石油工程概论 第五章 油藏动态分析方法

第五章油藏开发动态分析方法油田动态分析的目的：认识油田开采过程中开发指标的变化规律油田动态分析的方法：试井分析方法、物质平衡方法、经验方法和数值模拟方法。完善开发方案或对原方案进行调整检验开发方案的合理性获得较好的开发效果动态分析的主要内容：①通过油田生产实际情况不断加深对油藏的认识，核实和补充各项基础资料，进一步落实地质储量；②分析分区及分层的油气水饱和度和压力分布规律；③分析影响油藏最终采收率的各种因素；④预测油藏动态，提出进一步提高油藏开发效果的合理措施。第一节试井分析方法试井：为确定油井的生产能力和研究油层参数及地下动态而进行的专门测试工作。稳定试井(系统试井)不稳定试井在几个不同稳定工作制度下取得油井的生产数据来研究油层和油井的生产特征；需要测得产量、压力以及含砂、含水、气油比等资料。通过改变油井工作制度，测得井底压力的变化资料，以不稳定渗流理论为基础来反求油层参数，研究油层和油井特征。目前不稳定试井方法应用比较广泛，它可以确定油层参数、研究油井不完善程度及判断增产措施效果、推算地层压力、确定油层边界和估算泄油区内的原油储量。进一步完善了常规试井分析方法，提高了整个测试资料解释的可靠性。(1)常规试井分析方法(2)现代试井分析方法起步早，发展完善，且简单易用；①以分析中、晚期资料为主，要求测试时间长；②实测井底压力和对应时间在半对数坐标系中出现直线段，直线段的起点难以确定；③难以分析早期资料，不能取得井筒附近的信息。优点：缺点：试井资料的处理方法无因次距离：一、基本概念（1）无因次量无因次压力：无因次时间：无因次井筒存储系数：aPPBqKhPwfiDtrCKtwtD27.3thrCCCwtD22wDrrr（2）表皮效应与表皮系数表皮效应：地层受到损害或改善，井筒附近地层渗透率发生变化的现象。aPBqKhSsS值为正S值为零井底附近地层因污染渗透率下降S值为负采用增产措施后，井底附近的渗透率提高不完善井超完善井理想状况表皮系数：完善井（3）井筒存储效应与井筒存储系数在压力恢复试井中，由于井筒内的气体和液体的可压缩性，油井关井时，地层中的液体继续流入井内，并压缩井筒流体的现象。续流：井筒存储：在压降试井中，油井一开井，首先流出井筒的是原先压缩的流体，而地层流体不流入井筒的现象续流和井筒存储对压力曲线的影响是等效的，均表现为压力曲线直线段滞后井筒存储效应井筒存储系数新井或油井关井时间较长，地层中压力分布稳定后，油井以定产量进行生产，获取井底压力随时间变化规律的试井方法。二、常规试井分析方法1、压降试井:图5-3压降试井的产量和压力随时间变化曲线图5-4压降分析半对数曲线直线的斜率为：KhBqm310121.2②在半对数直线段取一点，已知时间和对应压力可求表皮系数S。①已知斜率可求地层流动系数Kh/μ和渗透率K；应用在油井以定产量生产一定时间后，突然关井测量井底压力随时间的变化曲线的试井方法（2）压力恢复试井图5－5压力恢复试井的产量和井底压力历史假定油井产量为q，生产时间T后关井，关井后地层液体立即停止向井内流动(即砂层面关井)，地层压力重新分布，压力的变化过程满足弹性不稳定渗流规律。关井后井底压力变化规律弹性不稳定渗流基本方程tttKhBqPtPpiwlg10121.23－②外推直线段至纵坐标,可以直接推算原始地层压力；①已知斜率可求地层流动系数Kh/μ和渗透率K；应用迭加原理井底压力与成直线关系tttplg图5－6Horner曲线KhBqm310121.2斜率③求断层距离。目前一般采用现代试井分析软件计算分析。三、现代试井分析方法(课本p47)现代试井分析方法的重要手段之一是图版拟合。