一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法
2023-04-29 21:27:56
一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法
【專利摘要】本發明公開了一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，該方法基於氣驅油藏的油氣相對滲透率比值表徵關係，建立起了氣驅油藏氣驅特徵曲線關係式和開發指標預測關係式，通過引入極限氣油比概念、初始條件和邊界條件，應用本發明所涉及的新型氣驅特徵曲線關係式可準確預測出氣驅油藏多項關鍵開發指標，分別為油田動用地質儲量、可採儲量和標定採收率；同時，還進一步推導建立了無因次氣體分流量與採出程度的理論關係圖版，利用該理論圖版與油田實際無因次氣體分流量上升曲線進行比較，可以快速、直觀、有效地評價油田開發效果。
【專利說明】一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石油開發油藏工程的【技術領域】，尤其涉及一種氣驅油藏開發動態監測 與評價方法。
【背景技術】
[0002] 目前，天然氣頂驅動能量或人工注氣驅開發的油藏，當發生氣驅前緣突破時，氣驅 油藏中的油氣兩相滲流規律將會變得十分複雜，而這也將會給氣驅油藏的高效開發帶來一 系列挑戰，為了提高氣驅開採階段油藏整體開發效果，及時準確地預測油田動用地質儲量、 包括可採儲量及標定採收率在內的多項油田關鍵開發指標及構建定量化理論圖版來評價 油田開發效果以指導後期調整措施的需求也變得越來越迫切，截止目前，國內外很多學者 (Dykstra et al，1950 ;Wright，1958;童憲章，1978;陳元千，1985 ;Lo et al，1990;張金慶， 1998;Roberto and Rodolfo,2004;Chan，2012;Wang et al，2013)先後從不同的角度提出 了眾多的經驗-半定量的研宄方法對油藏生產動態及開發效果開展預測與評價，例如，美 國學者Wright在1958年研宄採油速度對注水開發油田的影響時，根據實際動態數據建立 了水油比WOR與累積產油量&之間的半對數統計直線，前蘇聯學者馬克西莫夫也在1959 年根據全蘇石油科學研宄院的室內水驅油實驗數據，則給出了另外一條非常重要的統計曲 線，累積產水量W p與累積產油量\之間的半對數直線關係，中國科學院童憲章院士於1978 年給出了水驅油田開發指標及含水上升率評價的理論圖版，業內稱之為童氏標準曲線圖 版，該方法目前已成為水驅油田開發指標預測及開發效果評價最為重要的方法之一，另外， 中國學者包括陳元千、俞啟泰、張金慶針對不同類型的水驅特徵曲線統計關係式也先後進 行了較為完整的理論推導，從而為它們賦予了物理上的意義，為後來水驅特徵曲線在中國 的發展奠定了堅實的基礎，以上方法的應用範圍也主要是針對天然水驅或人工注水開發的 油田，而對於開發中主要驅動能量為氣頂驅或注氣驅油藏而言，應用這些方法會出現較大 偏差甚至完全不適用，目前對於氣驅油藏，其生產動態預測一般多採用油藏數值模擬方法， 但該方法的計算精度嚴重依賴於實際油藏的動、靜態資料品質及歷史擬合精度，其中靜態 資料主要來源於實驗測試成果，存在取心成本高、實驗效率低、不能連續跟蹤且巖心尺度很 難反映油藏尺度的非均質性；動態歷史擬合效果也較大程度地受限於人為經驗，總之，目前 用於氣驅油藏動態分析的各種方法仍具有諸多局限性，還沒有出現綜合油氣相對滲透率曲 線和長期生產動態數據相結合的氣驅評價方法和評價體系，因此，研宄氣驅油藏油氣兩相 滲流規律，充分利用起油田長期開發過程中所積累的、豐富地動態生產數據資料，建立一套 成熟的氣驅系統評價方法，對於高效開發氣驅油田具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，該 