油藏工程基础.pptx

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1、 油藏动态分析方法的任务：研究油藏投入开采以后的变化规律，寻找控制这些变化的因素，并且运用这些规律来调整和完善油藏的开发方案，使之取得最好的开发效果。油藏动态监测与分析采用的主要方法 试井及试井分析 油藏井间示踪剂监测与分析 生产测井技术 物质平衡方法 产量递减分析 水驱特征曲线分析 油藏数值模拟动态监测方法动态分析方法第1页/共51页2第五章 油藏物质平衡方法 物质平衡方法所需的基础资料及物性参数油藏物质平衡方程建立油藏水侵 油藏物质平衡方程的应用油藏物质平衡方程的评述第2页/共51页3第五章 油藏物质平衡方法油藏物质平衡方法的基本原理是将油藏看成体积不变的容器。油藏开发过程中的某一时刻，采

2、出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储量。零维：指将研究对象-油藏-作为整体来处理，描述油藏动态的指标代表的是油藏的平均指标。油藏物质平衡方法依赖地质资料较少，对于断块、岩性和裂缝油藏等目前尚难准确地确定其含油面积、地层厚度以及其它地质参数变化规律的油藏，运用物质平衡方法研究时，能避免某些复杂地质因素给储量计算和动态分析带来的困难，从而获得较满意的结果。物质平衡方法具有原理简单，运算容易，便于掌握等优点，因此有较广泛的用途。第3页/共51页45-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数一、物质平衡方法所需要的基础资料 1油藏原始压力数据；2地层压力，油、气、水的产量，气油比及含水率

3、等动态变化资料；3通过探井的高压物性取样和PVT分析工作，确定油藏的饱和压力，还应该确定地层原油的体积系数和天然气的溶解度随地层压力的变化以及气体组分、地层油比重、地层水比重、地层油粘度、气体粘度、地层原油的压缩系数等；第4页/共51页55-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数一、物质平衡方法所需要的基础资料 4通过实验确定或参考国内外有关资料确定地层水和储集层岩石的压缩系数；5通过实验确定油、气、水相对渗透率数据；6还应确定以下地质数据：原始地质储量（N）；含气区体积与含油区体积之比（m）；束缚水饱和度（Swi）；孔隙度等。第5页/共51页65-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参

4、数二、物质平衡方法所需要的物性参数 1.地层油的压缩系数 地层原油压缩系数(compresibility)的定义是：单位体积地层油在压力改变一个单位时的体积变化率。2.地层水的压缩系数 地层水的压缩系数受压力、温度、溶解的天然气量大小和水中含盐量的影响。第6页/共51页75-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数 3.地层岩石的压缩系数 含油地层的压缩系数的定义为单位岩石体积在压力变化一个单位时孔隙体积的变化率，即：或定义为：压力每变化一个单位时，含有单位孔隙体积岩石的孔隙体积变化率。其关系为：第7页/共51页85-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数

5、二、物质平衡方法所需要的物性参数 4.综合压缩系数 其物理意义为：压力下降一兆帕以后总共能从含地层油为一单位的地层中驱出多少油来，等于：若定义为：压力下降一兆帕以后总共能从单位体积岩石中驱出多少油来，则：其关系为：第8页/共51页95-15-1物质平衡方法所需基础资料及物性参数二、物质平衡方法所需要的物性参数 5.地层油的体积系数 原油体积系数等于一立方米地面脱气原油在地层压力和温度下溶解有一定量气体的原油体积（m3/m3）。即：当地层压力高于饱和压力时：6.地层油的两相体积系数 在某一地层条件下（P2.5MPa3010302102一般大于2%可达1.5%2%可达1%1.5%多数达不到1%天然

6、能量驱动能力分级第17页/共51页185-2 5-2 油藏物质平衡方程建立三、油藏物质平衡方程分析 2.天然能量分析 驱动指数：各种液体的膨胀量占总采出液量（油、气、水的总量）的百分比，可用来判别各种天然能量在驱动中所起作用的大小。物质平衡方程变形为：方程两边同除以F即可得各种天然能量的驱动指数。第18页/共51页195-2 5-2 油藏物质平衡方程建立四、油藏物质平衡方程的简化 1.封闭弹性驱动油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：2.弹性水压驱动油藏：3.溶解气驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：第19页/共51页205-2 5-2 油藏物质平衡方程建立四、油藏物质平衡方程的简化 4.

