各向异性油藏渗流理论与开发方法(2011-12-27二教101研究生科技进展课讲座)

石油大学(北京)各向异性油藏渗流理论与开发方法刘月田中国石油大学(北京)2011.12.27石油大学(北京)目录第一章各向异性油藏概念第二章各向异性油藏渗流及产能分析第三章各向异性油藏注水开发井网分析与设计第四章各向异性油藏水平井开发分析与设计第五章实际各向异性油藏开发设计简介第六章结束语石油大学(北京)第一章各向异性油藏概念1.1定义渗透率具有方向性的油藏叫做各向异性油藏，或各向异性渗透率介质油藏。kxkxkyky二维各向异性渗透率kxkxkykykzkz三维各向异性渗透率石油大学(北京)1.2成因分类各向异性油藏有两大类。一类是沉积作用形成的,称为沉积各向异性油藏。古水流方向k║k║k┴k┴沉积作用形成的渗透率各向异性k║古河道k┴石油大学(北京)k║k║k┴k┴裂缝造成的渗透率各向异性一般来说，裂缝各向异性强度(k║/k┴)比沉积各向异性强度要大得多。各向异性油藏分布极为广泛。另一类是裂缝作用造成的,称为裂缝各向异性油藏。石油大学(北京)1.3各向异性与非均质1．各向异性指的是介质在同一点处不同方向上的性质不同，非均质指的是两个不同点处的性质不同kxkxkykykxkx′各向异性非均质2．非均质可以通过对空间取平均来消除，各向异性则不能。例如一个非均质裂缝油藏，平均来看，裂缝方向有一个渗透率值，垂直于裂缝方向有另一个渗透率值。xykkxxkk石油大学(北京)各向异性渗透率是一个二阶张量，包含九个元素。1.4各向异性渗透率的数学表述各向异性渗透率为对称张量，其中只有六个元素为独立参数，Kxy=Kyx,Kyz=Kzy,Kzx=Kxz。即：表示油藏中一点的渗透率需要六个参数。KKKKKKKKKzzzyzxyzyyyxxzxyxxKKKKzyx0000000K在主轴坐标系下各向异性渗透率张量为对角线形式。其中非零元素为渗透率主值。kx=ky=kz时为各向同性张量。石油大学(北京)第二章各向异性油藏渗流与产能分析2.1基本渗流特点渗流速度方向一般情况下不与压力梯度保持一致；渗流速度大小随压力梯度大小和方向两者发生变化。VykykxkxVVxO-▽xP-▽yP-▽Pky石油大学(北京)2.2广义达西公式PKV1kkkkkkkkkzzzyzxyzyyyxxzxyxxKkkkzyx0000000K)zPkyPkxP(kμV)zPkyPkxP(kμV)zPkyPkxP(kμVzzzyzxzyzyyyxyxzxyxxx111zPkμVyPkμVxPkμVzzyyxx111任意坐标系下主轴坐标系下石油大学(北京)2222222222220xxxyxzyxyyyzzxzyzzPPPkkkxxyxzPPPkkkyxyyzPPPkkkzxzyz2222220xyzPPPkkkxyz2.3基本渗流方程任意坐标系下主轴坐标系下石油大学(北京)2.4基本处理方法—坐标变换方程变换：,)()()(:)()()()(:2121121131211211211yxyxzyxzyxkkkkkyykkxxkkkkkkzzkkyykkxx二维；，三维2222221110PPPkxyz，渗透率变换公式：2222220xyzPPPkkkxyz石油大学(北京)2.5单口井流动压力分布等价各向同性油藏一口井渗流流动(r1,θ1)石油大学(北京)各向异性油藏一口井渗流流动(r,θ)产量公式weweRRμ)Pπkh(PQln2各向同性：yxkkk各向异性：weweRRμ)Pπkh(PQln2yxyxwweekkkkkRRRR/2/1sin/cos22，）（石油大学(北京)2.6两口井流动B(xB,yB)A(xA,yA)αDkxkxkyky两口生产井各向同性:各向异性：weweDRRμ)Pπkh(PQ2ln2weweRDRμ)Pkh(PπQ2ln222sin/cosDD石油大学(北京)一注一采井各向同性:各向异性：wweRDμ)Pπkh(PQln2wweRDμ)Pπkh(PQln2石油大学(北京)第三章各向异性油藏注水开发井网分析与设计3.1各向异性渗透率对井网的破坏与重组作用石油大学(北京)109876543210k┴k║k║k┴α各向异性油藏井网石油大学(北京)109413256870等价各向同性油藏井网石油大学(北京)109876543210k┴k║k║k┴α各向异性油藏井网石油大学(北京)2160534等价各向同性油藏井网石油大学(北京)3.2混沌效应初始条件的过分敏感性在确定的规则下产生的不确定运动过程.——Lorenz《混沌的本质》3.3走出混沌——理论与实践的握手共同的结论：各向异性渗透率主轴与井排方向平行渗透率主轴——裂缝方向、古水流方向；井排方向——同一注采单元内任意两井连线石油大学(北京)3.4注水开发井网的设计与调整da五点井网(正方形井网)d’a’kxkxkyky石油大学(北京)da七点井网(六边形井网)d’a’kxkxkyky石油大学(北京)设计与调整理论公式：4141)kk(dd,)kk(aaxyyx石油大学(北京)矩形单元井网（优化井网）正方形单元井网菱形单元井网直井井网优化kxkxkyky石油大学(北京)优化井网见水时各井网饱和度分布图正方形单元井网菱形单元井网矩形单元井网（优化井网）石油大学(北京)优化井网见水时各井网流线分布图正方形单元井网菱形单元井网矩形单元井网（优化井网）石油大学(北京)二十年开采过程含水率与采出程度关系曲线含水率采出程度石油大学(北京)4.1一口水平井的渗流分析4.1.1水平井的方位第四章各向异性油藏水平井开发分析与设计αkxkxKyKyhakz石油大学(北京)4.1.2流场分布附图各向异性油藏水平井流动流线与等压线分布Beta=(Kx/ky)1/2石油大学(北京)附图各向异性油藏水平井流动流线与等压线分布Beta=(Kx/ky)1/2石油大学(北京)附