§3—5_油气采收率的测算

§3—5油气采收率的测算•油气可采储量的计算问题，实际上是一个预测油气采收率的问题。因为油气可采储量就等于油气地质储量乘以石油的采收率•率，其计算公式为：•公式中：-------采收率，小数；•-------地质储量，104tRQNEREN油气采收率的测算•石油采收率是一个比较难于确定的参数，但它的重要性又是十分突出的：不能准确地预测已发现油气田的采收率，就等于不知道能够获得的开采量和经济效益，这显然关系到企业的生产运作和国民经济的总体安排。由此可见，油气采收率测算的极端重要性。一、概述•1．油气采收率概念•采收率的中文含义是明确的，它是指“采获的比率”、“采收到的百分比”。许多行业都使用采收率这一概念。石油行业中所指的采收率当然是指石油或天然气的“采获比率”。它定义为：•式中：为油藏的最终采油量；N为油气地质储量100%RQENQ概述•采收率是油田开发的重要概念和主要开发指标。它鲜明地刻画出油田开发的水平和效益。油田开发的主要目标就是获取尽可能高的油气采收率。•2．油气采收率的一般水平•石油采收率一般在10％—45％左右。其中注水开发油田高者在35％---45%上下；中等者25％—35％左右；差的15％—25％或更低。概述•不适宜注水的稀油油藏，除有较强的气顶驱者采收率较高，可达30％上下以外，其采收率一般较低，多数在10％—20％左右。一些非均质性特别严重的油藏，如火山岩油藏、变质岩油藏、泥质岩油藏等，其采收率一般都低，多数在8％—15％左右，即使注水也难以有效提高其采收率。概述•注蒸汽开发的稠油油藏，由于开采手段的强烈和开发井距一般很小(稠油流动性差，井距不能大，一般100—200m，稀油开发井距一般300—500m)，采收率一般可达35％—55％上下。•气藏天然气的采收率较高，好的可达80％—90％，中等者60％—80％，差的在60％以下。•这说明，石油的采收率一般不高，到开采结束时地下油层中仍有大量石油无法采出。概述•3．油气采收率的影响因素•石油开采是一个复杂的系统工程，制约和影响油气采收率的因素甚多，这些因素可以归为两个方面：地质因素和人为因素。它们的情况如下。•(1)地质因素概述•①储层物性：国内外大量资料表明，储层渗透率高低对油气采收率影响很大。高渗透油藏采收率较高，低渗透油藏采收率很低。我国大港油田研究发现：原油地下粘度小于11mPas，水驱控制储量高于70％的油藏，油层渗透率的对数值与最终采收率有很好的线性关系，随渗透率的增加，采收率随之增加。概述•②油层非均质性：研究表明，油层连续性和渗透率的空间变化性是影响注水波及体积的两个基本因素。油层连续性差、砂体分布局限的油层其井网控制程度必然较低，注水采收率不高；非均质性严重的油层，其注水波及体积和水驱效率都低，一些火山岩变质岩油藏和裂缝型碳酸盐岩油藏，都是由于裂缝发育，非均质性严重导致采收率严重偏低。我国油田开发实践表明，在其它条件相同的情况下，油层非均质性影响采收率在10％以上。概述•③油层润湿性和粘土矿物敏感性：油层岩石的润湿性直接影响水驱油效率，多种资料表明，亲水油层采收率较亲油油层高10％以上。粘土矿物的敏感性将严重影响注水开发过程中油层渗透率变化，从而影响注水开发效果和最终采收率。概述•④原油粘度：原油粘度严重影响石油采收率，它直接影响原油的流动性和水驱效率。同为稀油(地下粘度小于100mPa·s)：高粘油(100—20mPa·s)就比低粘油(5mpa·s以下)的采收率大约下降二成以上。概述•⑤油层厚度：油层厚度对油气采收率的影响是明显的，原因主要在于注入水的重力作用(油水密度差异明显)导致厚油层下部水洗较好而中、上部水洗差，从而导致厚油层剖面动用程度降低，最终采收率较薄油层为低。尤其渗透率剖面变化较大的厚油层，如正韵律厚油层的采收率一般要比反韵律厚油层低2---3成。概述•(2)开发技术水平•①开发层系组合划分：在多油层条件下，恰当地划分组合开发层系，是获取良好开发效果的关键。