本发明属于油气开发技术领域，具体涉及到一种油藏开发过程中地下能耗表征方法。
背景技术：
油田注水开发是指在注水井人工注水补充地层能量，通过水将油驱到采油井井底，并通过油井举升系统将油水混合液提升到地面的过程。注水开发过程中消耗了大量的能量，产生成本直接影响油田开发的效益。注水开发生产的过程主要包括注水井注水过程、油藏渗流过程、采油井举升过程三个部分。目前注水开发生产过程中能耗的检测和评价仅针对水井注入过程、采油井举升过程，其理论基础和表征方法较为成熟，通过现场测试数据获得相关参数，根据相关行业标准中规定的方法计算即可。比如利用节点分析法明确水井注入过程能量消耗的节点，运用流体力学原理推导出各节点能量消耗的表征方程，根据现场实测参数即可明确注水过程整体的能量消耗。对于油井井筒举升过程统，同样有相应的方法。但对于作为注水井注入过程和油井井筒举升过程枢纽的地下油藏渗流过程，消耗的能量大小，目前还没有明确的表征方法。
鉴于此，本发明提出一种油藏开发过程中地下能耗表征方法，根据测试数据，计算注水开发生产过程中地下油藏渗流过程中输入、输出、储存、损耗的能量，准确把握地下油藏渗流过程中能耗大小，指导油田节能降耗。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供了一种油藏开发过程中地下能耗表征方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：
一种油藏开发过程中地下能耗表征方法，评价标准为损耗的能量与输入的能量的比值，主要测量与计算方法，包括：
步骤1、获取采油井井底相对基准面的高度，采油井井底油水混合物的密度、流速与井底流压，以及一定时间内采出液的体积和质量，计算得到一定时间内采油井采出的流体能量；该步骤主要是通过测量采油井相关的参数，计算采油井采出的能量；
步骤2、获取采油井井底相对基准面的高度、采油井井底油水混合物的密度，注水井井底注入水的流速与井底流压，以及一定时间内注入水的体积和质量，计算得到一定时间内注水补充的能量；
步骤3、获取油藏中在时间为t、位置为x处的压力和油水混合物的体积，使用积分法计算注水后油藏储存或释放的弹性能量；
步骤4、计算注水开发油藏的地下能量损耗。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
上述的油藏开发过程中地下能耗表征方法，步骤1中所述的一定时间内采油井采出的流体能量，包括位能、压能和动能，其计算公式如式(ⅰ)所示：
式(ⅰ)中，eo-一定时间内采油井采出的流体能量，j；ρ1-采油井井底油水混合液的密度，kg/m3；g-重力加速度，m/s2；z1-采油井井底相对基准面的高度，m；v1-采油井井底一定时间内采出液的体积，m3；p1-采油井井底流压，pa；ν1-采油井井底油水混合物的流速，m/s；m1-采油井井底一定时间内采出液的质量，kg。
步骤2中所述的一定时间内的注水补充的能量，包括位能、压能和动能，即计算公式如式(ⅱ)所示：
式(ⅱ)中，ei-一定时间内的注水补充的能量，j；ρ2-注入水的密度，kg/m3；g-重力加速度，m/s2；z2-注水井井底相对基准面的高度，m；v2-注水井井底一定时间内注入水的体积，m3；p2-注水井井底流压，pa；ν2-注水井井底注入水的流速，m/s；m2-注水井井底一定时间内注入水的质量，kg。
步骤3中所述的注水后油藏储存或释放的弹性能量，弹性能量是由于物体发生弹性形变而储存或释放的能量，油藏中油、水以及岩石基质都是微可压缩的，在外力的作用下发生形变，从而储存或释放弹性能量。油藏中油、水以及岩石基质的体积变形最终都会体现为油藏中流体的体积变化；当油、水体积收缩时，油藏压力升高，储存能量；当油、水体积膨胀时，油藏压力下降，释放能量，根据油藏中流体体积及压力的变化，计算注水后油藏储存或释放的弹性能量，计算公式如式(ⅲ)所示：
式(ⅲ)中，将注水井作为坐标原点，x＝0，将开始注水的时间定为时间起点，t＝0；ee-注水后油藏储存或释放的弹性能量，j；px,t-油藏中时间为t，位置为x处的压力，pa；vx,0-油藏中时间为0，位置为x处的流体体积，m3；vx,t-油藏中时间为t，位置为x处的流体体积，m3。