图各向异性油藏水平井流动流线与等压线分布Beta=(Kx/ky)1/2石油大学(北京)附图各向异性油藏水平井流动流线与等压线分布Beta=(Kx/ky)1/2石油大学(北京)4.1.3各向异性油藏水平井产能变化表1不同参数下的产液指数)((weppkhQJyxzxewkkkklrhdmrmlmh32,110,2,1.0,150,50，0o90o12345123450o11.6871.3631.2071.1081.0371.6871.1460.9250.7980.71322.1921.7771.5791.4551.3672.1921.5381.2621.1010.99232.4261.9661.7481.6121.5162.4261.7381.4421.2681.14942.5432.0581.8291.6871.5872.5431.8481.5461.3661.24452.5992.1011.8651.7201.6172.5991.9101.6071.4261.30245o11.6871.6781.7561.8521.9581.6871.3611.2171.1231.05422.1922.2722.4392.6152.7952.1921.8951.7581.6581.57832.4262.5892.8323.0743.3132.4262.2072.1082.0251.95242.5432.7713.0753.3703.6572.5432.4042.3512.2952.23652.5992.8793.2313.5683.8932.5992.5322.5272.5002.45990o11.6871.8702.0352.2092.3981.6871.4841.3451.2451.17022.1922.5702.8633.1453.4372.1922.0981.9681.8561.76432.4262.9653.3643.7304.0992.4262.4752.3892.2912.20042.5433.2073.6914.1264.5552.5432.7252.6952.6222.54252.5993.3613.9144.4054.8822.5992.8982.9262.8832.820321e石油大学(北京)4.2水平井网的特点和设计方法4.2.1特点跟直井井网相比复杂程度成倍增加:（1）水平井网需考虑渗透率主方向、井排方向和水平井段方向三者之间的两两匹配关系，直井只有渗透率主方向和井排方向的关系；（2）水平井网需考虑井距、排距和水平井段长度的两两匹配关系，直井只有井距和排距的关系。石油大学(北京)4.2.2井网设计：方向和尺度（1）渗透率主方向、井排方向和水平井段方向三者之间呈两两平行或垂直关系；（2）水平井段跟井距的比值与各向同性井网相同。kxkxkyky石油大学(北京)4.2.2井网设计：方向和尺度（1）渗透率主方向、井排方向和水平井段方向三者之间呈两两平行或垂直关系；（2）水平井段跟井距的比值与各向同性井网相同。石油大学(北京)4.3水平井网渗流分析石油大学(北京)表2各向异性油藏不同参数下水平井网开发指标水平井段长度突破点到水平井端距离渗透率各向异性参数β=yxkkL(米)L/a产液指数khΔpμQs(米)s/l面积扫油系数E(%)750.250.57116.00.21370.761500.500.65519.50.13066.112250.750.69615.00.06760.5513001.000.7150.000.00056.95750.500.50418.00.24079.561500.500.57925.50.17080.042250.750.61322.90.10279.3823001.000.6280.000.00077.98750.250.40218.60.24889.711500.500.45926.50.17790.182250.750.48428.00.12490.0543001.000.4950.000.00089.32石油大学(北京)矩形单元井筒与裂缝垂直井网（优化井网）矩形单元井筒与裂缝平行井网菱形单元井筒与裂缝垂直井网菱形单元井筒与裂缝平行井网直井—水平井井网优化kxkxkyky石油大学(北京)菱形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝垂直井网正方形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝平行井网kxkxkyky石油大学(北京)优化井网见水时各井网饱和度分布图矩形单元井筒与裂缝垂直井网（优化井网）矩形单元井筒与裂缝平行井网菱形单元井筒与裂缝垂直井网菱形单元井筒与裂缝平行井网石油大学(北京)菱形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝垂直井网正方形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝平行井网石油大学(北京)优化井网见水时各井网流线分布图矩形单元井筒与裂缝垂直井网（优化井网）矩形单元井筒与裂缝平行井网菱形单元井筒与裂缝垂直井网菱形单元井筒与裂缝平行井网石油大学(北京)菱形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝垂直井网正方形单元井筒与裂缝呈45度井网正方形单元井筒与裂缝平行井网石油大学(北京)二十年开采过程含水率与采出程度关系曲线含水率采出程度石油大学(北京)5.1实际各向异性油藏特征—非均质第五章实际各向异性油藏开发设计k║古河道k┴k║k║k┴k┴石油大学(北京)一、实验室测定方法(沉积各向异性)（1）原理：5.2各向异性油藏渗透率的确定（2）实验装置如图片所示。（3）