方法綜合應用包括水動力學、物質平衡方程及滲流力學理論，推導並建立了氣驅油藏驅替 特徵曲線表達關係式及無因次氣體分流量上升曲線評價理論圖版，以此來研宄氣頂油藏或 注氣驅油藏的開採動態，並較好地解決了氣驅油藏開採過程中的三個關鍵問題，首先能建 立起研宄區塊的氣驅特徵曲線；其次能評價油藏目前井網下的氣驅動用地質儲量；另外能 分析氣驅油藏開發效果並預測核心開發指標，包括可採儲量及標定採收率等參數，研宄成 果對油田的後續措施調整起到了有力地指導作用，同時，本發明的創新研宄也拓寬了油氣 藏工程的研宄範圍，對氣驅油藏評價方法發展和完善具有較大意義。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
[0005] 本發明提供一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，該方法基於氣驅油藏的油氣 相對滲透率比值表徵關係，結合物質平衡方程與達西定律，建立起了氣驅油藏氣驅特徵曲 線關係式和開發指標預測關係式，同時，通過引入極限氣油比概念、初始條件和邊界條件， 推導並繪製了無因次氣體分流量與採出程度之間的理論圖版，應用氣驅特徵曲線關係式可 以準確預測油田目前開發井網條件下包括動用地質儲量、可採儲量和標定採收率等多項關 鍵開發指標；同時建立無因次氣體分流量與採出程度的理論關係圖版，利用該理論圖版與 油田實際無因次氣體分流量上升曲線進行比較，可以快速、直觀、有效地評價油田開發效 果。
[0006] 本發明的有益效果是：
[0007] 本發明用以指導油田在中高含氣階段，通過指標計算開發調整和油田產量規劃， 綜合應用油氣相對滲透率曲線、物質平衡方程及達西定律構建了一種氣驅油藏開發動態監 測與評價方法，油氣相對滲透率曲線是氣驅油田油氣兩相滲流特徵的綜合反映，同時也反 映了油藏的潤溼性、含氣上升規律及最終採收率的基本情況，油氣相對滲透率曲線還在油 田開發方案編制、油田開採動態預測以及油藏數值模擬中是不可缺少的重要參數，因此，以 油氣相對滲透率比值表徵關係為基礎，結合物質平衡方程及達西定律，推導並建立了一種 新型氣驅驅替特徵曲線表達關係式，它充分反映了氣驅油藏開發過程中流體運動規律，可 直接用於氣驅油藏開發指標預測及評價油藏開發效果，研宄成果可有效指導開發措施調 整，從而可以快速、直觀、有效地預測油田未來開發效果及最終所能達到的目標採收率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖Ia為已有技術氣驅油田開發動態監測與評價方法的混相驅巖心相滲曲線
[0009] 圖Ib為已有技術氣驅油田開發動態監測與評價方法的的混相驅巖心相滲k,g/ kro?S /變化曲線
[0010] 圖Ic為已有技術氣驅油田開發動態監測與評價方法的非混相驅巖心相滲曲線
[0011] 圖Id為已有技術氣驅油田開發動態監測與評價方法的非混相驅巖心相滲bg/ kro?S /變化曲線
[0012] 圖2為本發明中動用地質儲量與氣驅特徵曲線斜率值統計關係圖
[0013] 圖3為本發明中氣驅油田無因次氣體分流量和採出程度的關係理論圖版
[0014] 圖4a為本發明氣驅油田開發動態監測與評價方法的系統結構圖
[0015] 圖4b為本發明氣驅油田開發動態監測與評價方法的應用流程圖
[0016] 圖5a為已有技術【具體實施方式】中E3油藏井位分布圖
[0017] 圖5b為本發明【具體實施方式】中E3油藏在井網加密後的井位分布圖
[0018] 圖6a為本發明【具體實施方式】中E3油藏一次井網氣驅特徵Gp?Np關係圖曲線圖
[0019] 圖6b為本發明【具體實施方式】中E3油藏一次井網氣驅特徵Np?（GP-DN P+C)關係 圖曲線圖
[0020] 圖7為本發明【具體實施方式】中E3油藏不同方法生產動態預測對比圖
