一种气驱油藏开发动态监测与评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，该方法基于气驱油藏的油气相对渗透率比值表征关系，建立起了气驱油藏气驱特征曲线关系式和开发指标预测关系式，通过引入极限气油比概念、初始条件和边界条件，应用本发明所涉及的新型气驱特征曲线关系式可准确预测出气驱油藏多项关键开发指标，分别为油田动用地质储量、可采储量和标定采收率；同时，还进一步推导建立了无因次气体分流量与采出程度的理论关系图版，利用该理论图版与油田实际无因次气体分流量上升曲线进行比较，可以快速、直观、有效地评价油田开发效果。
【专利说明】一种气驱油藏开发动态监测与评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油开发油藏工程的【技术领域】，尤其涉及一种气驱油藏开发动态监测 与评价方法。
【背景技术】
[0002] 目前，天然气顶驱动能量或人工注气驱开发的油藏，当发生气驱前缘突破时，气驱 油藏中的油气两相渗流规律将会变得十分复杂，而这也将会给气驱油藏的高效开发带来一 系列挑战，为了提高气驱开采阶段油藏整体开发效果，及时准确地预测油田动用地质储量、 包括可采储量及标定采收率在内的多项油田关键开发指标及构建定量化理论图版来评价 油田开发效果以指导后期调整措施的需求也变得越来越迫切，截止目前，国内外很多学者 (Dykstra et al，1950 ;Wright，1958;童宪章，1978;陈元千，1985 ;Lo et al，1990;张金庆， 1998;Roberto and Rodolfo,2004;Chan，2012;Wang et al，2013)先后从不同的角度提出 了众多的经验-半定量的研宄方法对油藏生产动态及开发效果开展预测与评价，例如，美 国学者Wright在1958年研宄采油速度对注水开发油田的影响时，根据实际动态数据建立 了水油比WOR与累积产油量&之间的半对数统计直线，前苏联学者马克西莫夫也在1959 年根据全苏石油科学研宄院的室内水驱油实验数据，则给出了另外一条非常重要的统计曲 线，累积产水量W p与累积产油量\之间的半对数直线关系，中国科学院童宪章院士于1978 年给出了水驱油田开发指标及含水上升率评价的理论图版，业内称之为童氏标准曲线图 版，该方法目前已成为水驱油田开发指标预测及开发效果评价最为重要的方法之一，另外， 中国学者包括陈元千、俞启泰、张金庆针对不同类型的水驱特征曲线统计关系式也先后进 行了较为完整的理论推导，从而为它们赋予了物理上的意义，为后来水驱特征曲线在中国 的发展奠定了坚实的基础，以上方法的应用范围也主要是针对天然水驱或人工注水开发的 油田，而对于开发中主要驱动能量为气顶驱或注气驱油藏而言，应用这些方法会出现较大 偏差甚至完全不适用，目前对于气驱油藏，其生产动态预测一般多采用油藏数值模拟方法， 但该方法的计算精度严重依赖于实际油藏的动、静态资料品质及历史拟合精度，其中静态 资料主要来源于实验测试成果，存在取心成本高、实验效率低、不能连续跟踪且岩心尺度很 难反映油藏尺度的非均质性；动态历史拟合效果也较大程度地受限于人为经验，总之，目前 用于气驱油藏动态分析的各种方法仍具有诸多局限性，还没有出现综合油气相对渗透率曲 线和长期生产动态数据相结合的气驱评价方法和评价体系，因此，研宄气驱油藏油气两相 渗流规律，充分利用起油田长期开发过程中所积累的、丰富地动态生产数据资料，建立一套 成熟的气驱系统评价方法，对于高效开发气驱油田具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，该 方法综合应用包括水动力学、物质平衡方程及渗流力学理论，推导并建立了气驱油藏驱替 特征曲线表达关系式及无因次气体分流量上升曲线评价理论图版，以此来研宄气顶油藏或 注气驱油藏的开采动态，并较好地解决了气驱油藏开采过程中的三个关键问题，首先能建 立起研宄区块的气驱特征曲线；其次能评价油藏目前井网下的气驱动用地质储量；另外能 分析气驱油藏开发效果并预测核心开发指标，包括可采储量及标定采收率等参数，研宄成 果对油田的后续措施调整起到了有力地指导作用，同时，本发明的创新研宄也拓宽了油气 藏工程的研宄范围，对气驱油藏评价方法发展和完善具有较大意义。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0005] 本发明提供一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，该方法基于气驱油藏的油气 相对渗透率比值表征关系，结合物质平衡方程与达西定律，建立起了气驱油藏气驱特征曲 线关系式和开发指标预测关系式，同时，通过引入极限气油比概念、初始条件和边界条件， 推导并绘制了无因次气体分流量与采出程度之间的理论图版，应用气驱特征曲线关系式可 以准确预测油田目前开发井网条件下包括动用地质储量、可采储量和标定采收率等多项关 键开发指标；同时建立无因次气体分流量与采出程度的理论关系图版，利用该理论图版与 油田实际无因次气体分流量上升曲线进行比较，可以快速、直观、有效地评价油田开发效 果。
