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低渗透油藏水驱采收率计算新方法

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渗透 油藏 水驱采 收率 计算 新方法
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  第 27 卷   第 2 期2006 年 3 月 石 油 学 报I 27   22006基 金 项 目 :国 家 “ 九 五 ” 重 点 攻 关 项 目 (95 分 成 果 。作 者 简 介 :牛 彦 良 ,男 ,1962 年 9 月 生 ,1984 年 毕 业 于 长 春 地 质 学 院 ,现 为 大 庆 油 田 勘 探 开 发 研 究 院 副 院 长 ,高 级 工 程 师 ,中 国 石 油 大 学 (北 京 ) 石 油 天然 气 工 程 学 院 在 读 博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 油 田 开 发 工 作 。 编 号 : 02532006) 02 透 油 藏 水 驱 采 收 率 计 算 新 方 法牛 彦 良 112   李   莉 2   韩 德 金 2   周 锡 生 2(11 中 国 石 油 大 学 石 油 天 然 气 工 程 学 院   北 京   102249 ;   21 大 庆 油 田 有 限 责 任 公 司 勘 探 开 发 研 究 院   黑 龙 江 大 庆   163712)摘 要 : 分 析 了 影 响 井 网 系 数 、 驱 油 效 率 和 波 及 系 数 的 因 素 ,结 合 非 达 西 渗 流 理 论 ,对 低 渗 透 油 藏 水 驱 采 收 率 计 算 方 法 进 行 了 研 究 。结 果 表 明 ,对 于 低 渗 透 储 层 ,由 于 启 动 压 力 梯 度 的 存 在 ,不 能 全 部 有 效 动 用 井 网 控 制 储 量 ,在 井 网 系 数 中 引 入 了 有 效 驱 动 程 度 。 水驱 油 效 率 是 驱 替 压 力 梯 度 的 函 数 ,随 井 网 密 度 的 增 大 而 增 大 ;平 面 波 及 系 数 是 注 水 方 式 、 裂 缝 走 向 夹 角 及 裂 缝 相 对 长 度 的 函 数 。 用该 方 法 计 算 的 水 驱 采 收 率 与 低 渗 透 油 藏 动 态 比 较 吻 合 。 该 方 法 适 合 于 测 算 低 渗 透 油 藏 水 驱 采 收 率 。关 键 词 : 低 渗 透 油 藏 ;井 网 系 数 ;驱 油 效 率 ;波 及 系 数 ;油 气 采 收 率 ;非 达 西 渗 流 理 论中 图 分 类 号 :         文 献 标 识 码 : AA ne w of 2   . y et y et B ei j 02249 , . Ex il f d 63712 , of of in of is a in by of is of is of of is of of of of by of is of of 问 题 的 提 出传 统 的 水 驱 采 收 率 为 波 及 系 数 与 驱 油 效 率 的 乘积 ,其 计 算 表 达 式 为R = D (1)式 中   R 为 水 驱 采 收 率 , % ; 波 及 系 数 , % ; 驱 油 效 率 , %。波 及 系 数 主 要 与 储 层 渗 透 率 变 异 系 数 和 注 水 方 式有 关 ;驱 油 效 率 是 通 过 室 内 水 驱 油 实 验 获 得 ,它 主 要 与岩 石 物 理 性 质 有 关 ,这 两 个 参 数 与 井 网 密 度 没 有 直 接关 系 。 式 (1)主 要 适 合 计 算 中 、 高 渗 透 且 砂 体 大 面 积 分布 油 藏 的 水 驱 采 收 率 ,而 对 于 低 渗 透 且 储 层 砂 体 分 布零 散 的 油 藏 适 应 性 差 。近 年 来 国 内 针 对 低 渗 透 油 藏 提 出 了 一 些 计 算 水 驱采 收 率 的 经 验 公 式 ,但 这 些 公 式 大 多 是 应 用 标 定 的 采收 率 值 与 地 质 或 井 网 参 数 回 归 而 得 到 的 ,在 一 定 程 度上 存 在 不 合 理 性 [ 1 ] 。 