确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法

确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法
【专利摘要】本发明涉及一种确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法，包括以下步骤：1)建立驱油效率和波及系数的数学模型；2)制备非均质储层大模型、岩心标定平行样和电极岩心标定平行样；3)测定岩心标定平行样和电极岩心标定平行样的参数；4)求取非均质储层大模型不同层位、不同位置驱油效率和波及系数以及各层总的驱油效率和波及系数。当通过本发明方法计算出来的驱油效率较低时，可以通过更换化学剂或者增大化学剂的浓度来提高驱油效率；而当波及系数较低时，可以通过提高生产压差以增大波及系数，或者可以通过打加密井以扩大波及体积。本发明方法为油田工作者提供了直观且精确的基础数据，为调整油田的开采方案提供参考数据。
【专利说明】确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种确定油田储层中驱油效率和波及系数的方法，特别是关于一种确 定非均质储层不同层位和不同位置驱油效率和波及系数的方法。

【背景技术】
[0002] 驱油效率指的是驱油剂波及范围内驱替出的油量与驱替范围内总含油量的比值， 波及系数指的是驱油剂波及到的油层体积与含油油层总体积的比值。驱油效率和波及系数 是影响油田采收率的关键因素，一般来讲，驱油效率越高、波及系数越大，采收率就越大。目 前，驱油效率和波及系数的确定方法较多，有关一维水驱油驱油效率和波及系数计算模型 的研究相对比较成熟，主要研究方法有实验方法、数值模拟方法和相渗曲线经验法等。由于 非均质储层构造的复杂性和影响波及系数因素的多样性，采用上述诸方法确定的驱油效率 和波及系数存在精确度低的缺陷，而建立三维非均质储层驱油效率和波及系数的计算模型 困难很多，且计算模型的可靠性和准确性也无法得到验证，除此之外，计算驱油效率和波及 系数时又存在很多的局限性。另外，通过现有方法获得是非均质储层总体的驱油效率和波 及系数，为了更经济高效地开采油田，获取非均质储层不同层位和不同位置的驱油效率和 波及系数是目前丞待解决的技术问题。


【发明内容】

[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种精确确定非均质储层不同层位和不同位 置驱油效率和波及系数的方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种确定非均质储层各层位和位置 驱油效率和波及系数的方法，包括以下步骤：
[0005] 1)建立驱油效率和波及系数的数学模型，驱油效率的数学模型为：
[0006] ED = EDmaxR7[l-(l-R*)m] (1)
[0007] 式中，ED为驱油效率；EDmx为最终驱油效率；If为采出程度；m为驱油效率与最大驱 油效率指数关系中的指数，没有实际物理意义，是拟合出来的数值；
[0008] 波及系数的数学模型为：
[0009] Ev = EVmax*[l-(l_R*)m] (2)
[0010] 式中，Ev为波及系数；EVmax为最终体积波及系数；
[0011] 采出程度与驱油效率和体积波及系数三者之间有如下关系：
[0012] R* = EdEv (3)
[0013] 由公式（3)可知，当波及系数与驱油效率都为最终数值时，最终采收率也达到了 最大值： _4] EVniax = Ek/EDmx (4)
[0015] 式中，ERS最终米收率；
[0016] 驱油效率有最小值，即当R# - 0时：
[0017] EDmax/EDmin = m (5)
[0018] 2)制备非均质储层大模型、岩心标定平行样和电极岩心标定平行样，包括以下步 骤：