[0006] 本发明的有益效果是：
[0007] 本发明用以指导油田在中高含气阶段，通过指标计算开发调整和油田产量规划， 综合应用油气相对渗透率曲线、物质平衡方程及达西定律构建了一种气驱油藏开发动态监 测与评价方法，油气相对渗透率曲线是气驱油田油气两相渗流特征的综合反映，同时也反 映了油藏的润湿性、含气上升规律及最终采收率的基本情况，油气相对渗透率曲线还在油 田开发方案编制、油田开采动态预测以及油藏数值模拟中是不可缺少的重要参数，因此，以 油气相对渗透率比值表征关系为基础，结合物质平衡方程及达西定律，推导并建立了一种 新型气驱驱替特征曲线表达关系式，它充分反映了气驱油藏开发过程中流体运动规律，可 直接用于气驱油藏开发指标预测及评价油藏开发效果，研宄成果可有效指导开发措施调 整，从而可以快速、直观、有效地预测油田未来开发效果及最终所能达到的目标采收率。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图Ia为已有技术气驱油田开发动态监测与评价方法的混相驱岩心相渗曲线
[0009] 图Ib为已有技术气驱油田开发动态监测与评价方法的的混相驱岩心相渗k,g/ kro?S /变化曲线
[0010] 图Ic为已有技术气驱油田开发动态监测与评价方法的非混相驱岩心相渗曲线
[0011] 图Id为已有技术气驱油田开发动态监测与评价方法的非混相驱岩心相渗bg/ kro?S /变化曲线
[0012] 图2为本发明中动用地质储量与气驱特征曲线斜率值统计关系图
[0013] 图3为本发明中气驱油田无因次气体分流量和采出程度的关系理论图版
[0014] 图4a为本发明气驱油田开发动态监测与评价方法的系统结构图
[0015] 图4b为本发明气驱油田开发动态监测与评价方法的应用流程图
[0016] 图5a为已有技术【具体实施方式】中E3油藏井位分布图
[0017] 图5b为本发明【具体实施方式】中E3油藏在井网加密后的井位分布图
[0018] 图6a为本发明【具体实施方式】中E3油藏一次井网气驱特征Gp?Np关系图曲线图
[0019] 图6b为本发明【具体实施方式】中E3油藏一次井网气驱特征Np?（GP-DN P+C)关系 图曲线图
[0020] 图7为本发明【具体实施方式】中E3油藏不同方法生产动态预测对比图
[0021] 图8a为本发明【具体实施方式】中E3油藏Gp?Np关系气驱特征曲线图
[0022] 图8b为本发明【具体实施方式】中E3油藏Np?（Gp_DN p+C)气驱特征曲线图
[0023] 图9为本发明【具体实施方式】中E3油藏无因次气体分流量与采出程度关系理论图 版与实际数据拟合对比图
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明气驱油田开发动态监测与与评价方法 作进一步详细说明：
[0025] 如图1所示，图Ia为典型混相驱岩心相渗曲线，图Ib为bg/kM?S 8变化曲线，图 Ic典型非混相驱岩心相渗曲线，图Id为典型非混相驱岩心相渗bg/kM?S/变化曲线，本发 明一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，其特征在于包括以下步骤：
[0026] 第一步为气驱特征曲线关系式及开发指标预测关系式建立
[0027] 根据混相注气驱及非混相气驱两类室内岩心相对渗透率测试实验结果，如图1所 示，可得到一系列含气饱和度S g、油相相对渗透率kM、气相相对渗透率k#在半对数坐标 下，作出油气相对渗透率比值b g/kM与含气饱和度S 8关系曲线，分析认为二者之间存在较 好地指数函数关系，按照公式（1)，应用最小二乘法求得m、η值。
[0028]
【权利要求】
1. 一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，其特征是：所述方法基于气驱油藏的油气 相对渗透率比值表征关系，结合物质平衡方程与达西定律，建立起了气驱油藏的气驱特征 曲线关系式和开发指标预测关系式，同时，通过引入极限气油比概念、初始条件和边界条 件，应用气驱特征曲线关系式，可准确预测油田目前开发井网条件下包括动用地质储量、可 采储量和标定采收率的多项关键开发指标；同时建立无因次气体分流量与采出程度的理论 图版，利用理论图版与油田实际无因次气体分流量上升曲线进行比较。
2. 如权利要求1所述的一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，其特征是：建立所述 气驱特征曲线关系式和开发指标预测关系式包括， 首先，根据混相注气驱及非混相气驱两类室内岩心相对渗透率测试实验结果，可得到 一系列含气饱和度Sg、油相相对渗透率kM、气相相对渗透率bg，在半对数坐标下，作出油气 相对渗透率比值bg/kM与含气饱和度S8关系曲线，分析认为二者之间存在较好地指数函数 关系，按照公式（1)，应用最小二乘法求得m、η值，