为 此 ,根 据 影 响 低 渗 透 储 层 水 驱采 收 率 的 主 要 因 素 [ 2 ] ,应 用 低 渗 透 储 层 非 达 西 渗 流 原理 和 有 效 驱 动 体 系 理 论 [ 3 ] ,提 出 了 新 的 低 渗 透 油 藏 水驱 采 收 率 计 算 方 法 。2   新 计 算 方 法 原 理211   水 驱 采 收 率 计 算 式从 理 论 上 讲 ,水 驱 采 收 率 是 指 注 水 开 发 结 束 时 被注 入 水 驱 出 的 石 油 地 质 储 量 与 原 始 石 油 地 质 储 量 的 比值 。 按 此 定 义 计 算 水 驱 采 收 率 应 满 足 3 个 条 件 : ① 油78    石     油     学     报 2006 年   第 27 卷  砂 体 能 被 井 网 控 制 ,即 油 砂 体 被 井 钻 遇 ; ② 原 油 有 可 能被 注 入 水 驱 替 到 油 井 ,即 原 油 所 在 砂 体 处 在 注 采 井 间上 ; ③ 能 建 立 起 有 效 的 驱 动 体 系 ,即 原 油 能 在 油 藏 合 理注 采 压 差 下 被 驱 动 。 上 述 3 个 条 件 实 质 上 是 取 决 于 注水 开 发 的 井 网 ,为 此 ,在 传 统 的 水 驱 采 收 率 公 式 (1) 中增 加 了 井 网 系 数 。 即R = v 2)式 中   井 网 系 数 , %。212   参 数 的 确 定21 21 1   井 网 系 数油 层 是 由 具 有 一 定 形 状 和 大 小 的 砂 体 组 成 的 ,同一 沉 积 类 型 砂 体 的 走 向 或 规 模 服 从 一 定 的 概 率 分 布 ,但 从 整 体 上 讲 都 是 不 规 则 的 。 砂 体 的 这 种 不 规 则 性 与相 对 规 则 的 井 网 必 然 存 在 不 同 程 度 的 不 适 应 性 。 特 别是 对 于 低 渗 透 油 藏 ,由 于 存 在 启 动 压 力 梯 度 ,即 使 井 网能 够 控 制 住 的 砂 体 ,也 可 能 因 为 未 能 建 立 有 效 驱 动 体系 而 不 能 被 有 效 动 用 。 低 渗 透 油 藏 的 井 网 系 数 主 要 与井 控 砂 体 程 度 、 水 驱 控 制 程 度 和 有 效 驱 动 程 度 有 关 。即 s 3)式 中   井 控 砂 体 程 度 , % ; 水 驱 控 制 程度 , % ; 有 效 驱 动 程 度 , %。(1) 井 控 砂 体 程 度   井 控 砂 体 程 度 是 指 井 网 控 制的 砂 体 体 积 与 油 层 砂 体 总 体 积 之 比 。 一 般 通 过 密 井 网抽 稀 统 计 不 同 井 网 对 砂 体 的 控 制 ,从 而 得 到 井 控 砂 体程 度 与 井 网 密 度 的 关 系 。 如 朝 阳 沟 油 田 朝 55 井 网 加密 试 验 区 的 井 网 被 加 密 后 ,连 同 抽 稀 加 密 边 井 、 300 m× 300 m、 600 m × 600 m、 1 200 m × 1 200 m 共 5 种 井网 ,得 到 井 控 砂 体 程 度 与 井 网 密 度 的 关 系 曲 线 (图 1) 。图 1   朝 阳 沟 油 田 井 控 砂 体 程 度 与 井 网 密 度 关 系 曲 线 1   of 达 式 为α - β / s) (4)式 中   α 和 β 为 与 砂 体 规 模 有 关 的 参 数 ,可 由 油 藏 不同 井 网 条 件 下 求 得 ; s 为 井 网 密 度 ,口 / (2) 水 驱 控 制 程 度   水 驱 控 制 程 度 与 采 注 井 数 比值 、 砂 体 规 模 以 及 井 网 密 度 有 关 [ 4 ] 。 其 表 达 式 为 1 - ε - 01 1 co s/ Ψ ) (5)式 中   ε 为 采 注 井 数 比 值 ,无 因 次 ; 油 砂 体 面 积 ,Ψ 为 井 网 系 统 单 井 控 制 面 积 与 井 距 平 方 之 间 的 换算 系 数 ,四 点 法 为 01 866 ,五 点 法 和 反 九 点 法 为 1。(3) 有 效 驱 动 程 度   有 效 驱 动 程 度 为 储 层 有 效 驱动 的 石 油 地 质 储 量 与 总 石 油 地 质 储 量 的 比 值 。 