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油藏注采比计算方法综述

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油藏 注采比 计算方法 综述
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o.5 009 石油化工应用 28卷第5期 2009年8月 油藏注采比计算方法综述 屈斌学 (延长油田股份有限公司子长采油厂,陕西子长717300) 摘要:确定水驱开发油藏合理注采比是现代油藏管理的重要任务之一。水驱开发油藏的注采比是否合理直接影响着 油藏地层压力保持水平及生产能力。通过大量调研,总结了前人确定油藏合理注采比的各种方法。矿场统计法、物质 平衡法、注采比与水油比法、气油比与注采比法、考虑合理流压界限、合理采油速度、合理含水率的注采比法、不同井网 条件下注采比与地层压力法、多元回归法、细论述了每种方法的推导过程,对油田确定合 理注采比具有一定的理论指导意义和实用价值。 关键词:注采比;物质平衡;水油比;多元回归;水率 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1673—5285(2009)05—0007—05 注采比是表征油田注水开发过程中注采平衡状 况,反映产液量、注水量与地层压力之间联系的一个综 合性指标,是规划和设计油田注水量的重要依据。同 时,也是注水开发油田配产配注的一项重要指标。合理 的注采比是保持合理的地层压力,从而使油田具有旺 盛的产液、产油能力,降低无效能耗,并取得较高原油 采收率的重要保证。所以,根据油田实际地质特点与开 发状况,有的放矢地调节注采比,对地层压力水平进行 能动地控制,是实现整个开发注采系统最优化的一个 重要方面。 1确定油田合理注采比的方法 1.1矿场统计法[ 油藏合理的注采比,通常主要根据油田在注水开 发过程中的动态资料来确定当前或阶段注采比。即根 据阶段注采比与压力恢复速度之间的关系确定。 1.2物质平衡法[21.2.1应用物质平衡原理,确定压力恢复速度与注采 比、注水量的变化关系根据物质平衡原理得: 生一丝 ! P。P。 +( 一 ) (1) 在地层压力变化保持在允许的范围内,可把地层 原油体积系数看作一个常数,即B。 ,由式(1)对时 间求导后得: 誓)+ 【 一 J 由 =i; =Q 得: = 8T~ —3) 由式(3)解得年压力恢复速度为: =☆ 一 1] ㈩ 在考虑到油田无效注水等因素的影响,地下年注 采液量差和年压力恢复速度的关系为: =b (5) 一萃 一 ㈦ 式中:Ⅳ。_地质储量,104 t;Ⅳ 累积产油量,10 t;尸卜一 原始地层压力,目前地层压力,p。一地面 脱气原油密度,小数; 一油层综合压缩系数,小数; 既一原始原油体积系数,小数; 目前原油体积系 数; 地层水体积系数; 】『累积注水量,104m ; 一累积产水量,104m ; 一与地质储量、岩石及地下流 体Q,,—地下年注采液量差,104 t/a; 1.2.2应用物质-?定压力变化与注采比、采 液量的变化关系 对于弹性一7据注采比 收稿日期:2009—05—15 作者简介:屈斌学,男(1967一),陕西延安人,工程师,在延长油田股份有限公司子长采油厂就职。 8 石油化工应用2009年 第28卷 半衡原理: W L—W — J△尸 (7) (K~=p+ ) 7式两边对时间进行微分得: 8) ————.————=_一..—.— ... 一— ..———— 一^一 l ‘』 u/ 注采比可表示为: = 9) 则: ×d 10) 口£ 口 对于定态水驱,有:Q = dW e= 。△P (11) 得, (1一愀 ×(12) 令 _ dW 12)式经整理积分得: △ +(衅 /K,)t(13) 当时,,(△ 一 ×e ‘一D (14) 脒 (15) 设某一阶段内无效注水比例为S,则有: (1 则: =吉一 16) 式中: 104m ; 厂一累积产液量, 广累积注水量, 累积产水量,~104m ; /8 钵积系数; 一累积采油量, g] Q 单位时间内的水侵量, 厂弹性产率,a/ a/ 1.2.3应用物质平衡方程确定压力恢复速度与注采比 之间的关系 综合考虑油层流体和油层岩石的弹性变 化,以物质平衡方程式为基础,可以导出注采比与地层 压力恢复涑度的关系: 誓= (17 dl v o+由s c 令 : 18) w) (19) 20) 对以上公式进行整理得: 珊誓一缶(21) 式中: Q 一分男 『产糖溢水量 水量,Q 、液量,m ; C 地层油的压缩系数; 地层水的压缩系数; 数; 数; 一孑; Js ; 时刻地下水饱和度,%; B 一地层水的体积系数; 一地层油的体制系数; 1.2定压力恢复速度和注采 比、含水率之间的关系 假定油田压力处于饱和压力 之上开采,根据物质平衡方法得: ^ 。