油藏动态分析与动态预测方法

油田动态分析和动态预测方法为什么进行油藏的动态分析？目的：方法：理论方法：B-L方法、物质平衡、数值模拟、渗流力学经验方法：产量变化规律、含水变化、采收率计算……步骤：历史拟合动态预测校正完善研究掌握油藏的动态变化规律；寻找影响油田动态变化的因素，为开发调整提供依据和方法。油藏动态分析的三个阶段：历史拟合：利用已生产的开发资料，再现油田已开发的历程；动态预测：将拟合建立的动态描述方法用于规划和预报以后的生产，并对调整措施提供帮助；校正和完善：将预测指标和实际生产资料进行对比，校正和完善动态变化规律。一、采油过程中油层性质的变化油田投入开发后，特别是在注水开发作用下，储集层的物理性质将发生一定的变化，诸如岩石表面润湿性的转变，岩石孔隙结构及流体性质的变化，以及油层温度、压力场的分布等，这些物理性质的变化，控制着油水的运动规律和剩余油的分布状态，研究这些变化对正确制定高含水期开采技术，方案调整及提高最终采收率，都有普遍的指导意义。1、油层岩石表面润湿性的变化影响润湿性的因素主要有：岩石矿物成份，岩石表面的光滑度，油水性质的差异及流体饱和度等。在开发过程中随着地层含水饱和度的增加油藏岩石逐渐由亲油向亲水转变，或者说其亲水性在逐渐增加，这对于油田开发应该说是比较有利的。油藏动态变化的特征2、油层孔隙结构的变化在注水开发过程中大多数地层由于注水的冲刷，岩石孔隙间的粘土矿物，胶结物被部分带出，使岩石表面变得干净，部分喉道被打开，迂回度降低，结构系数减少，岩石渗透率增加。这一方面使K值增加，部分死孔隙打开，有利于改善开发效果，但另一方面出砂现象严重，影响油田正常生产。对部分油藏由于粘土遇水膨胀，在注水开发过程中，使部分活喉道可能会变成死油道，一方面降低产能，另一方面还会降低采收率。3、油层温度的变化对注水开发油田，其油层温度在一定范围一定程度上会有所下降，从而影响开发效果。（1）改变了地层原油和水的粘度及其粘度比。（2）改变了岩石的选择润湿性，同时也改变了油水相对渗透率和残余油饱和度。（3）改变了原油的流变学性质，如原油发生流动的初始压力梯度。4、油层压力的变化油田开发过程中油层平均压力的变化与累积注采比的变化是相关一致的，它符合物质平衡方程（宏观）。但其平面和纵向的分布特征是具有一定规律的，它也取决于平面、纵向的注采对应关系和相应的注采强度。二、开发过程中油水分布规律油田开发过程中，油、水在油层中的运动是驱动力、重力、毛管力和粘滞力共同作用的结果，但由于油田地质特征的不同，主要是油层非均质的不同，各种力的作用程度就有差别，因此，各种不同类型油层的油水分布特征也不同。1、油层内部纵向上油水分布特点（1）正韵律油层底部水淹型、水淹厚度小。（2）反韵律油层，水淹厚度大，开采效果好。（3）复合韵律均匀层，水淹厚度较大，开发效果比较好。2、油层平面上的油水分布受岩性，注采强度，注采井网类型和方式，断层及生产历史等诸多因素影响。3、层间油水分布特征注采对应状况，渗透率级差及分注率等因素控制。1、油井生产能力的变化规律（1）采油指数的变化以平面径向流为例，其采油指数表达式为：开发过程中↓,↑,故↓，同时油井作业措施也会改变值，比如压裂酸化可使增加（为负值）（2）采液指数变化规律其数学表达式为：有的区块无因次采液指数是递增的，但有的区块会出现无因次采液指数先下降后上升的变化特点，这样当无因次采液指数下降到一定值以后就必须采取提液措施，以增大生产压差来祢补产能下降的不足，使油田产量不致于下降太厉害。krrhJln2kJJJS)(/ln2wrwrwwfRLLkkrrkhPpqJRrwrOLLKKJJJ三、主要开发指标的变化规律2、含水上升规律根据童宪章院士导出的水驱曲线，公式：可得任何油田的含水率总体上都呈上升趋势的，且与采出程度间呈一定的定量关系3、产量变化规律将在后面章节中详细讨论。