7、气顶驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：5.天然水、溶解气驱油藏：第20页/共51页215-3 5-3 油藏水侵 供水区：很多油藏的边界经常局部或全部的受含水层所包围，这些含水层叫做供水区；油藏在开采过程中，随着原油和天然气的采出，油藏内部的地层压力下降，并逐步向外部天然水域传播，引起天然水域内的地层水和岩石的弹性膨胀，在天然水域和油藏部分的地层压差作用下，形成天然水域对油藏的水侵；天然水驱油藏的剖面图和俯视图 第21页/共51页225-3 5-3 油藏水侵 利用物质平衡法进行动态预测时，必须先确定油藏水侵的变化；油藏水侵规律主要取决于：供水区的大小、活跃程度、及供水区是否有露头等。油藏水

8、侵规律求解的方法：把油藏看成一口打在水域中，本身又有弹性能量的“扩大井”，各种水侵量的公式来源于这口扩大井的刚性或弹性渗流问题的解。天然水驱油藏的剖面图和俯视图 第22页/共51页235-3 5-3 油藏水侵 一、与时间无关的油藏水侵 1.使用条件：油藏的天然水域比较小，油藏开采所引起的地层压力下降可以很快波及到整个天然水域的范围。此时，天然水域的累积水侵量与时间无关。2.水侵规律 供水区油藏式中 天然水域的地层孔隙体积，m3；油藏的地层压降，MPa。第23页/共51页245-3 5-3 油藏水侵 二、定态水侵 1.使用条件：油藏有着充足的边水连续补给，因采油速度不高而使油区的压降能够保持相对

9、稳定时，此时水侵速度与采出速度相等,相应水侵为定态水侵。2.水侵规律 水侵速度：水侵量：或：供水区油藏第24页/共51页255-3 5-3 油藏水侵 二、定态水侵 3.水侵系数的计算 研究边水的活动规律，主要是求出水侵系数，因为水侵系数的大小表示了边水的活跃程度。先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量。作水侵量与时间关系曲线，地层压力稳定时关系曲线应为直线，直线斜率即为水侵速度qe值。由下式即可求水侵系数：第25页/共51页265-3 5-3 油藏水侵 三、准定态水侵 1.使用条件：油藏有充足的边水供给，即供水区的压力稳定，但油藏压力还未达到稳定状态，可把这个压力变化阶段看作是无数稳定状态的连

10、续变化。2.水侵规律 水侵速度：水侵量：3.水侵系数的计算 先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量，以We为纵坐标，以 为横坐标作图，直线的斜率就是水侵系数K2。准定状态水侵压力变化曲线第26页/共51页275-3 5-3 油藏水侵 四、修正准定态水侵 1.使用条件：与含油区相比，供水区很大；油层产生的压力降不断向外传播，使流动阻力增大，因而边水侵入速度减小，水侵系数变小。2.水侵规律 水侵速度：水侵量：供水区油藏第27页/共51页285-3 5-3 油藏水侵 五、非定态水侵 1.使用条件：油藏发生水侵的原因主要是供水区岩石和流体弹性作用时的水侵。2.水侵规律 可由封闭地层弹性不稳定渗流数学模

11、型求解得无量纲水侵量，然后由下式计算水侵量：式中：B-水侵系数，压力每降低1MPa时靠边水区弹性能驱入油藏中水的体积，m3/Mpa；-油藏水侵角系数，。供水区油藏第28页/共51页295-3 5-3 油藏水侵 五、非定态水侵 -无因次水侵量函数，可由无因次时间 和无因次半径 查表确定，-阶段压力降。3.水侵系数的计算 对于弹性水压驱动油藏的物质平衡方程，若为非定态水侵，则有：整理得：第29页/共51页305-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏 1.计算弹性产率 物质平衡方程改写成如下形式：式中：K1为弹性产率，它表示单位地层压降下的产量（m3/Mpa）。可以用来衡量油田弹性能

12、量的大小。2.确定弹性阶段累积产油量或采出程度 总的弹性采油量为：总的弹性采收率为：第30页/共51页315-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏 3.预测油藏动态 当地质储量、综合压缩系数已知时，便可对NP和P这两个参数进行预测。4.判断油藏密封性 若油藏密封，为直线，否则会弯曲，表示有边水入侵或流体外流。5.求油藏地质储量 由物质平衡方程：以 为纵坐标，以 为横坐标，得一直线，其斜率即为N。第31页/共51页325-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用二、溶解气驱油藏（一）计算或核定地质储量N 物质平衡方程改写成如下形式：生产动态资料作图，直线斜率即为N。（二）计算采出程度（

13、三）预测油藏动态 三个动态参数：累积采油量、压力和生产气油比。溶解气驱油藏气油比变化曲线第32页/共51页335-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态 预测油藏动态所使用的基本方程：1物质平衡方程改写为：2瞬时气油比方程 3任一时刻油藏内原油饱和度方程 第33页/共51页345-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态 动态预测的步骤（试凑法）：输入基本数据选择一个未来的油藏压力Pi假设一个Npi值用物质平衡方程计算阶段产气量Gmbi用气油比方程计算阶段产气量Ggori比较Ggori和Gmbi值并调整Npi值，直到Ggori和Gmbi

