一种水驱油藏原油采收率预测方法与流程

本发明属于油藏开采技术领域，具体涉及一种水驱油藏原油采收率预测方法。

背景技术：

在油藏开发过程中，油藏含水率与油采出程度的关系是评价油藏开发效果的关键，将油藏含水率与油采出程度的实际曲线和理论曲线对比，可以评价油藏在不同开发阶段的含水率上升规律和开发状况，反映油藏发挥开发潜力的程度，因此，获取准确可靠的油藏含水率与油采出程度的关系对于评价油藏的开发程度是相当重要的。目前，油藏含水率与油采出程度的关系表达式主要有以下几种：

1)童宪章.油井产状和油藏动态分析[M].石油工业出版社，1981，P37-41.

该方法基于乙型水驱曲线及国内外25个中高渗油藏的数据，建立含水率与采出程度关系式：

式中：f_w为油藏含水率，f；R为油藏采出程度，f；R_m为油藏最终采收率，f。利用上式可绘制中高渗油田不同最终采收率下含水率与采出程度关系曲线图版。

2)陈元千.水驱曲线关系式的推导[J].石油学报，1985，6(2):69-78.

该方法基于油水两相的驱替理论和实验研究成果，近似地推导了含水率与采出程度关系式为：

其中：B＝3mS_oi/4.606

式中：f_w为油藏含水率，f；R为油藏采出程度，f；μ_o,μ_w分别为油、水粘度，mPa·s；B_o,B_w分别为油、水体积系数，小数；γ_o,γ_w分别为油、水的比重，kg/m³；m,n为与岩石及流体有关的常数，小数；S_wi为束缚水含水饱和度，小数；S_oi为原始状态下含油饱和度，小数；S_or为残余油饱和度，小数。

该方法指出当油田含水率达到一定值之后，水油比与采出程度在半对数轴系统中成一直线关系。

3)尹大庆，林东维，朱文波，等.水驱砂岩油藏修正童氏图版含水率预测方法[J].大庆石油地质与开发，2014,2(33)：54-57.

该方法实际油田生产数据无法将开发全程的采出程度与含水率展布在一个图版上，基于童氏关系式，提出一个含水率与采出程度的通式，然后将实际油田的生产数据按照通式进行回归拟合得到相应的参数，从而确定实际油田含水率与采出程度关系式来预测油田的最终采收率，其通式为

式中：f_w为油藏含水率，f；R为油藏采出程度，f；R_m为油藏最终采收率，f；a为常数。

目前现有的含水率与采出程度关系曲线图版，主要存在以下两个问题，一是含水率与采出程度的关系式中的常数为定值，这和实际显然不符，因为不同油田不仅储层条件不尽相同，而且开发方式也千差万别；二是修正的图版公式只是将童氏图版关系式中的系数7.5或1.96人为地修改为其他常数，以满足目标研究区域实际水驱规律，缺乏通用性和实用性。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种水驱油藏原油采收率预测方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种水驱油藏原油采收率预测方法，该方法包括以下步骤：

根据实际油田的累产水和累产油按照甲型水驱特征曲线分布后的数据点形态，将油田生产历史划分为若干开发阶段；

分别建立包含相应发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式，所述相应开发阶段生产参数包括初期含水率、初期采出程度、经济极限含水率以及经济极限含水率条件下的预测原油采收率；

根据各开发阶段含水率与采出程度的关系式预测原油采收率。

水驱曲线是水驱油藏的特征曲线，利用水驱曲线不但可以预测水驱油藏的开发动态，而且还可预测水驱油藏的可采储量及采收率，在国内外已广泛应用于水驱油田的水驱开发效果评价。注水或者天然边底水开发油田过程中，水体不断将原油往井底推进，油藏中含油饱和度随着含水饱和度的增加而减少，当含水饱和度达到一定值之后，油井处含水饱和度大于束缚水饱和度，油井见水，含水率开始增大，并且含水率与含水饱和度成一定关系式。根据含水率与采出程度的理论关系可以绘制不同采收率下的曲线图版，将油田实际生产数据绘制到理论图版进行匹配，从而分析油田的开发效果并指导未来的开发调整，因此只有建立合理的水驱特征曲线关系式及图版，才能更好的分析指导油田高效开发。为此，本发明基于油田实际生产数据，首先将油田生产历史合理划分为若干开发阶段，然后建立起包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式含水率与采出程度的通用关系式，该关系式包括有初期含水率、初期采出程度、经济极限含水率以及经济极限含水率条件下的预测原油采收率，因此能够更合理的反映各开发阶段含水率与采出程度的变动情况，从而有效预测原油采收率。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，所述根据实际油田的累产水和累产油按照甲型水驱特征曲线分布后的数据点形态，将油田生产历史划分为若干开发阶段的步骤具体包括：