[0021] 圖8a為本發明【具體實施方式】中E3油藏Gp?Np關係氣驅特徵曲線圖
[0022] 圖8b為本發明【具體實施方式】中E3油藏Np?（Gp_DN p+C)氣驅特徵曲線圖
[0023] 圖9為本發明【具體實施方式】中E3油藏無因次氣體分流量與採出程度關係理論圖 版與實際數據擬合對比圖
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明氣驅油田開發動態監測與與評價方法 作進一步詳細說明：
[0025] 如圖1所示，圖Ia為典型混相驅巖心相滲曲線，圖Ib為bg/kM?S 8變化曲線，圖 Ic典型非混相驅巖心相滲曲線，圖Id為典型非混相驅巖心相滲bg/kM?S/變化曲線，本發 明一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，其特徵在於包括以下步驟：
[0026] 第一步為氣驅特徵曲線關係式及開發指標預測關係式建立
[0027] 根據混相注氣驅及非混相氣驅兩類室內巖心相對滲透率測試實驗結果，如圖1所 示，可得到一系列含氣飽和度S g、油相相對滲透率kM、氣相相對滲透率k#在半對數坐標 下，作出油氣相對滲透率比值b g/kM與含氣飽和度S 8關係曲線，分析認為二者之間存在較 好地指數函數關係，按照公式（1)，應用最小二乘法求得m、η值。
[0028]
【權利要求】
1. 一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，其特徵是：所述方法基於氣驅油藏的油氣 相對滲透率比值表徵關係，結合物質平衡方程與達西定律，建立起了氣驅油藏的氣驅特徵 曲線關係式和開發指標預測關係式，同時，通過引入極限氣油比概念、初始條件和邊界條 件，應用氣驅特徵曲線關係式，可準確預測油田目前開發井網條件下包括動用地質儲量、可 採儲量和標定採收率的多項關鍵開發指標；同時建立無因次氣體分流量與採出程度的理論 圖版，利用理論圖版與油田實際無因次氣體分流量上升曲線進行比較。
2. 如權利要求1所述的一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，其特徵是：建立所述 氣驅特徵曲線關係式和開發指標預測關係式包括， 首先，根據混相注氣驅及非混相氣驅兩類室內巖心相對滲透率測試實驗結果，可得到 一系列含氣飽和度Sg、油相相對滲透率kM、氣相相對滲透率bg，在半對數坐標下，作出油氣 相對滲透率比值bg/kM與含氣飽和度S8關係曲線，分析認為二者之間存在較好地指數函數 關係，按照公式（1)，應用最小二乘法求得m、η值，
其次，引入物質平衡方程，對於一個實際的油藏，當油藏基本不產水或產水很少時，將 其看成是在束縛水飽和度Swi下的油氣兩相滲流，則氣驅油過程中，當油藏氣項體積與含油 體積相比很大時或者開展注氣驅保持地層壓力時，由於氣體膨脹對於能量的補充，油藏壓 力下降較為緩慢，此時忽略氣體密度、溶解度以及地層體積係數參數的變化，並可得到任意 時刻油藏含氣飽和度Sg為，
其中，Np為累積產油量，單位為萬立方米；N為原始地質儲量，單位為萬立方米；EV為驅 油效率，無因次； 再次，在氣驅穩定滲流條件下，地層條件下的油氣兩相流量qga、qM利用達西定律來確 定，並且油氣兩相的相滲透率比值&g/KM與油、氣產量之間存在的關係式為，
然後，將公式（1)、（2)代入公式（3)並開展積分移項，可得氣驅穩定滲流條件下油氣兩 相滲流方程，
並且，對於一個具體油田，從油田投入開採到t時間段內，其累積產氣量Gp及累積產油 量Np分別為，
還有，將公式（5)代入式（4)並開展積分，可得四項參數A、B、C和D， lg(Gp-DNp+C) =A+BNP 公式（6) 其中，
公式（6)就是能夠反映氣驅開發油田穩定滲流條件下的新型氣驅特徵曲線； 另外，利用氣驅油田長期積累的生產動態數據，包括累積產氣量Gp及累積產油量Np，應 用於公式（5)，可取得半對數曲線上的斜率B值，結合準確地油氣相滲資料，反算氣驅油藏 見氣後的動用地質儲量Nd，並實時有效預測氣驅油藏的開發動態，