其次，引入物质平衡方程，对于一个实际的油藏，当油藏基本不产水或产水很少时，将 其看成是在束缚水饱和度Swi下的油气两相渗流，则气驱油过程中，当油藏气项体积与含油 体积相比很大时或者开展注气驱保持地层压力时，由于气体膨胀对于能量的补充，油藏压 力下降较为缓慢，此时忽略气体密度、溶解度以及地层体积系数参数的变化，并可得到任意 时刻油藏含气饱和度Sg为，
其中，Np为累积产油量，单位为万立方米；N为原始地质储量，单位为万立方米；EV为驱 油效率，无因次； 再次，在气驱稳定渗流条件下，地层条件下的油气两相流量qga、qM利用达西定律来确 定，并且油气两相的相渗透率比值&g/KM与油、气产量之间存在的关系式为，
然后，将公式（1)、（2)代入公式（3)并开展积分移项，可得气驱稳定渗流条件下油气两 相渗流方程，
并且，对于一个具体油田，从油田投入开采到t时间段内，其累积产气量Gp及累积产油 量Np分别为，
还有，将公式（5)代入式（4)并开展积分，可得四项参数A、B、C和D， lg(Gp-DNp+C) =A+BNP 公式（6) 其中，
公式（6)就是能够反映气驱开发油田稳定渗流条件下的新型气驱特征曲线； 另外，利用气驱油田长期积累的生产动态数据，包括累积产气量Gp及累积产油量Np，应 用于公式（5)，可取得半对数曲线上的斜率B值，结合准确地油气相渗资料，反算气驱油藏 见气后的动用地质储量Nd，并实时有效预测气驱油藏的开发动态，
最后，基于公式（6)，通过变形与积分，并引入经济极限气油比GORmax概念，可进一步推 导得到气驱油田可采储量及标定采收率的预测关系式，分别用公式（8)和公式（9)为，
3.如权利要求2所述的一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，其特征是：计算所述 无因次气体分流量与采出程度的关系包括， 首先，利用前述推导建立的气驱特征曲线的公式（6)对23个典型气驱油藏开展应用分 析，统计发现各个油藏气驱开发稳定后计算的气驱特征曲线斜率B值大小与油藏动用地质 储量Nd之间存在着较为密切的内在关系，统计结果表明，二者之间呈现出较好地幂函数关 系，并且关系式为， Nd= 5. 77B-0·98 公式（10) 公式（10)是公式（7)在统计学应用中的一个衍生，因此作为公式（7)的一个有效补 充； 其次，结合公式（6)、（8)、（9)、（10)，进一步推导得出油田气油比（GOR)与采出程度（R) 之间关系的公式（11)为， Ig(GOR-D) = 5. 2 (R-Ee)+Ig(GORmax-D) 公式（11) 再次，在公式（11)中引入校正系数叫和!^，校正为， Ig(GOR^b1) = 5. 2 (R-Ee)+Ig(GORmax-D)+B1 公式（12) 而且，在此引入初始条件GOR=Rsi=D，R=Ri,则公式（11)变换为， Igb1 = 5. 2(R-Ee)+Ig(GORmax-D) +B1 公式（13) 并引入边界条件GOR=G0R_，R=Ek，可求得系数B1表达的公式，
公式（14) 联立公式（13)、（14)，可进一步求解得到bp
还有，将所求叫、!^值代入公式（12)中，即可求得任意时刻油田生产气油比GOR与采出 程度R之间的对应关系式；氏指的是气驱油田无气窜采油期结束时的采出程度； 另外，采用无因次化气体分流量^来代替油田生产气油比GOR，更加直观地展示I. 之间的关系，表达式为，
式中，fg、^分别为无因次化前后的气体分流量值；fgmin、fgmax分别为变量的极小值和极 大值； 最后，通过对气驱特征曲线关系式的研宄证明，任何一个气驱油藏的无因次气体分流 量^和采出程度R之间都存在一定的关系，而它们之间的具体关系却取决于油藏的最终采 收率。
4.如权利要求2或3所述的一种气驱油藏开发动态监测与评价方法，其特征是：应用 所述理论图版进行的监测与评价包括，一方面利用实际区块生产动态资料，包括累积产油 量％、累积产气量Gp，根据公式（6)，拟合求取公式（6)中的四项参数仏、8、(：、0)，分别基于 公式（7)、（10)，求取油田目前井网控制条件下的动用地质储量，并对比二者计算结果，当二 者计算结果一致，表明研宄区所用油气相渗曲线适用性好；当二者计算结果有偏差，以公式 (10)计算结果为准，并利用公式（7)反演与校正油田所用油气相渗曲线，并进一步由公式 (8)、（9)分别求取油田目前井网控制条件下的可采储量及标定采收率，另一方面，根据实际 区块生产动态资料，计算油田目前井网控制条件下的无因次气体分流量上升曲线，并与所 构建的无因次气体分流量和采出程度理论图版作比较，以评价目前油田所采用的井网是 否合适，同时根据理论图版拟合结果进一步直观地预测油田目标采收率大小，基于理论图 版得出评价结果。
【文档编号】E21B43/16GK104453804SQ201410551143
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】童凯军, 赵春明, 田立新, 苏彦春, 张迎春, 马奎前, 葛丽珍, 郑浩 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油（中国）有限公司天津分公司