将实际油田的累产水和累产油按照甲型水驱特征曲线关系式绘制在坐标系统中，根据数据点形态将油田生产历史划分为若干个开发阶段。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式具体为：

在上述公式1中，f_wi为第i阶段的含水率，f；R_i为第i阶段的原油采出程度，f；f_wL为经济极限含水率，f；E_Ri为第i阶段经济极限含水率条件下的预测原油采收率，f；R_0i为第i阶段的初期采出程度，f；f_w0i为第i阶段的初期含水率，f。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，推导所述公式1的过程为：

构建相应开发阶段的累产水和累产油的关系式；

通过引入地质储量、水和油的产量与累产的关系式、油水两相过程中水的分流量关系式，构建含水率与采出程度的初始方程；

在所述含水率与采出程度的初始方程的基础上，构建经济极限含水率与经济极限含水率下的预测原油采收率的关系式，以及初期含水率与初期原油采出程度的关系式；

综合所述含水率与采出程度的初始方程、经济极限含水率与经济极限含水率下的预测原油采收率的关系式、初期含水率与初期原油采出程度的关系式，得到包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，相应开发阶段的累产水和累产油的关系式为：

log(W_pi)＝a_i+b_iN_pi i＝1,2,3,…,N (公式2)，

在上述公式2中：W_pi为截止到第i阶段的累计产水，万吨；N_pi为截止到第i阶段的累计产油，万吨；a_i和b_i为常数。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，所述实施通过引入地质储量、水和油的产量与累产的关系式、油水两相过程中水的分流量关系式，构建含水率与采出程度的初始方程的步骤具体包括：

①将公式2引入地质储量N_o并经变换后得到：

log(R_wi)＝a_i'+b_i'R_i (公式3)，

在上述公式3中：R_i为第i阶段的原油采出程度，f；R_wi＝W_pi/N_o；a_i'＝a_i-log(N_o)；b_i'＝b_iN_o；

②由产量和累产关系式得到：

在上述公式4中：Q_wi为年产水，万吨/年；Q_oi为年产油，万吨/年；

③油水两相过程中水的分流量方程为：

在上述公式5中：f_wi为第i阶段的含水率，f；

④将公式3关于时间t求导，并联立公式4和公式5得第i阶段的含水率与采出程度关系式为：

在上述公式6中：c为常数，c＝ln(10)。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，所述综合所述含水率与采出程度的初始方程、经济极限含水率与经济极限含水率下的预测原油采收率的关系式、初期含水率与初期原油采出程度的关系式，得到包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式的步骤具体包括：

①当含水率取经济极限含水率f_wL时，由公式6获得采收率的表达式：

在上述公式7中：E_Ri为第i阶段经济极限含水率条件下的预测原油采收率，f；

②设油田第i阶段初期的采出程度为R_0i时对应的含水率为f_w0i，由公式6得：

在上述公式8中：f_w0i为第i阶段的初期含水率，f；R_0i为第i阶段的初期采出程度，f；

③将公式7和公式8代入公式6，消除中间变量得到包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式，即所述公式1。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，所述根据各开发阶段含水率与采出程度的关系式预测原油采收率的步骤具体包括：

利用公式1绘制水驱特征曲线图版，根据水驱特征曲线图版预测原油采收率。

在上述水驱油藏原油采收率预测方法中，优选地，初期含水率和初期采出程度未知时，根据油田不同开发阶段的实际生产数据，确定不同开发阶段水驱特征关系式的初始值。优选地，可通过以下方法确定初期含水率和初期采出程度：(1)以采出程度为横坐标，以含水率为纵坐标，将油田第i阶段实际含水率与采出程度数据点绘制在坐标系统中；(2)基于步骤(1)得到的数据点，然后按照公式1对实际数据点进行回归拟合从而得到符合实际油田的水驱曲线，根据拟合曲线确定实际油田的初期含水率和初期采出程度。在此基础上，绘制水驱特征曲线图版的步骤可以为：将所述步骤(2)获得的拟合曲线作为基准线，取不同的采收率值，得到不同最终采收率下的含水率与采出程度关系曲线图版；不同的开发阶段重复步骤(1)和步骤(2)，得到油田不同生产阶段的水驱特征曲线。