一 般 计算 水 驱 控 制 程 度 时 认 为 注 采 井 连 通 就 能 被 水 驱 ,而 实际 上 对 于 低 渗 透 油 层 ,由 于 渗 透 率 低 ,在 一 定 井 网 条 件下 不 能 建 立 起 有 效 的 驱 动 体 系 ,即 使 连 通 也 不 能 被 有效 驱 动 。 矿 场 上 可 以 通 过 统 计 岩 心 资 料 求 得 有 效 驱 动程 度 。样 品 累 积 数 与 空 气 渗 透 率 的 关 系 见 图 2。 其 表 达式 为图 2   朝 阳 沟 油 田 岩 心 样 品 累 计 数 与空 气 渗 透 率 关 系 曲 线 2   of of g = m ( K - d (6)式 中   η g 为 样 品 累 积 数 , % ; K 和 别 为 有 效 厚 度物 性 下 限 以 上 和 物 性 下 限 空 气 的 渗 透 率 , 10 - 3μ m和 d 为 相 关 系 数 。一 般 来 说 ,岩 心 取 样 间 隔 相 对 均 匀 ,其 岩 心 样 品 累计 数 可 以 近 似 表 示 从 有 效 厚 度 物 性 下 限 到 任 意 渗 透 率之 间 的 累 积 有 效 厚 度 与 总 有 效 厚 度 的 比 值 。 即 有 效 厚度 累 积 数 与 渗 透 率 的 关 系 可 近 似 表 示 为η h = m ( K - d (7)式 中   η h 为 有 效 厚 度 累 积 数 , %。由 于 低 渗 透 油 藏 存 在 启 动 压 力 梯 度 ,其 启 动 压 力梯 度 与 储 层 渗 透 率 成 正 比 [ 4 ] ,根 据 矿 场 实 际 资 料 ,启 动压 力 梯 度 与 储 层 空 气 渗 透 率 的 关 系 式 为 [ 5 ]λ = - α + b (8)式 中   λ 为 启 动 压 力 梯 度 , m ; a 和 b 为 与 储 层 性质 有 关 的 常 数 。由 于 启 动 压 力 梯 度 的 存 在 ,在 驱 替 压 差 下 ,对 于 特定 的 油 藏 中 的 不 同 渗 透 率 的 油 层 ,其 有 效 驱 动 距 离 不同 ,其 表 达 式 为  第 2 期 牛 彦 良 等 :低 渗 透 油 藏 水 驱 采 收 率 计 算 新 方 法 79    黑 M R. 新 的 计 算 纵 向 波 及 系 数 和 面 积 波 及 系 数 关 系 式 . 曲 建 山 ,译 . 石 油 勘 探 开 发 情 报 ,1992 , (1) : ( /λ (9)式 中   r 为 有 效 驱 动 距 离 , m ; 别 为 注 水 井井 底 流 压 和 油 层 任 意 处 压 力 , 于 任 意 油 层 ,当 有 效 驱 动 距 离 小 于 或 等 于 注 采井 距 时 ,其 油 层 不 能 被 有 效 驱 动 。设 平 均 井 距 为L = 1/ s (10)则 由 式 (8) 、 式 (9) 和 式 (10) 可 以 获 得 特 定 油 藏 有效 驱 动 渗 透 率 的 下 限 为K = b - s ( ]/ a (11)从 而 得 出 特 定 油 藏 在 合 理 工 作 制 度 下 有 效 动 用 程度 与 井 网 密 度 的 表 达 式 为 1 - m b - s ( ]/ a - K0 d (12)21 21 2   波 及 系 数在 注 水 开 发 中 ,只 有 注 入 水 经 过 的 油 层 才 可 能 有油 被 驱 替 出 来 。 由 于 储 层 平 面 和 纵 向 的 非 均 质 性 以 及重 力 、 毛 管 力 作 用 ,即 使 在 井 网 有 效 驱 动 范 围 内 ,其 注水 波 及 体 积 也 小 于 总 有 效 驱 动 的 体 积 。 波 及 系 数 的 表达 式 为 c 13)式 中 c 为 纵 向 波 及 系 数 , % ; 平 面 波 及 系 数 , %。纵 向 波 及 系 数 (垂 向 波 及 系 数 )主 要 受 油 水 流 度 比M ,水 油 比 透 率 变 异 系 数 V 的 影 响 ,可 通 过 如下 表 达 式 求 得 O :c = a1 1 - y) 14)其 中y = ( 01 4) (181 948 - 21 499V )( M + 11 137 - 01 809 4V ) 10 f (V)f (V ) = - 01 689 1 + 01 973 5V + 11 645 3V 2式 中   31 334 088 568 ; 01 773 734 189 ; - 11 225 859 406 ; 油 比 ,无 因 次 ;V 为 渗 透 率 变异 系 数 ; M 为 流 度 比 ,无 因 次 。 