通过图版拟合，可以得到关于油藏及油井类型、流动阶段等方面的信息，还可以算出K、S、C等参数。自学第二节经验方法经验方法来源于对生产规律的分析与总结。它要求系统观察油藏生产动态，详细收集生产数据，通过分析与研究油田生产规律，主要是产量、压力和含水等指标的变化规律。一、油田产量递减规律及其应用图5－10油田产量变化曲线油气田开发的基本模式产量上升阶段产量稳定阶段产量递减阶段油田经过稳产期后，产量将以某种规律递减，产量的递减速度通常用递减率表示。1、递减率单位时间的产量变化率，或单位时间内产量递减的百分数npkqdNdqdtdqqa11图5－11递减率定义示意图a——产量递减率；n——递减指数；k——比例常数；2、产量递减规律分类(1)指数递减Consta(2)双曲递减1n∞niiQQaa1(3)调和递减n=1niiQQaa1不同油田的产量递减规律不同，表现在其初始递减率ai和递减指数n不同，而主要取决于n。应用产量递减规律可以预测未来的产量指标和可采储量。二、水驱特征曲线分析注水或天然水侵油田的开发，在无水采油期结束后，油田将长期处于含水期的开采，且采水率将逐步上升，这是影响油田稳产的重要因素。1、水驱油田含水采油期的划分(5)特高含水采油期：含水率90%。(1)无水采油期：含水率2%。(2)低含水采油期：含水率2%～20%。(3)中含水采油期：含水率20%～75%。(4)高含水采油期：含水率75%～90%。注水开采油田可划分为四个阶段：•第一阶段：建设投产、产量上升阶段，不含水至低含水（25%）阶段；工作措施是需要注水的油田，及时注水，分层注水。•第二阶段：油田稳产，中含水（25%~75%）阶段；工作措施是前期需要放大生产压差，提高产液量，进行油井增产措施；后期是换大泵，调整井网，钻加密井。•第三阶段：产量递减，高含水（75%~90%）阶段；工作措施是油井堵水，注水井堵大孔道，控水稳油。•第四阶段：缓慢递减，特高含水（90%）阶段；工作措施是控水稳油，维持生产所必需要的井下作业措施。注水开采油田的简要开采过程2、水驱曲线图5－17水驱曲线bWaNpplglg（1）预测油田生产过程中的含水率、产油量、产水亮、累积产油量以及采出程度等与开发时间的关系；（2）预测油藏最终采收率。根据开发过程中的实际生产动态资料和必要的油气水分析资料预测各种驱动类型油气田的地质储量、油气开采速度、油藏压力变化、天然水侵量和油气采收率等。第三节物质平衡分析方法基本原理：将油藏看成体积不变的容器，油藏开发到某一时刻，采出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储量。主要用途：②油藏温度在开发过程中保持不变，油藏动态仅与压力有关。基本假设条件：①油气水三相之间在任一压力下均能瞬间达到平衡；原油体积变化(DVO)＋气体体积变化(DVG)＋孔隙体积变化(DVR)＋水体积变化(DVW)＝0根据物质平衡的基本原理综合驱动油藏剖面示意图(1)油藏压力为P时原油体积的变化opoiBNNNBDVO(2)油藏压力为P时气体体积的变化gspppsigioioiBRNNRNNRBmNBmNBDVG(3)油藏压力为P时孔隙体积的变化PCVVPCVVDVRpppppp(4)油藏压力为P时水体积的变化PCSVBWBWBWPCSVBWBWBWSVSVDVPBCSCSSmBBBmBBRRBBBWBWBWBRRBNNoipoiwoiwigigigoigssioiowpwiwegspop11物质平衡方程通式：不同驱动类型物质平衡方程可根据通式导出。动态预测物质平衡方程的应用：天然能量分析计算地质储量计算水侵量物质平衡的局限性：生产数据压力数据与压力有关的参数(完)影响计算精度