本发明提供的水驱油藏原油采收率预测方法，建立了水驱油藏含水率与采出程度关系的通解公式，并结合实际生产数据，可绘制更符合实际油田的水驱特征曲线，因此，能更加准确的解释分析实际油田水驱特征规律和预测油田未来开发指标。

附图说明

图1为实施例1中利用本发明方法得到的第一开发阶段的含水率和油采出程度的关系曲线图版；

图2为实施例1中利用本发明方法得到的第二开发阶段的含水率和油采出程度的关系曲线图版；

图3为童氏含水率与油采出程度关系图版。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种水驱油藏原油采收率预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据实际油田的累产水和累产油按照甲型水驱特征曲线分布后的数据点形态，将油田生产历史划分为若干开发阶段；具体过程为：

将实际油田的累产水和累产油按照甲型水驱特征曲线关系式绘制在坐标系统中，根据数据点形态将油田生产历史划分为若干个开发阶段。相应开发阶段的累产水和累产油的关系式为：

log(W_pi)＝a_i+b_iN_pi i＝1,2,3,…,N (公式2)，

在上述公式2中：W_pi为截止到第i阶段的累计产水，万吨；N_pi为截止到第i阶段的累计产油，万吨；a_i和b_i为常数。

步骤二、分别建立包含相应发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式，所述相应开发阶段生产参数包括初期含水率、初期采出程度、经济极限含水率以及经济极限含水率条件下的预测原油采收率；具体过程为：

①将公式2引入地质储量N_o并经变换后得到：

log(R_wi)＝a_i'+b_i'R_i (公式3)，

在上述公式3中：R_i为第i阶段的原油采出程度，f；R_wi＝W_pi/N_o；a_i'＝a_i-log(N_o)；b_i'＝b_iN_o；

②由产量和累产关系式得到：

在上述公式4中：Q_wi为年产水，万吨/年；Q_oi为年产油，万吨/年；

③油水两相过程中水的分流量方程为：

在上述公式5中：f_wi为第i阶段的含水率，f；

④将公式3关于时间t求导，并联立公式4和公式5得第i阶段的含水率与采出程度关系式为：

在上述公式6中：c为常数，c＝ln(10)。

⑤当含水率取经济极限含水率f_wL时，由公式6获得采收率的表达式：

在上述公式7中：E_Ri为第i阶段经济极限含水率条件下的预测原油采收率，f；

⑥设油田第i阶段初期的采出程度为R_0i时对应的含水率为f_w0i，由公式6得：

在上述公式8中：f_w0i为第i阶段的初期含水率，f；R_0i为第i阶段的初期采出程度，f；

⑦将公式7和公式8代入公式6，消除中间变量得到包含相应开发阶段生产参数的含水率与采出程度的关系式，即公式1：

在上述公式1中，f_wi为第i阶段的含水率，f；R_i为第i阶段的原油采出程度，f；f_wL为经济极限含水率，f；E_Ri为第i阶段经济极限含水率条件下的预测原油采收率，f；R_0i为第i阶段的初期采出程度，f；f_w0i为第i阶段的初期含水率，f。

步骤三、根据各开发阶段含水率与采出程度的关系式预测原油采收率；具体过程为：

(1)以采出程度为横坐标，以含水率为纵坐标，将油田第i阶段实际含水率与采出程度数据点绘制在坐标系统中；

(2)基于步骤(1)得到的数据点，然后按照公式1对实际数据点进行回归拟合从而得到符合实际油田的水驱曲线，根据拟合曲线确定实际油田的R_0i和f_w0i，同时将拟合曲线作为基准线，取不同的采收率值，得到不同最终采收率下新型的含水率与采出程度关系曲线图版；

(3)不同的开发阶段重复步骤(1)和步骤(2)，得到油田不同生产阶段的水驱特征曲线。

本实施例还将利用上述方法得到的含水率和油采出程度的关系曲线图版与利用现有技术方法得到的含水率和油采出程度的关系曲线图版进行对比。其中，针对油藏A，图1为利用本实施例方法获得的第一开发阶段的含水率和油采出程度的关系曲线图版；图1为利用本实施例方法获得的第二开发阶段的含水率和油采出程度的关系曲线图版；图3为童氏含水率与油采出程度关系图版。将图1、图2与图3对比，可以看出童氏曲线图版都不能很好地用于存在多个生产阶段油田的水驱开发效果分析，不能合理地预测油田未来的含水率及最终采收率，而利用本实施例方法绘制的图版(图2和图3)能较好的解释油田水驱开发特征及预测油田相应开采方式下的最终水驱采收率。