压力，MPa；Pb—饱和压力，MPa总的弹性采收率那么为：我们从油藏的压缩性来估计，下降1.0兆帕约采出地质储量的0.2～0.5%左右。这种情况说明弹性采油量是很低的。当地饱压差较大时，弹性采收率可相应提高。〔三〕预测油藏动态第三节弹性驱油藏物质平衡方程二、方程的应用

由上式可看出，当地质储量N，综合压缩系数Ce时，便可对NP和△P这两个参数进行预测。预测方法：1〕作出油田开发过程中不同时刻的累积产量与压力降的关系曲线，该曲线应是一条过原点的直线。2〕预测到某一累积产量时的压力降；反之，也可给定某一压降值求出相应的累积产量。【实例5-1】某弹性驱动油藏，原始储量为526万吨，原始地层压力Pi=38.5兆帕，饱和压力Pb=17.5兆帕。该油藏自71年年底投产，其压力和产量的变化如表5-1所示。试求油藏的弹性产率及弹性采收率。〔三〕预测油藏动态第三节弹性驱油藏物质平衡方程表5-1某油藏压力产量变化数据表

第四节

溶解气驱物质平衡方程

形成条件：油藏无边底水，无气顶，Pi＝Pb该类油藏的开采主要是依靠地层压力下降所引起的油及其中的溶解气的弹性膨胀作用，将原油从地层驱替到井底。

一、溶解气驱油藏的开发特点

〔1〕压力急剧下降。〔2〕气油比上升快。〔3〕生产无水原油。〔4〕油产量不断下降。〔5〕原油采收率低。二、方程的推导

第四节

溶解气驱物质平衡方程

油

油气NP,RPPi原始状态P目前状态在进行物质平衡方程的推导时主要考虑到溶解气的别离和流体的弹性膨胀。原理：油藏中流体体积＝原始条件下油藏的流体体积

不考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时：二、方程的推导

第四节

溶解气驱物质平衡方程

当油藏压力为Pi时：

地层油的地下体积＝原始含油体积×原始条件下地层油的体积系数＝NBoi

当油藏压力为P时：

地层油的地下体积＝目前剩余油的体积×地层原