一般来说，开发层系划分越细，一套开发层系内的油层数越少，油层的剖面动用程度就越高，油气采收率也越高。但油田开发在获取较高采收率的同时，还要兼顾开发投入和经济效益，因此，开发层系也不能划得过细。概述•②井网井距适应性：开发选用的井网井距是否适合油藏的地质条件，是获取高的采收率和好的经济效益的又一关键。一般来说，井距越小，油层平面动用程度越高，油气采收率也越高。但油田开发必须兼顾开发投入和经济效益，因此，就有一个合理井距和井网井距适应性的问题。概述•③开发战略与策略：开发战略与策略是否适合其地质条件，是否合理科学，是该油藏开发成败的又一关键。比如，注水时机的选择、注采强度的设计、调水配注的合理性、采油速度设计、压力水平的保持、开发调整的设计与实施情况、剩余油研究与提高采收率工作的水平等，都是严重影响最终采收率的重要因素。概述•④技术工艺措施水平：油水井注采措施的合理性，所采用的技术工艺水平，也是影响油气采收率的重要因素。如油井投产时的压裂酸化措施、注水井投注措施，油水井在生产过程中的压裂、酸化、转抽、检泵、增产、增注措施，以及抽油技术、堵水技术等等。这些技术工艺措施的合理性与成功率，都会影响油气的采收率。二、原油采收率的测算方法•原油采收率是计算可采储量的一项必不可少的参数，然而也是较难确定的参数，需要用多种不同的方法进行测算，然后通过分析比较选定较为合理的原油采收率值。常用的采收率测算方法有：驱动类型估算法、经验公式法、岩心分析法、产量预测法、驱替特征曲线法和类比法。原油采收率的测算方法•1．根据油藏驱动类型估算采收率•杨通佑等在《石油及天然气储量计算方法》(石油工业出版社，1990)一书中认为：国内外不同驱动类型油藏原油最终采收率经验值为：•水压驱动30％---50％；•气顶驱动20％—40％；•溶解气驱10％—20％；•重力驱动10％---20％。原油采收率的测算方法•他们认为：在勘探阶段，资料很少的情况下，根据油藏的地质条件和原油性质，以及油藏驱动类型，在上述经验值范围内，确定采收率估计值。••我们通过实践检验认为，上述方法实在太粗，问题太大，不宜采用。其问题表现在：原油采收率的测算方法•①重力驱动几乎不可能取得高达10％甚至5％以上的采收率；一些稠油油藏依靠原始能量进行冷抽时，可能取得百分之几甚至10％左右的采收率，但主要贡献是弹性能量和溶解气能量，重力在其中的作用十分有限。原油采收率的测算方法•②水压驱动、气顶驱动和溶解气驱油藏的采收率同样受很多因素影响，其采收率大大低于上述数值的油藏实例也不是少数。国内注水采收率低于30％的油藏已有不少，溶解气驱采收率低于10％的也非个别。故此，上述数值仅供参考。原油采收率的测算方法•2．相关经验公式法•收集开发结束或临近结束的各类油田的实际采收率资料，分别对主要油藏类型研究影响采收率的各项因素，选择其中的主要影响因素研究其对采收率的影响程度，据此回归建立具有统计规律的数学关系式，就成为测算油气采收率的经验公式。自上世纪50年代以来，国内外学者都根据各自收集的资料陆续建立了不少的经验公式，对油气采收率的测算起到重要的作用。原油采收率的测算方法•(1)我国的经验公式•1)童宪章公式•1978年，我国学者童宪章根据实际油田开发资料的研究和统计理论，推导出有关水驱曲线的规律，并进而将水驱曲线的关系式和油藏流体性质、油层物性联系起来，推导出确定水驱油藏原油采收率的经验公式如下：原油采收率的测算方法•式中：-------油的相对渗透率，小数•-------水的相对渗透率，小数•-------地层原油粘度，mpa·s•-------地层水粘度，mpa·s。0.2270.133loglogrooRrwwKEKroKrwKow原油采收率的测算方法•上式的优点是简单，而且易于理解。式中两个主要因素，一是油水粘度比，很容易测定；另一个因素是油、水相对渗透率比值，可以根据相对渗透率曲线求得。