+ 22) 对上式进行求导: 譬鼬譬B B~=23) 令譬:g。 =24) (24)式变形为:q。Bo+~=。 令(q。+q )/ =g /(q。+人上式得: 巫: C 一 式中: 、 、 厂_分别为累积产油量、累积产水 量、累积注水量,0%; 。、 、 原油体积系数、原始原油体积系 数、水体积系数; e—综合压缩系数; 口 油产量,t/d; 第5期 屈斌学油藏注采比计算方法综述 9 口 厂水产量,m3/d; 9 厂注水量,m3/d; . _含水率; 麟一注采比; 1.3注采比与水油比关系法[61 注水开发砂岩油田的注采比可用下式表达: ( —F)=C+DⅣ尸 (2 6) 定义注采比的关系式为: —— L—一 (2;7) f/3__o+\ / 对(26)式的两端求导数,整理后连同(26)式代入(27) 式得:2. 3D—C~O~ (2=旦一驱特征曲线的直线方程为: + ) + (29) 由 29 式变换得: : 。 由(29)式变换得:Ⅳp=——— (30) 将(30)式代入(28)式,经过一系列推导、整理得: G—W—(31) P~+c= 如 ) 式中: 厂_累积注水量,104m ; 一累积产油量,104m ; G,D, 拟合系数; 脚一注采比,无因此; 油比,无因此; —地层油体积系数,无因此; 因此; G、 合系数。 1.4考虑气体地下亏空时气油比与注采比的关系法[11 随着地层压力下降,特别是低于饱和压力后,必然 造成气窜或地层脱气,考虑气体地下亏空时,注采比与 气油比的关系为: = +瓦( R,/(i) x 2) 式中: 气体体积系数,小数; R 广一溶解气油比,m3/t; 尺 生产气油比,m3/t; .疗一含水率,%; 一换算系数; 1.5考虑合理流压界限、合理采油速度、合理含水率 的注采比的计算方法[71 由陈元千《利用不同实用单位制表示的油藏工程 常用公式》一文中写到,注水量通用表达式: 9 监 (33) 』l —E) 由注采比定义式得:_ 一 (34) g。f M 由采油速度定义式得: 35) 将(33)(35)代人(34)式得: ! !(36、 o 专+.s )~+ 注采比预测公式为:脓:GR f )(37) 将(36)式和(37)式相乘,整理得注采比受多因素控制 的预测公 …。 ( ) 38, 式中: 一有效厚度; p 一注水井井底流压; 一井底半径; 口 井日注水量; 表皮系数; 4、一注采比; q 井日产油量; 毋一地层油体积系数; 一地面油密度; R。。 一水油比; 一采注井数比; 10 石油化工应用2009年 第28卷 一采油速度; 0一采油井数; 卜年生产天数; Ⅳ、 、毋一经验系数; 1.6不同井网条件下注采比与地层压力法.6.1单一井网下注采比与油井地层压力的关系在 传统物质平衡方程式基础上,考虑到油、水井地层压力 的差别,推导出描述累积注采比与油井地层压力的关 系式: 一 = (~39) 年注采比与油井地层压力年变化关系式: ,= (脚 J)Q t一( (4o) 累积注采比与年注采比的关系: +[Q 式中:∑积产液量,m ; —油井地层压力,辟一原始地层压力,一水或油区体积,m ; 西一油层孔隙度; l~成反比的有关参数; 一描述区块间窜流能力参数; 艘 年注采比; £一第.6.2多套井网下区块注采比与油井地层压力关系 =∑等 愀 式中:Ⅳ厂_第; 一第Q 第 第厅一区块地层压力,脚厂区块注采比; 1.7多元回归法『9、1德富、殷代印等人综合研究注采井数比、注采比 对采液量、地层压力和综合含水率的影响,把注水井 数、采油井数、水井流动压力、油井流动压力、注采比作 为控制变量,即独立变量,而地层压力、综合含水率、采 液指数、吸水指数作为状态变量,即随时间控制变量而 变化的变量。在建立目标函数和约束条件后,对该模型 优化求解。在满足约束条件的情况下,求出最大累积采 油量。此时的注采井数比和注采比即是合理的注采井 数比和注采比。 袁迎中、张烈辉等人根据注采比与产液量、含水 率、地层压力、累积注采比以及累积产液量之间存在的 关系,建立了一个基于多元线性回归分析法的注采比 预测模型并提出了相应的检验标准,实际应用结果表 明模型预测精度较高,符合实际注采比的变化规律,能 够满足统计检验以及水驱规律的检验。 1.8 袁爱武等人应用。他们在用三层网络结构,将影响注采比变化的年产液量、综合含水 率、总压差、累积产液量和累积注采比等主要因素作为 年注采比作为网路输出,输人 层为5个神经元,输出层为1个神经元,最后计算出油 田的合理注采比。 