适 应 条 件 是 0 ≤ M ≤10 ,01 3 ≤ V ≤ 01 8。平 面 波 及 系 数 有 两 种 情 况 :(1) 对 于 均 质 且 砂 体 大 面 积 分 布 的 油 层 ,平 面 波及 系 数 主 要 与 注 水 方 式 、 性 质 及 储 层 渗 流 特 征 有 关 [1 ] ,反 九 点 井 网 系 统 平 面 波 及 系 数 为 01 525 E;五 点井 网 系 统 为 01 718 E; 四 点 井 网 系 统 为 01 743 E。 其 中E = 1 +μ = [ + ]μ o ( 式 中   别 表 示 含 水 饱 和 度 为 油 和 水 相相 对 渗 透 率 ,无 因 次 ;μ o 和 μ w 分 别 为 地 层 条 件 下 油 、水 粘 度 ,s。(2) 对 于 储 层 存 在 具 有 方 向 性 裂 缝 的 油 藏 ,裂 缝对 注 水 开 发 效 果 有 影 响 [ 6 。 依 据 文 献 [ 8 ]提 供 的 实 验结 果 ,经 数 学 回 归 处 理 求 得 其 表 达 式 。当 注 采 方 向 与 裂 缝 方 向 平 行 时 为 01 145 4 - 01 940 99 01 739 57 (15)当 注 采 方 向 与 裂 缝 方 向 垂 直 时 为 - 01 185 8 + 01 360 2 01 701 (16)式 中   裂 缝 相 对 长 度 。21 21 3   驱 油 效 率实 验 表 明 ,驱 油 效 率 主 要 与 储 层 渗 透 率 有 关 [ 3 ] 。同 时 ,实 验 资 料 表 明 ,当 驱 替 压 力 梯 度 增 大 时 ,驱 油 效率 逐 步 增 大 ,对 文 献 [ 3 ]实 验 数 据 进 行 了 数 学 处 理 和 理论 推 导 ,驱 油 效 率 与 井 网 密 度 的 关 系 式 为 176 (1 - 01 8/ / [01 46 + 01 52]    [01 176 × 10 - 3 Δ p) 01413 6 + 11 222 ] (17)式 中   Δ p 为 注 采 压 差 ,   计 算 实 例应 用 上 述 方 法 对 朝 阳 沟 油 田 朝 55 井 网 加 密 试 验区 加 密 前 后 采 收 率 进 行 了 计 算 。 结 果 表 明 ,由 于 原 井网 密 度 公 式 中 没 有 考 虑 有 效 驱 动 程 度 ,原 井 网 采 收 率计 算 值 偏 高 ,加 密 后 采 收 率 计 算 值 偏 低 。 用 本 方 法 计算 加 密 前 有 效 驱 动 程 度 为 791 4 % ,采 收 率 为 141 5 % ,加 密 后 有 效 驱 动 程 度 为 951 1 % ,采 收 率 为 241 7 %。 分别 提 高 了 151 7 %和 101 2 % ,比 用 井 网 密 度 法 计 算 的 加密 后 采 收 率 提 高 了 21 7 % (表 1) 。 因 此 ,本 方 法 计 算 的表 1   朝 阳 沟 油 田 朝 55 井 网 加 密 试 验 区 采 收 率 计 算 结 果   of   数   加 密 前 加 密 后砂 体 控 制 程 度 / % 8611 9512水 驱 控 制 程 度 / % 6818 8011有 效 驱 动 程 度 / % 7914 9511井 网 系 数 / % 4710 7216波 及 系 数 / % 8711 9218驱 油 效 率 / % 3514 3617采 收 率 (本 方 法 ) / % 1415 2417采 收 率 (井 网 密 度 法 ) / % 1617 2412(下 转 第 84 页 )84    石     油     学     报 2006 年   第 27 卷  参 考 文 献[1 ]   . O2 in R ] . 1992 :4 2 ]   G. of t O2 ] . 1984 ,23 (2) :29 3 ]   沈 德 煌 ,张 义 堂 ,张 霞 ,等 . 稠 油 油 藏 蒸 汽 吞 吐 后 转 注 吐 开采 研 究 [J ] . 石 油 学 报 ,2005 ,26 (1) :83 4 ]   刘 炳 官 ,朱 平 ,雍 志 强 ,等 . 