[0019] ①根据待模拟的实际非均质储层制备非均质储层大模型，非均质储层大模型为若 干层等厚模型，每一层的渗透率均不同；
[0020] ②制备若干种能够代表非均质储层大模型每一层特性的岩心标定平行样，对每一 个岩心标定平行样进行编号；
[0021] ③制备若干种能够代表非均质储层大模型每一层特性的电极岩心标定平行样，电 极岩心标定平行样的制备方法岩心标定平行样相同，区别在于电极岩心标定平行样上平均 布设两对电极；
[0022] 3)测定岩心标定平行样和电极岩心标定平行样的参数
[0023] ①测定每一种岩心标定平行样的基本参数，基本参数以及测定方法如下：
[0024] a、抽空每一种岩心标定平行样，饱和地层水并测定每一种岩心标定平行样的饱和 水体积Vp ;
[0025] b、恒温饱和油，测定每一种岩心标定平行样中的饱和油达到原始含油饱和度Swi 时的饱和油体积Np ;
[0026] c、计算每一种岩心标定平行样的束缚水饱和度Sw。；
[0027] d、对每一种岩心标定平行样进行水驱驱油实验，直至岩心出口端不出油时停止实 验，记录每一种岩心标定平行样的累产油量V b，即可采储量；
[0028] e、计算每一种岩心标定平行样的采收率，采收率为累产油量除以饱和油体积；测 定最终驱油效率E Dmax，岩心标定平行样极限驱油时，最终驱油效率等于采收率；计算残余油 饱和度SOT ;
[0029] ②测定每一种电极岩心标定平行样的最小驱油效率EDmin并计算水驱前缘到达出 口端时的采出程度^C/，方法如下：
[0030] a、配制模拟地层水和模拟油。
[0031] b、抽空每一种电极岩心标定平行样，饱和地层水，再用油驱水进行饱和油操作，直 至电极岩心标定平行样的出口端不出水为止；
[0032] c、对每一种电极岩心标定平行样进行驱替实验，向每一种电极岩心标定平行样 内不断注入驱替液，并在注入过程中，实时测量两组电极的电阻变化，当电阻骤然下降时， 停止实验，说明驱替液前缘已经到达电极岩心标定平行样的出口端，此时记录累积产油量 Vbwf ；
[0033] d、计算驱替液前缘到达出口端时电极岩心标定平行样的采出程度和最小驱油 效率ΕΜη，计算方法如下：
[0034] Rlf=VbWfl^griJ# ( 6)
[0035] Ngrid# = V*Swi (7)
[0036] 式中，Vbwf为驱替液到达岩心出口端时的总采出油量；NgHd#为可采储量；V为电极 岩心标定平行样的体积； (8)
[0038] ③求取m值
[0039] m = EDmax/EDmin (9)
[0040] 4)求取非均质储层大模型不同层位、不同位置驱油效率和波及系数以及各层总的 驱油效率和波及系数，包括以下步骤：
[0041] ①配制模拟地层水和模拟油；
[0042] ②抽空非均质储层大模型，饱和地层水、饱和油后进行水驱驱替实验，将驱替完成 后的非均质储层大模型按照不同渗透率层划分网格；
[0043] ③按照网格将不同层位的非均质储层大模型切开得到若干驱替网格单元；
[0044] ④将驱替网格单元分离油与水，计量每一驱替网格单元的油、水总体积，根据步骤 3)中岩心标定平行样得到的数据计算驱替网格单元驱替前的总可采储量，再根据驱替后剩 余油量计算每一个驱替网格单元的采出程度Ι?Λ从而计算每一驱替网格单元的驱油效率 EDi及波及系数E vi，每一驱替网格单元驱油效率计算公式：
[0045] 、=心腿</[1-(卜/0?] (10)
[0046] 式中：i = 1，2, 3,…n，n为驱替网格单元个数： < 为各驱替网格单元的采出程度； EDmax为步骤3)中各岩心标定平行样的最终驱油效率；EDi为第i个驱替网格单元在水驱结 束时的驱油效率；
[0047] ⑤计算每一驱替网格单元的波及系数，波及系数计算公式：
[0048] E"ax = Rwf7EDfflax (11)
[0049] (⑵
[0050] 式中：i = 1，2, 3, "·η，η为驱替网格单元个数；Evi为第i个驱替网格单元网格的 波及系数；Evmax为非均质储层大模型各层的最大波及系数；