、•2)国家储办公式•1985年我国石油专业储量委员会，利用美国和前苏联公布的109个油藏和我国114个水驱砂岩油藏资料进行了多元回归分析，发现影响采收率的主要因素有两个：油层渗透率和原油地下粘度，回归得出相关经验公式；如下：原油采收率的测算方法•为了检验国内外相关经验公式对我国油田的适用性，选择了我国开发时间较长且资料比较多的23个油田进行测算和比较，发现美国和前苏联的经验公式的计算结果普遍偏高，而我国的上述经验公式的计算结果与各油田标定的采收率值吻合较好。0.131621.4289ROKE原油采收率的测算方法•3、岩心实验确定采收率•用岩心实验确定石油采收率，有三种方法。第一种是用岩心进行水驱油试验确定出驱油效率，再应用油田实际资料确定注水波及系数，由此计算出油藏注水采收率；第二种是应用常规取心分析确定水驱采收率；第三种是钻取注水开发到中、后期油层的实际岩心，分析其残余油饱和度，由此确定油田注水采收率。原油采收率的测算方法•(1)岩心水驻油实验法•用岩心进行室内水驱油实验，是测定油藏水驱油效率的基本方法之一。实验中可直接采用从油层中取出的岩心做实验，也可以用人造岩心做实验。实验的步骤如下：•①选取油层有代表性的岩心样品，洗净烘干，测定其孔隙度与渗透率。原油采收率的测算方法•②将洗净烘干的岩样饱和地层水，计量进入岩心中的水量；然后用真实原油(或模拟油)进行油驱水，直到驱出的液体己不含水，即岩心中已无可动水，计量存留在岩样中的油量和驱出的水量，从而在岩心中建立起束缚水饱和度与原始含油饱和度。这时岩样中的束缚水饱和度为：wiS原油采收率的测算方法•公式中：-------束缚水饱和度，小数；•-------岩心中饱和的总水量，•-------从岩心中驱出的水量，2WLWwiWLQQSQwiSWLQ2WQ原油采收率的测算方法•③对上述岩样进行水驱油实验，直到洗出的液体己不含油，即岩样中已无可动油时结束。计量驱出的油量后，实验结束。•④水驱效率计算：应用上述实验取得的数据，可以计算出该岩心样品的水驱油效率。计算方法如下：原油采收率的测算方法•在水驱油结束以后，该岩心样品中的残余油饱和度为：•该岩心样品的水驱油效率()为：•公式中：-------水驱油效率，小数；•-------驱出的油量，•-------岩样中的总油量，orS121OOorOQQSQDE21ODOQEQDE2OQ1OQ原油采收率的测算方法•⑤水驱采收率：水驱油实验计算出的水驱油效率，一般高达60％—80％左右，实际油藏的水驱采收率远低于这一数值。原因主要有两点：一是该实验是在室内对岩心进行充分水洗后得出的数据，实验水洗的用水量数十倍于该岩样的孔隙体积，而实际油藏注水远低于这一注水量倍数。二是由于实际油藏的井距远大于实验岩心尺寸，岩心室内水洗的波及体积可达100％，而实际油藏注水波及体积不可能达到100％。原油采收率的测算方法•实际油藏的采收率可按下式计算：•式中：-------采收率，小数；•-------体积波及系数，小数；•-------面积波及系数，小数；•-------厚度波及系数，小数。RDDDDDEEVEAhREDVDADh原油采收率的测算方法•一般而论，实际油藏注水开发的平面波及系数一般只有0.8—0.9左右，其厚度波及系数一般只在0.7左右。因此，如果某实际油藏的岩心水驱油效率为0.7，则其注水开发的最终采收率仅为：•可见，依据岩心水驱油实验可以大体确定储层的注水采收率。0.70.90.744%RE原油采收率的测算方法•(2)分析常规岩心残余油饱和度法•取心过程中，钻井液对岩心的冲洗作用，与注水开发油田时注入水的驱油过程相似。可以认为钻井液冲洗后的岩心残余油饱和度，与水驱后油藏的残余油饱和度相当。因此只需要分析常规取心的残余油饱和度就能求出油藏注水开发时的驱油效率。即oiorDoiSSES原油采收率的测算方法•式中：-------校正系数，其余符号同前。•原始含油饱和度的