14、相等第34页/共51页355-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用三、气顶驱油藏（一）计算地质储量N和气顶气储量G 将物质平衡方程改写为：将 代入上式整理得：等式两边同除以 ：第35页/共51页365-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用三、气顶驱油藏（二）计算采出程度（三）判断气顶的大小 将物质平衡方程改写为：（四）预测油藏动态 确定气顶大小的图解法第36页/共51页375-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(一)确定弹性产率 将物质平衡方程改写为：开发初期，边水入侵速度小，可忽略不计，有：则过原点作总压降亏空体积关系曲线的切线，其斜率即为弹性产率。(二)计算边水的入侵量 总

15、压降亏空体积关系曲线第37页/共51页385-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(三)判断含水区大小 若油藏水侵为非定态水侵，将物质平衡方程改写为：(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测 采液速度一定，油藏压力如何变化。第38页/共51页395-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测 预测关系式的导出 将物质平衡方程变形为：上式对时间求导得：该式的物理意义为：水侵速度=采液速度注水速度 弹性产率压力变化速度第39页/共51页405-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏

16、动态预测 若油藏为稳定状态水侵时，则上式可写成：方程变形为：分离变量积分：注采比采液速度第40页/共51页415-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测 当采液速度一定时，积分得：采液速度一定，给定一个注采比，可求出不同时间下的总压降。预测关系式的分析 1.压力恢复速度与K2/K1有关。K2/K1表示边水能量与油层本身弹性能量的比，K2/K1大，压力恢复快，意味着边水能较快地供给地层以弥补亏空，反之K2/K1小，压力恢复比较慢。第41页/共51页425-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏

17、动态预测 2.当t时，则：总压降不变，称做稳定压降，大小取决于 。3.定态水侵情况下，注采比越小，稳定压降越大。如果注采平衡，稳定压降为零，即最终地层压力可以恢复到原始地层压力。如果注采比大于1，则稳定压降可为负值，这表示地层压力最终将恢复并超过原始地层压力。4.采液速度一定时，要保持某个总压降，则有一个对应的注采比，称之为稳定注采比：第42页/共51页435-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测 应用实例 某未饱和油藏，有活跃的边水，原始地层压力52.0MPa，饱和压力14.76MPa，该油藏是1988年开始采油，天然驱动开采，生产四

18、年开始注水，在整个开采过程中注入量都低于采出量。该油藏的Bo=1.2开发数据列于下表。试求：（1）计算压力稳定阶段（1993年到1996年）及压力不稳定阶段（1997年到2001年）的水侵系数K2。（2）若目前总压降为Pi=1.9MPa，采液速度为每年100104m3，注采比为0.9，求其压力恢复速度。第43页/共51页某油藏开发数据表时间(a)累积产水量(104m3)累积产油量(104 m3)累积注水量(104m3)总压降(MPa)1988016.6700.81989045.0002.01990092.9203.519910127.0804.319921.0155.8310.004.7199

19、32.5216.2546.005.219944.2310.6775.005.5199510.5400.42110.005.3199622.0474.17132.005.3199735.0548.33165.004.8199843.5602.08190.003.8199955.0659.92225.003.3200062.5704.75248.002.7200173.0730.50270.001.9第44页/共51页求解过程计算亏空体积F=NPBo+WP-Wi绘出总压降亏空体积的关系曲线 求弹性产率K1 求水侵量 求水侵系数 定态水侵：作水侵量随时间变化曲线，曲线斜率为水侵速度qe 油藏总压降-

20、亏空体积曲线水侵量与时间关系曲线 第45页/共51页求解过程预测总压降的变化 准定态水侵：计算各时刻的 制成曲线，斜率为K2计算稳定压力降 油藏压力恢复曲线 第46页/共51页475-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用五、综合驱动油藏 主要用来预测油藏动态,预测油藏动态所用的基本方程为：（一）物质平衡方程（二）任一时刻油藏内原油饱和度方程 油、气、水在地层中的分布第47页/共51页485-4 5-4 油藏物质平衡方程的应用五、综合驱动油藏 （三）瞬时气油比方程 第48页/共51页495-5 5-5 油藏物质平衡方程的评述一、物质平衡方程的主要用途 1.确定油气藏的原始储量；2.判断油藏驱动类型

21、，计算驱动指数；3.计算油藏水侵量；4.预测油藏动态，包括产油量、压力、气油比等动态指标；5.计算油藏各阶段采出程度和最终采收率。二、物质平衡方法的误差分析 1.生产数据（油、气、水的计量）；2.压力数据（平均地层压力的确定）；3.与压力有关的原油参数的确定。第49页/共51页505-5 5-5 油藏物质平衡方程的评述三、使用物质平衡方法时的主要注意事项 1.注意所取资料的准确可靠，以及高压物性参数的代表性；2.高压物性参数必须进行误差处理和匀整化，常用的方法是最小二乘法；3.天然水驱油藏，须选择符合实际的水侵表达式；4.物质平衡计算的结果最好采用列表法，便于检查和发现问题；5.注意把物质平衡方法的计算结果与用其它方法计算结果加以比较对照，相互补充，以提高我们对油藏动、静态认识的准确性。第50页/共51页51感谢您的观看！第51页/共51页