69.1)(5.71lgmwwRRffR主要内容油藏动态监测方法开发层系、井网和注水方式的适应性分析物质平衡原理及应用产量变化规律及预测方法含水率变化规律及预测方法采收率预测方法水驱油藏合理压力水平测算方法注水开发油田存水率与水驱指数分析油藏井网密度计算与评价第一节油藏动态监测方法一、压力监测二、产吸剖面监测三、示踪监测四、油水运动状况监测一、压力监测1、测压方法1）.直接测压法直接测压法是指选用合适的测压仪器(主要为各种压力计)下入井底，直接测取关井后的恢复压力值。2）.间接计算法(1)利用压力恢复数据求油井平均地层压力。MBH法Dietz方法一、压力监测(2)用井筒液面计算法。(3)油井生产资料计算法。利用油井生产数据如两种工作制度下油井的稳定产量和流压或油井生产指示曲线等在适当的条件下也可计算油层压力。gsoSpHHP01.0gfofpHHp01.0qPwf一、压力监测2、压力监测结果的分析（1）油层压力的保持水平油田投产后，油层能量消耗，产生压力降。注水补充能量，可使油层压力回升。所以，目前油层压力保持的水平，直接反映了注采两方面的平衡状态和目前油层水驱油的能量状态。一般要求油层压力高于饱和压力，即尽量避免原油中溶解气在油层中脱出，由于气体的流动而抑制油的流动。但也并不是油层压力保持得越高越好。如果注水使油层压力高于岩石破裂压力，则会产生新的裂缝或使原微裂缝进一步开启，也可能使油水过渡带附近原油外流损失，也会产生油套管损坏变形等问题。实际上，油层压力的保持水平，应考虑多种因素，根据本油田的实际情况来决定。一、压力监测（2）单井及井组剖面压力监测结果分析单井压力分析是分析油井生产动态的主要内容之一，同时它也是区块、乃至全油田动态分析的基础。地层中的流体正是在地层压力与井底流动压力这个生产压差作用下流入井筒或喷出地表，并决定着地层中储量的动用状况和油井的生产能力。故分析、掌握地下油层压力非常重要。实际分析中，通常都要掌握油层压力、井底流压随时间的变化，并与油井产量、含水与时间的变化情况，与油井工作制度的变化、各种生产措施(包括周围油井、注水井)的实施等进行综合对比分析，随时掌握油层压力及其生产状况。在多层合采油井中，还必须及时掌握各分层的压力状况，即掌握单井压力剖面特征，帮助认识和分析各层的能量状况、储量动用情况。对已注水开发的油藏，还可以分析注采层位对应关系，注采平衡关系，并指导油田开发调整。一、压力监测（3）区块油层压力监测结果分析由于油层自身的非均质性和各油、水井的采出与注入强度的不同，故油层各处的压力分布也是不均一的。①分析油层地质特征。各区块的油层地质特征不同，反映在等压图上的特征也不同。在弹性水压驱动油田内，渗透性好、采油多的区域压力较低，采油少的区域压力较高；渗透性和连通性较好的油层，等压线的分布常常是均匀的、连续不断的，且多形成平行线族；岩相变化大的油层等压图上会出现许多眼睛状的小圈，存在高渗透的透镜体时，会出现高压圈，高渗透层中夹有低渗透镜体时，会出现低压圈；在封闭断层附近，断层两侧的等压线分布规律差别很大，有的根本连不过去，有不渗透边界存在的地区，等压线梯度变化很大。一、压力监测②求区块平均地层压力。③分析地下流体动态。油层的压力分布特征直接控制着其中流体的运动状况。一般的规律是：采油多的区域压力低，注水多的区域压力高；沿压力梯度大的方向，是流体的主流动方向；等压图上形成的以注水井为起点的高压舌，也指示了有水舌突进的方向和区域；等压线均匀并大体与等高线平行的区域，注入水一般均匀推进等。在分析地下流体运动状况的基础上，就可指导我们进行合理的注采方案调整。二、产吸剖面监测1.吸水剖面的测量与分析（1）吸水剖面的测量方法①流量计法。②放射性同位素载体法。③井温法。根据各层位的温度异常的大小及趋近地温的快慢，可以定性地分析判断吸水层和各层的吸水能力。二、产吸剖面监测（2）吸水剖面分析①了解油层吸水状况，分析层间差异，提出改善措施。