2结论与认识 合理注采比是注水开发油田的一项重要的动态指 标。对于油田每个开发阶段的注采比都需要进行认真 的研究,以便有效地指导油田的注水开发调整工作。对 于前人提出的8种计算方法,应该结合实际情况认真 分析采用哪种方法更适合于具体的油田。在此,认为: 1矿场统计法和物质平衡方法是计算油藏注采 比的一种常用的方法。然而,由于实际注采比受多种因 素的影响,多数情况下,用物质平衡方法所要求的条件 难以达到。所计算的结果误差较大。因此,可以用实际 资料拟合出上述物质平衡法的关系,达到求解合理注 采比的目的。 2无论是矿场统计法还是物质平衡法,通常对注 采比的预测限于注采比与地层压力的近似线性关系。 注采比与水油比法从注采比与水油比的关系来方面来 考虑注采比的计算。 3与其它方法相比,多元回归方法能从影响注采 比的多个因素出发来建立符合某个油田的具体模型, 从而预测的注采比的精度比较高。然而,在建立模型 时,多元回归法比较复杂。 4在计算油藏注采比时,可以不拘于用一种方法 (下转第17页) 第5期 程 涛等城市天然气管网选材应用及其防腐 17 加大一次投资,以减少投运后管道的日常维修工作量。 4结语 在城市燃气领域,甚至整个燃气领域,钢管都发挥 了不可替代的重要作用。但是,也必须看到由于在设 计、施工和维护管理等方面的工作还存在一定问题,导 致燃气管道寿命较短,实际输气能力与设计值相差较 大,发生爆管、漏气等事故,浪费国家物资,妨碍社会稳 定,影响城市正常建设和市民日常生活,甚至威胁人民 生命和财产的安全。 当然,发生以上问题有其他客观因素的影响,但专 业工程技术人员也应当负有一定责任。通过的合理设 计、文明施工、细心维护、规范管理,再配合政府部门、 生产厂家和广大市民的共同努力,我国的城市燃气事 业必定会得到更广泛、更健康的发展。 参考文献: 工技术工艺与验收规范实用手 册[M】,北京科大出版社,2005. [2]2 吴创明.天然气球罐与管道选材的探讨[J].煤气与热力, 2004,24(9):510—514. [3】段常贵主编.燃气输配(第三版)【M】.北京:中国建筑工业出 版社.2001. [4]蒋浩,李昌兵,卢成刚,等.城镇高压燃气焊接钢管的选用[J]. 煤气与热力,2004,24(5):267—268. [5】严铭卿.城市天然气输配工程的初步设计与审查[气与 热力,2004,24(1):33—36. [6】田再强,袁秀鹏,王芷芳.土壤对埋地钢管腐蚀的勘测与分 析『气与热力,2004,24(4):231(上接第来确定。可以通过几种方法来确定油藏的注采比。将几 种方法进行比较,得出符合实际注采比的值。 参考文献: 【1]袁昭、张云杰,等.鄯善油田中含水期合理注采比研究与应 用洋石油,2007.25(4).54—56. [2】李程彤,刘性全.萨南开发区水驱高含水后期合理注采比 的确定方法研究大庆石油地质与开发,2006.25(4): 54—56. 【3]刘学峰,赵玉欣等.油田开发中后期合理注采比确定方法[J]. 河南油田.2000,(2). 俊德、姜洪福、冯效树.萨中地区合理注采比研究[J】.油气 地质与采收率,2001,8(2). 【5】 罗承建,徐华义,李留仁.地层压力水平和注采比与含水率的定量 关系叨.西安石油学报,1999,33_34. 【6]钟德康.注采比变化规律及矿场应用[J].石油勘探与开发, 1997,24(6):65—68; 【7】钟德康,周锡生,李艳华.多因素调控的注采比模型与应用 『J].大庆石油地质与开发,2002,21(2). [8】郑俊德、姜洪福、冯效树.萨中地区合理注采比研究[J].油气 地质与采收率,2001,8(2). 『91 钱德富、殷代印.确定区块合理注采井数比、合理注采比的 数学模型及应用大庆石油地质与开发,1994,13(4). 【1O]袁迎中,张烈辉、何磊、王健.注采比多元回归分析及合理 注采比的确定[J].石油天然气学报,2008,30(1). [11】袁爱武,郑晓松,于洪波.应用人工神经网络预测油田注采 比【J】.大庆石油地质与开发,2005,24(2). (上接第参考文献: [1】栾玉湖.绿色修井技术的研究与应用[气田环境保护, 2003,13(4):15【2】 肖天桥,薛发生.井下作业清洁生产的影响因素及综合治理 措施[J].油气田环境保护,2006,16(2):12【3】王平,崔淑红.石油企业实现清洁生产之管见[J].石油科技 论坛,2007,(5):68—72. [4】陈志雄,孟文勇.浅析石油井下作业清洁生产措施[J].安全 与环境工程,2003,):22—24.
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