[0051] ⑥计算非均质储层大模型各层总的驱油效率ED和波及系数Ev :

【权利要求】
1. 一种确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法，包括以下步骤： 1) 建立驱油效率和波及系数的数学模型，驱油效率的数学模型为： ED = EDmaxR7[l-(l_R*)m] (1) 式中，ED为驱油效率；EDmax为最终驱油效率；If为采出程度；m为驱油效率与最大驱油效 率指数关系中的指数，没有实际物理意义，是拟合出来的数值； 波及系数的数学模型为： Ev = EVmax*[l-(l-R*)m] (2) 式中，Ev为波及系数；Ev_为最终体积波及系数； 采出程度与驱油效率和体积波及系数三者之间有如下关系： R* = EdEv (3) 由公式（3)可知，当波及系数与驱油效率都为最终数值时，最终采收率也达到了最大 值： Eymax = ER/EDmax (4) 式中，Εκ为最终米收率； 驱油效率有最小值，即当R# - 〇时： EDmax/Eomin 一 m (5) 2) 制备非均质储层大模型、岩心标定平行样和电极岩心标定平行样，包括以下步骤： ① 根据待模拟的实际非均质储层制备非均质储层大模型，非均质储层大模型为若干层 等厚模型，每一层的渗透率均不同； ② 制备若干种能够代表非均质储层大模型每一层特性的岩心标定平行样，对每一个岩 心标定平行样进行编号； ③ 制备若干种能够代表非均质储层大模型每一层特性的电极岩心标定平行样，电极岩 心标定平行样的制备方法岩心标定平行样相同，区别在于电极岩心标定平行样上平均布设 两对电极； 3) 测定岩心标定平行样和电极岩心标定平行样的参数 ① 测定每一种岩心标定平行样的基本参数，基本参数以及测定方法如下： a、 抽空每一种岩心标定平行样，饱和地层水并测定每一种岩心标定平行样的饱和水体 积Vp ; b、 恒温饱和油，测定每一种岩心标定平行样中的饱和油达到原始含油饱和度Swi时的 饱和油体积Np ; c、 计算每一种岩心标定平行样的束缚水饱和度Sw。； d、 对每一种岩心标定平行样进行水驱驱油实验，直至岩心出口端不出油时停止实验， 记录每一种岩心标定平行样的累产油量Vb，即可采储量； e、 计算每一种岩心标定平行样的采收率，采收率为累产油量除以饱和油体积；测定最 终驱油效率EDmax，岩心标定平行样极限驱油时，最终驱油效率等于采收率；计算残余油饱和 度 Sor ; ② 测定每一种电极岩心标定平行样的最小驱油效率EDmin并计算水驱前缘到达出口端 时的采出程度，方法如下： a、 配制模拟地层水和模拟油。 b、 抽空每一种电极岩心标定平行样，饱和地层水，再用油驱水进行饱和油操作，直至电 极岩心标定平行样的出口端不出水为止； c、 对每一种电极岩心标定平行样进行驱替实验，向每一种电极岩心标定平行样内不断 注入驱替液，并在注入过程中，实时测量两组电极的电阻变化，当电阻骤然下降时，停止实 验，说明驱替液前缘已经到达电极岩心标定平行样的出口端，此时记录累积产油量V bwf ; d、 计算驱替液前缘到达出口端时电极岩心标定平行样的采出程度/<,和最小驱油效率 ΕΜη，计算方法如下： a凡m (6) Ngrid# = V*swi (7) 式中，Vbwf为驱替液到达岩心出口端时的总采出油量；NgHd#为可采储量；V为电极岩心 标定平行样的体积； 1-\ ③求取m值 m - EDmax/EDmin (9) 4)求取非均质储层大模型不同层位、不同位置驱油效率和波及系数以及各层总的驱油 效率和波及系数，包括以下步骤： ① 配制模拟地层水和模拟油； ② 抽空非均质储层大模型，饱和地层水、饱和油后进行水驱驱替实验，将驱替完成后的 非均质储层大模型按照不同渗透率层划分网格； ③ 按照网格将不同层位的非均质储层大模型切开得到若干驱替网格单元； ④ 将驱替网格单元分离油与水，计量每一驱替网格单元的油、水总体积，根据步骤3) 中岩心标定平行样得到的数据计算驱替网格单元驱替前的总可采储量，再根据驱替后剩余 油量计算每一个驱替网格单元的采出程度氏％从而计算每一驱替网格单元的驱油效率E Di 及波及系数Evi，每一驱替网格单元驱油效率计算公式： (1()) 式中：i = 1，2,3,…η，η为驱替网格单元个数：i?