步骤4中所述的计算注水开发油藏的地下能量损耗，根据能量守恒原理，将地下油藏系统作为统一的整体，则开发前后整个系统的能量守恒，即一定时间内，系统流入的能量减去流出的能量以及此渗流过程中损耗的能量，等于系统前后的能量变化量，计算公式如式(ⅳ)所示：
式(ⅳ)h损-注水开发油藏的地下能量损耗。
本发明具有以下特点：
本发明建立的油藏开发过程中地下能耗表征方法，根据流体力学能量的表征及转化，测算得出地下油藏渗流过程中输入的能量(注水补充的能量)、输出的能量(油井采出的能量)、油藏储存或释放的能量以及渗流过程中损耗的能量，可以准确把握地下油藏渗流过程中能耗的大小、能量的利用状况，指导油田节能降耗。
附图说明
图1为本发明实施例油藏开发过程中地下能耗表征方法的具体流程图；
图2为本发明实施例中采油井采出的流体能量、累计采出的能量与时间的关系图；
图3为本发明实施例中注水补充的能量、累计补充的能量与时间的关系图；
图4为本发明实施例中油藏存储的能量、累计存储的能量与时间的关系图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
实施例
运用数值模拟手段，建立仅包含一口注水井、一口采油井的一注一采的一维典型模型，包含11个网格，网格大小为30m×10m×5m，孔隙度0.28，渗透率1800×10-3um2，地层粘度24mpa·s，初始含油饱和度0.7，采液速度15％，测量并统计相关油藏参数，说明油藏开发过程中地下能耗表征方法；本实施例采用注水开采，注水开发油藏的地下能耗表征方法包括：步骤如图1表示：
步骤101，计算采油井采出的能量，获取采油井井底相对基准面的高度，基准面取在采油井井底，即高度为0，采油井井底油水混合物的密度995kg/m3、流速为0.8m/s与井底流压为18.6mpa，以及90天内采出液的体积(0.47m3/d，共42.45m3)和质量(42238kg)，应用公式(ⅰ)计算得到90天内采油井采出的流体能量与累计采出的流体能量；
式(ⅰ)中，eo-一定时间内采油井采出的流体能量，j；ρ1-采油井井底油水混合液的密度，kg/m3；g-重力加速度，m/s2；z1-采油井井底相对基准面的高度，m；v1-采油井井底一定时间内采出液的体积，m3；p1-采油井井底流压，pa；ν1-采油井井底油水混合物的流速，m/s；m1-采油井井底一定时间内采出液的质量，kg。计算得到90天累积输出的能量为788833471j，即219.12kw·h，其中1-86天的具体输出能量数值见图2。
步骤103，计算注水井补充的能量，获取采油井井底相对基准面的高度，基准面取在采油井井深(与注水井井深相同)，即高度为0、注入水的密度(1000kg/m3)，注水井井底注入水的流速为0.8m/s与井底流压为23.1mpa，以及90天内注入水的体积(0.5m3/d，共45m3)和质量(45000kg)，应用公式(ⅱ)计算得到90天内注水补充的能量与累计补充的能量，其中1-86天的具体输入能量具体见图3所示；
式(ⅱ)中，ei-一定时间内的注水补充的能量，j；ρ2-注入水的密度，kg/m3；g-重力加速度，m/s2；z2-注水井井底相对基准面的高度，m；v2-注水井井底一定时间内注入水的体积，m3；p2-注水井井底流压，pa；ν2-注水井井底注入水的流速，m/s；m2-注水井井底一定时间内注入水的质量，kg。计算得到90天累积输入的能量，即注水井补充的能量为1038061478j，即288.35kw·h。
图1的步骤105，稳定注水90天后，油藏的平均压力变化不大，仍为19.8mpa。油藏流体体积减小2.5m3，储存了弹性能量。应用公式(ⅲ)测算累积储存的弹性能量为50449925j，即14.01kw·h。获取油藏中在时间为t、位置为x处的压力和油水混合物的体积，使用积分法计算注水后油藏储存或释放的弹性能量，其中1-86天具体能量储存数值见图4所示；
式(ⅲ)中，将注水井作为坐标原点，x＝0，将开始注水的时间定为时间起点，t＝0；ee-注水后油藏储存或释放的弹性能量，j；px,t-油藏中时间为t，位置为x处的压力，pa；vx,0-油藏中时间为0，位置为x处的流体体积，m3；vx,t-油藏中时间为t，位置为x处的流体体积，m3。
图1中的步骤107中计算注水开发油藏的地下能量损耗；
计算公式如式(ⅳ)所示：
式(ⅳ)h损-注水开发油藏的地下能量损耗。
应用公式(ⅳ)计算得到本发明测算渗流过程中损耗的能量为198778082j，即55.22kw·h。