江 苏 油 田 相 驱 现 场 试 验 研 究[J ] . 石 油 学 报 ,2002 ,23 (4) :56 5 ]   R , D. of ] T ,1963 ,15 (8) :873 6 ]   , . ] . J P T ,1965 ,17 (1) :102 7 ]   H , A. s of t R ] . 1988 :822 8 ]   C , W. of on by ] . J P T ,1984 ,36 (13) :2160 9 ]   唐 纳 森 E C. 提 高 石 油 采 收 率 [ M ] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1992 :111收 稿 日 期 2005 改 回 日 期 2005 编 辑   孟 伟 铭 )(上 接 第 79 页 )水 驱 采 收 率 更 加 符 合 低 渗 透 油 藏 的 实 际 情 况 。4   结   论(1) 井 网 系 数 与 井 控 砂 体 程 度 、 水 驱 控 制 程 度和 有 效 驱 动 程 度 有 关 。 井 网 密 度 越 大 ,井 控 砂 体 程 度 、水 驱 控 制 程 度 和 有 效 驱 动 程 度 越 大 ,井 网 系 数 也 就 越大 。(2) 水 驱 波 及 系 数 不 仅 与 水 油 比 、 渗 透 率 变 异 系数 和 流 度 比 有 关 ,还 与 井 网 及 裂 缝 组 合 有 关 。 当 注 采方 向 与 裂 缝 方 向 平 行 时 ,波 及 系 数 较 小 ;与 裂 缝 垂 直时 ,波 及 系 数 较 大 ;水 驱 方 向 数 越 多 ,波 及 系 数 越 大 。(3) 低 渗 透 油 藏 驱 油 效 率 除 与 储 层 渗 透 率 有 关 ,还 与 驱 动 压 力 梯 度 有 关 。 储 层 渗 透 率 越 高 ,驱 油 效 率越 大 ,驱 动 压 力 梯 度 越 大 ,驱 油 效 率 越 高 。(4) 低 渗 透 油 藏 启 动 压 力 梯 度 的 存 在 使 有 效 驱 动的 油 藏 砂 体 规 模 变 小 ,常 规 水 驱 采 收 率 计 算 方 法 难 以适 应 其 油 藏 地 质 特 点 ,必 然 造 成 计 算 上 的 误 差 。 而 新方 法 计 算 的 采 收 率 更 加 符 合 低 渗 透 油 藏 的 实 际 。参 考 文 献[ 1 ]   王 俊 魁 ,万 军 ,高 树 棠 . 油 气 藏 工 程 方 法 研 究 与 应 用 [ M ] . 北 京 :石油 工 业 出 版 社 ,1998 :193145 2 ]   宋 付 权 ,刘 慈 群 . 低 渗 透 油 藏 水 驱 采 收 率 影 响 因 素 分 析 [J ] . 大 庆石 油 地 质 与 开 发 ,2000 ,19 (2) :303 ]   黄 延 章 . 低 渗 透 油 层 渗 流 机 理 [ M ] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1998 :83135 4 ]   齐 与 峰 . 砂 岩 油 田 注 水 开 发 合 理 井 网 研 究 中 的 几 个 理 论 问 题 [J ] 学 报 ,1990 ,11 (4) :51 5 ]   李 莉 ,韩 德 金 ,周 锡 生 . 大 庆 外 围 低 渗 透 油 田 开 发 技 术 研 究 [J ] . 大庆 石 油 勘 探 与 开 发 ,2004 ,23 (5) :86 6 ]   孙 庆 和 ,何 玺 ,李 长 禄 . 特 低 渗 透 储 层 微 裂 缝 特 征 及 对 注 水 开 发 效果 的 影 响 [J ] . 石 油 学 报 ,2000 ,21 (4) ,53 7 ]   丁 云 宏 ,陈 作 ,曾 斌 ,等 . 渗 透 率 各 向 异 性 的 低 渗 透 油 藏 开 发 井 网研 究 [J ] . 石 油 学 报 ,2002 ,23 (2) :64 8 ]   王 俊 魁 ,孟 宪 君 ,鲁 建 中 . 裂 缝 性 油 藏 水 驱 油 机 理 与 注 水 开 发 方 法[J ] . 大 庆 石 油 勘 探 与 开 发 ,1997 ,16 (1) :35收 稿 日 期 2005 改 回 日 期 2005 编 辑   孟 伟 铭 )
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