最後，基於公式（6)，通過變形與積分，並引入經濟極限氣油比GORmax概念，可進一步推 導得到氣驅油田可採儲量及標定採收率的預測關係式，分別用公式（8)和公式（9)為，
3.如權利要求2所述的一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，其特徵是：計算所述 無因次氣體分流量與採出程度的關係包括， 首先，利用前述推導建立的氣驅特徵曲線的公式（6)對23個典型氣驅油藏開展應用分 析，統計發現各個油藏氣驅開發穩定後計算的氣驅特徵曲線斜率B值大小與油藏動用地質 儲量Nd之間存在著較為密切的內在關係，統計結果表明，二者之間呈現出較好地冪函數關 系，並且關係式為， Nd= 5. 77B-0·98 公式（10) 公式（10)是公式（7)在統計學應用中的一個衍生，因此作為公式（7)的一個有效補 充； 其次，結合公式（6)、（8)、（9)、（10)，進一步推導得出油田氣油比（GOR)與採出程度（R) 之間關係的公式（11)為， Ig(GOR-D) = 5. 2 (R-Ee)+Ig(GORmax-D) 公式（11) 再次，在公式（11)中引入校正係數叫和!^，校正為， Ig(GOR^b1) = 5. 2 (R-Ee)+Ig(GORmax-D)+B1 公式（12) 而且，在此引入初始條件GOR=Rsi=D，R=Ri,則公式（11)變換為， Igb1 = 5. 2(R-Ee)+Ig(GORmax-D) +B1 公式（13) 並引入邊界條件GOR=G0R_，R=Ek，可求得係數B1表達的公式，
公式（14) 聯立公式（13)、（14)，可進一步求解得到bp
還有，將所求叫、!^值代入公式（12)中，即可求得任意時刻油田生產氣油比GOR與採出 程度R之間的對應關係式；氏指的是氣驅油田無氣竄採油期結束時的採出程度； 另外，採用無因次化氣體分流量^來代替油田生產氣油比GOR，更加直觀地展示I. 之間的關係，表達式為，
式中，fg、^分別為無因次化前後的氣體分流量值；fgmin、fgmax分別為變量的極小值和極 大值； 最後，通過對氣驅特徵曲線關係式的研宄證明，任何一個氣驅油藏的無因次氣體分流 量^和採出程度R之間都存在一定的關係，而它們之間的具體關係卻取決於油藏的最終採 收率。
4.如權利要求2或3所述的一種氣驅油藏開發動態監測與評價方法，其特徵是：應用 所述理論圖版進行的監測與評價包括，一方面利用實際區塊生產動態資料，包括累積產油 量％、累積產氣量Gp，根據公式（6)，擬合求取公式（6)中的四項參數仏、8、(：、0)，分別基於 公式（7)、（10)，求取油田目前井網控制條件下的動用地質儲量，並對比二者計算結果，當二 者計算結果一致，表明研宄區所用油氣相滲曲線適用性好；當二者計算結果有偏差，以公式 (10)計算結果為準，並利用公式（7)反演與校正油田所用油氣相滲曲線，並進一步由公式 (8)、（9)分別求取油田目前井網控制條件下的可採儲量及標定採收率，另一方面，根據實際 區塊生產動態資料，計算油田目前井網控制條件下的無因次氣體分流量上升曲線，並與所 構建的無因次氣體分流量和採出程度理論圖版作比較，以評價目前油田所採用的井網是 否合適，同時根據理論圖版擬合結果進一步直觀地預測油田目標採收率大小，基於理論圖 版得出評價結果。
【文檔編號】E21B43/16GK104453804SQ201410551143
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】童凱軍, 趙春明, 田立新, 蘇彥春, 張迎春, 馬奎前, 葛麗珍, 鄭浩 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油（中國）有限公司天津分公司