；\为各驱替网格单元的采出程度；EDmax 为步骤3)中各岩心标定平行样的最终驱油效率；EDi为第i个驱替网格单元在水驱结束时 的驱油效率； ⑤ 计算每一驱替网格单元的波及系数，波及系数计算公式： Evmax = RwfVEDmax (11) 式中：i = 1，2, 3,…!!，!!为驱替网格单元个数；Evi为第i个驱替网格单元网格的波及 系数；Evmax为非均质储层大模型各层的最大波及系数； ⑥ 计算非均质储层大模型各层总的驱油效率ED和波及系数Ev :
2. 如权利要求1所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法，其 特征在于：所述步骤1)中驱油效率和波及系数的数学模型以及采出程度与驱油效率和波 及系数之间的数学关系的建立基于贝克莱-列维莱特一维水驱理论，假设驱油效率有最小 值，设一维长度为L，从注入端到水驱前缘的距离为X f，当Xf彡L时：
式中，ED为驱油效率；swf为水驱前缘后平均含水饱和度；sw。为束缚水饱和度；s"为残 余油饱和度； 为水驱前缘到达出口端时的采出程度；EDmin为最小驱油效率； 当Xf > L时：
式中，R#为采出程度，，=?1 ; f为平均含水饱和度。
3. 如权利要求1所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的 方法，其特征在于：所述步骤2)中，非均质储层大模型的尺寸为：长X宽X高= 60cmX60cmX4. 5cm，为三层等厚模型，每一层的渗透率不同，自下而上分为高渗透层、中渗 透层和低渗透层；对应每一层的每一种岩心标定平行样和电极岩心标定平行样的尺寸均 为：长 X 宽 X 高=4. 5cmX4. 5cmX 1. 5cm。
4. 如权利要求2所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的 方法，其特征在于：所述步骤2)中，非均质储层大模型的尺寸为：长X宽X高= 60cmX60cmX4. 5cm，为三层等厚模型，每一层的渗透率不同，自下而上分为高渗透层、中渗 透层和低渗透层；对应每一层的每一种岩心标定平行样和电极岩心标定平行样的尺寸均 为：长 X 宽 X 高=4. 5cmX4. 5cmX 1. 5cm。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系 数的方法，其特征在于：所述步骤4)的步骤②中，非均质储层大模型每一层均划分为7 X 7 的网格。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系 数的方法，其特征在于：所述步骤3)的步骤①中的步骤e中，每一种岩心标定平行样的最大 驱油效率E Dmax和残余油饱和度SOT通过水驱驱油实验测定，实验时，直至岩心标定平行样出 口端不出油时，停止实验。
7. 如权利要求5所述的确定非均质储层各层位和位置驱油效率和波及系数的方法， 其特征在于：所述步骤3)的步骤①中的步骤e中，每一种岩心标定平行样的最大驱油效率 EDmax和残余油饱和度S"通过水驱驱油实验测定，实验时，直至岩心标定平行样出口端不出 油时，停止实验。
【文档编号】G06F19/00GK104091069SQ201410319256
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】宋考平, 张健, 皮彦夫, 唐恩高, 李强, 李保振, 杨二龙, 刘丽, 苏旭 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 东北石油大学