巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法、装置、介质及设备与流程

本发明涉及一种巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法、装置、介质及设备，属于油气田开发采收率评估领域。

背景技术：

1、由于气体具有特殊的驱油特性，气驱提高采收率方法已越来越受到各大油田的重视。与水驱相比，气体在一定压力下能够进入水无法波及到的孔隙，可以有效地提高驱油效率。常规的气驱开发方式包括连续注气(cgi)与水气交替(wag)，但由于不利的气油流度比，这两种方法在应用过程中均存在气体超覆导致的气窜现象，在巨厚砂岩储层中尤为明显，严重影响了开发效果，因此气驱成败的关键在于控制气窜，扩大波及体积。重力气驱(gagd)是一种新兴的气驱提高采收率方法。其原理是利用油气之间的密度差异来克服cgi和wag带来的限制。储层厚度越大，重力超覆现象越明显，gagd利用气体的超覆作用，在储层顶部形成次生气顶，次生气顶逐渐下压，取代最初被原油占据的孔隙空间，促使原油通过重力作用排入水平生产井。研究表明，相比于传统气驱方法，巨厚砂岩储层重力气驱可以获得更高的产能。

2、当前对于重力气驱产能预测的数学模型仍然具有一定的局限性，主要表现为忽略了重力气驱的微观驱油机理，即认为重力气驱的产能贡献主要来源于宏观驱油机理—扩大波及体积，其微观驱油机机理—油膜流对产能贡献较小。但在实际应用过程中发现，重力气驱即使在气体突破后仍旧具有巨大的产油能力，由于此时已经形成气窜，扩大波及效果较弱，故发挥主要驱油作用的是油膜流。当铺展系数大于0时，油相能够铺展在气体与孔隙介质间，形成充当泄油路径的油膜，在气体与重力作用下，残余油依靠油膜流动作用采出。故在预测重力气驱产能时，油膜流是必须考虑的重要因素。综上，当前仍缺乏一种考虑巨厚砂岩储层重力气驱产能精确预测的计算方法，是巨厚砂岩储层重力气驱高效开发的一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法、装置、介质及设备，该方法以倾斜气顶油藏气驱油的dietz模型为基础，结合jeffreys油膜体积计算方程、物质平衡方程、kozeny公式、油气j函数，考虑油膜流动作用对巨厚砂岩储层重力气驱产能的影响，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型，并通过编写计算流程实现数据的精细化计算，最终完成现场实际生产应用。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，包括如下步骤：

4、以倾斜气顶油藏气驱油的dietz模型为基础，纵向上以气油驱替前缘为界限将整个巨厚砂岩储层分为未饱和区与饱和区，分析计算两个区域内剩余油、残余油及油膜的体积，以物质平衡方程与jeffreys方程为依据，建立物质平衡关系；

5、基于物质平衡关系及达西渗流公式，推导饱和区内油相的渗流速度与流体性质、储层参数、油气前缘运移距离、驱替时间的数学关系，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型1；结合kozeny公式、油气j函数，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型2；将数学模型1、2内的各物理参数进行无量纲化处理，得到无量纲化数学模型1和2；

6、时间从0开始取微小增量，代入无量纲化数学模型1中，计算饱和区与未饱和区界限的下推距离增量，以此为初值，通过不断迭代计算不同驱替时刻的未饱和界限；将计算得到的不同驱替时刻的未饱和界限代入无量纲化数学模型2中，计算任意时刻巨厚砂岩储层重力气驱产能的大小。

7、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法是基于以下假设条件：不考虑储层非均质性和裂缝的存在，渗透率分布均匀；油层的厚度不变；驱替方式为活塞式驱替；忽略岩石和流体的压缩性及油气毛管力的影响；气体从顶部注入到油层中，油气垂向瞬间达到平衡，在任一时刻下油气界面稳定，即油气界面处垂向上各点的受力相同、速度相同。

