201一维不稳定驱替姜汉桥油藏工程

石油工程学院油藏工程原理与方法ReservoirEngineeringPrinciplesandMethods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)时的含水率上升值阶段末含水率-阶段初含水率含水上升率=阶段末采出程度-阶段初采出程度5注水利用率–注入水存留于地下的百分数累积注水量－累积产水量注水利用率=累积注水量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内容提要一．分流量方程二．恒速注水开发指标计算三．恒压注水开发指标计算四．前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系五．具有可流动初始饱和度下的水驱动态六．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𝜇𝑜、𝜇𝒘,密度𝜌𝑜、𝜌𝒘。求解出口端面的含水率变化？xA(x)g1.分流量方程11sinroooookkApqgx对于油相：towqqqsinr对于水相：rooor令为油的流度令为水的流度1)sinsintowoot－（－wwtqfq(1)owtqfq12水占总液量的分数称为含水率𝑓𝑤1)sinsintowoot－（－11()()sinttcwowoowqqpfgAAx－两式相减：()sin()cwoo13cowpppxxxsin1co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。()sin()cwoo140ccwwppsxsxsin(1)co1）水油流度水油流度:与粘度、含水饱和度有关2）毛管力Swx毛管力存在使分流量增加,Sw=Swc时𝛛𝒑𝒄𝝏𝒙最大，其它较小可忽略pcSw,rorwowowkkkk15𝑓𝑤𝑆𝑤sin(1)co3)重力作用与地层倾角𝛼的范围不同重力差起的作用不同低部位注水，高部位采油02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。17sin1co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：sin(1)co不考虑重力时：()()()rsin(1)wowwotAgfq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：()1()()()1()r201fwSw01krokrwSw0分流量方程的应用：1)确定水驱油前缘含水饱和度21SwfwSwcSwf𝑓𝑤𝑓=𝑓𝑤(𝑆𝑤𝑓)'()()wwfwwfwfwcfSfSSS含水率曲线上过点(𝑆𝑤𝑓,𝑓𝑤𝒇)切线，恰好经过点(𝑆𝑤𝑐,0)过𝑆𝑤𝑐点作𝑓𝑤—𝑆𝑤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𝑆𝑤𝑓，对应的含水率即为𝑓𝑤(𝑆𝑤𝑓)。0wfwfwcfSS'1()wwfwwcfSSS'1()wwcwwfSSfS或含水率曲线上过点(𝑆𝑤𝑓,𝑓𝑤𝒇)切线，恰好经过点(𝑆𝑤,1)'10()wwfwwcfSSS所以可由作图法求见水前𝑆𝑤过𝑆𝑤𝑐点作𝑓𝑤—𝑆𝑤曲线的切线，并延长，与𝑓𝑤=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𝑆𝑤。SwfwSwcD(𝑆𝑤,1)𝑆𝑤Swf222)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。21wwcwcSSRS23SwfwSwc𝑬(𝑆𝑤2,1)𝑆𝑤2𝑓𝑤𝟐=𝑓𝑤(𝑆𝑤2)𝑫过𝑆𝑤2点作𝑓𝑤—𝑆𝑤曲线的切线，并延长，与𝑓𝑤=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𝑆𝑤2。'2221()()含水率曲线上过点(𝑆𝑤𝟐,𝑓𝑤𝟐)切线，恰好经过点(𝑆𝑤,1)𝑺𝒘𝟐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：'()twwqdxfSdtA()wfwftwSwSqfdxdtAS()wwtwSwSqfdxdtAS油水前缘任意饱和度面24内容提要一．分流量方程二．恒速注水开发指标计算三．恒压注水开发指标计算四．前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系五．具有可流动初始饱和度下的水驱动态六．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油水水驱前沿等饱和度面见水见水前，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？1Sw1Swf0x1xfxSw1Sw1Sw20x1x2xSw1见水前动态地下体积28𝑊𝑖=𝑁𝑝=𝑞𝑖×𝑡=𝑞𝑜×𝑡=𝑞𝑡×𝑡𝑡~𝑥𝑓𝑞𝑖=𝑞𝑜=𝑞𝑡𝑞𝑤=0,𝑓𝑤=0,𝑊𝑝=0Sw1Swfx1xfxSw𝑆𝑤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？ipfwwciWNAxSSqt关键是求解油水两相区的平均含水饱和度291Sw1Swf0x1xfxSwwS'1wfwwfwffSSfSwfwSwcSwf𝑓𝑤𝑓=𝑓𝑤(𝑆𝑤𝑓)()piifwwcwwcNWqtAxSSALSS注采区域内平均含水饱和度（整个地层）()wfwcfwSSAxSALxAL累产油量：1Sw1Swf0x1xfxSw()ffwwcwcfwwcwcxxSSSLLxSSSL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。311Sw1Swf0x1xfxSw'pitwfNALtqqf见水0''tfwiiwfAxfxqdttAqf见水时间由xf=L时见水，则恒速注水2、见水后动态tiqqwiwqqfiiWqtwpwcSNALS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？(1)oiwqqfpipWqtN321Sw1Sw20x1x2xSw(1)(1)wwcwcpwcwcwALSSSNRNASLSS22'2(1)＋33SwfwSwc𝑬(𝑆𝑤,1)𝑆𝑤2𝑓𝑤𝟐=𝑓𝑤(𝑆𝑤2)𝑫1Sw1Sw20x1x2xSw•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。'21iiiwWqtALQALfpwwcNALSS对应任意出口端饱和度的时间：'2iiiwWALtqqf34(1)wwcwcSSRS'21()wwifSQ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()()()r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37𝑆𝑤𝑓=0.469𝑆𝑤=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。382'22(1)()|2'1=()|wwiiwwSSWQALfS()()()r21wwcwcSSRS内容提要一．分流量方程二．恒速注水开发指标计算三．恒压差注水开发指标计算四．前缘推进方程的恒速解与恒压解的关系五．具有可流动初始饱和度下的水驱动态六．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，