在掌握注水井中各油层吸水状况的基础上，结合油层的地质及其它条件，可以采取一些改善吸水剖面的具体措施，如中原胡状集油田改合注为分注后增大了吸水层数和吸水厚度。对其它诸如吸水能力差和不吸水的低渗层进行改造，对高含水层实行控制注水，均有改善吸水剖面的作用。②利用吸水剖面推测产出剖面。注水效果反映在油井上，当油层连通性好，注采井间油层对比关系清楚，注采层位对应明确时，一般表现为主吸水层也为主产液层，不吸水层厚度对应不出油层厚度，即吸水与产出剖面有大体一致的对应关系。二、产吸剖面监测(3)影响油层吸水能力的因素分析①油层渗透率。②注水压力和注采井距。③注水时间和油层含水饱和度。在由多个吸水层组成的注水层段内，随着注水时间的增长，主要吸水层的吸水能力越来越高，而吸水差的层吸水性能越来越差，造成吸水剖面愈来愈不均匀。④水质。二、产吸剖面监测2、产液剖面的测量与分析（1）产液剖面的测量方法①找水流量计法。用流量计和含水率计组合使用，用电缆将仪器下到预定测点，测量分层产液量和分层含水率，通常也称为自喷井找水测试。②分采井管柱测试法。这是一种适合于将测试仪下入分采井管柱内，测分层段的日产液量、含水率和地层压力的自喷井测试方法。③环空测试法。在抽油井正常生产情况下，从油套管环形空间起下专用的小直径测试仪器，在套管中测试。④气举测试法。这种方法是将抽油泵起出，下入气举管柱，气举降低流压，然后用自喷井测试仪器进行测试。二、产吸剖面监测（2）产出剖面测试结果分析①分析各层产液、产油、含水状况，了解各油层动用差别，提出调整挖潜的对象和措施。为了反映油层的出油见水程度，可以用油井的产出剖面资料，实际统计产出层数占射开层数百分比、产出厚度占射开厚度百分比(油层动用程度)、见水层数占产出层数百分比、见水厚度占产出厚度百分比等定量参数。②对同一口油井进行定期或不定期多次产出剖面测试，了解产出状况的动态变化，检验和评价措施效果。大庆油田的上万次产出剖面资料分析，可得出如下结论：高渗透、有效厚度大的油层产液量高，中低渗透层产液量低，由于层间干扰，有的差油层甚至不出油；厚油层中只有部分厚度产液，存在未动用厚度。三、示踪剂监测1、示踪剂渗透理论随注入流体的达西渗流示踪剂流动分子扩散-分子运动导致扩散运动对流扩散-浓度差异导致按扩散方向可将其分为：横向扩散-垂直流动方向的扩散纵向扩散-沿流动方向上的扩散三、示踪剂监测2、示踪剂产出曲线的物理模型●示踪剂在均质油藏中的流动◆连续注入后对流动几何形状的影响及产出百分比关系三、示踪剂监测◆段塞注入后对流动几何形状的影响及产出百分比关系三、示踪剂监测●示踪剂在层状非均质油藏中的流动多层示踪剂产出曲线三、示踪剂监测3、多层示踪剂产出曲线的数学模型（1）一维对流扩散方程的建立及求解20022221221ssCCDtvtxCCtCxCxCerfcerfcVD推广到任意形状的管流，有运用变量代换和拉氏变换，得解为：三、示踪剂监测(2)不同井网下的数学模型该式为多层示踪剂产出曲线分析的理论基础42)()(2)(2)(20)()(exp)(')(4dCYVVmkkmkDpDpDbtYamkmk三、示踪剂监测（3）示踪剂产出曲线的计算方法使下列目标函数最小：实测浓度mg/L计算浓度mg/Ln实测点数软件中可采用参数分离的非线性最小二乘法进行优化计算iiniiiCCCCF*12*)(三、示踪剂监测4、示踪剂产出曲线的用途●大孔道及高渗透层的定量描述●为调剖堵水设计提供依据●无效水循环量的定量分析020040060080010001200050100150200250300350时间（d）浓度（dpm/ml）实测曲线拟合曲线四、油水运动状况监测1.检查井取心分析研究油层水淹状况(1)岩心的油水相对渗透性。(2)岩心含油状况(3)含盐量变化。(4)含油(水)饱和度的变化。2.示踪剂测试与水淹层测井法