8、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，物质平衡关系，具体公式如下：

9、

10、式中，vt为全部驱替体积，m3；l为储层厚度，m；zd为油气前缘运移距离，m；a为油藏含油面积，m2；b为油膜宽度，m；t为驱替时间，d；sor和soi分别为残余油饱和度和初始含油饱和度，％；δρ为油气密度差，kg/m3；μ为原油粘度，mp·s；g为重力加速度，m/s2；φ为孔隙度，无量纲。

11、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，数学模型1的具体公式如下：

12、

13、式中，k为绝对渗透率，md；kro为油相相对渗透率，无量纲；μo为油相黏度，mp·s；α为油藏倾角，rad；ρo为油相密度，kg/m3；po为油相压力，mpa，；z为油气界面运移距离，m。

14、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，数学模型2的具体公式如下：

15、

16、式中，fs为kozeny方程的修正因子，无量纲；sg为气相饱和度，％；σ为油气界面张力，mn/m；so为油相饱和度，％；f(sg)为分流量方程；j(so)′为油气j函数的导函数。

17、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，无量纲化数学模型的具体公式如下：

18、

19、

20、式中，td、zd分别为无因次时间和无因次运移距离；k为绝对渗透率，md；kro为油相的相对渗透率，无量纲；m为油气流度比，无量纲；为孔隙度，无量纲；r为采收率，％；td为无因次驱替时间，无量纲。

21、所述的巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法，优选地，利用数学模型1和数学模型2计算任意时刻巨厚砂岩储层重力气驱产能的大小，具体如下：

22、时间初值与未饱和界限初值取0，时间增量△td取微小值，将式tdold＝tdold+δtd代入权利要求6的第一个公式与zdnew＝zdnew+δzd计算第一时间步未饱和界限，第二时间步初值与未饱和界限初值取第一时间步计算结果，时间增量不变，计算第二时间步未饱和界限，以此类推，采用不断迭代的方法计算各时间步未饱和界限，将各时间步饱和度界限代入权利要求6的第二个公式计算得到各时间步产能大小，以时间步为横坐标，以各时间步对应的产能为纵坐标，绘制产能曲线。

23、本发明第二方面提供一种巨厚砂岩储层重力气驱产能预测装置，包括：

24、第一处理单元，用于以倾斜气顶油藏气驱油的dietz模型为基础，纵向上以气油驱替前缘为界限将整个巨厚砂岩储层分为未饱和区与饱和区，分析计算两个区域内剩余油、残余油及油膜的体积，以物质平衡方程与jeffreys方程为依据，建立物质平衡关系；

25、第二处理单元，用于基于物质平衡关系及达西渗流公式，推导饱和区内油相的渗流速度与流体性质、储层参数、油气前缘运移距离、驱替时间的数学关系，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型1；结合kozeny公式、油气j函数，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型2；将数学模型1、2内的各物理参数进行无量纲化处理，得到无量纲化数学模型1和2；

26、第三处理单元，用于基于时间从0开始取微小增量，代入无量纲化数学模型1中，计算饱和区与未饱和区界限的下推距离增量，以此为初值，通过不断迭代计算不同驱替时刻的未饱和界限；将计算得到的不同驱替时刻的未饱和界限代入无量纲化数学模型2中，计算任意时刻巨厚砂岩储层重力气驱产能的大小。

27、本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法的步骤。

28、本发明第四方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述巨厚砂岩储层重力气驱产能预测方法的步骤。

29、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

30、1、本发明以倾斜气顶油藏气驱油的dietz模型为基础，结合jeffreys方程、物质平衡方程、kozeny公式、油气j函数，考虑油膜流动作用对巨厚砂岩储层重力气驱产能的影响，建立巨厚砂岩储层重力气驱产能预测数学模型，并通过编制计算流程，完成计算方法的建立。

31、2、传统数学模型以渗流/驱替过程为导向，模型建立基于运动/渗流方程，但目前缺少准确描述油膜流动的渗流方程，模型建立存在难度。而本发明的数学模型以驱替结果为导向，以物质平衡关系为依据，在考虑油膜流动作用的同时避免了建立复杂的油膜渗流方程，提升了巨厚砂岩储层重力气驱产能预测结果的合理性与准确度。

32、3、本发明在考虑油膜作用的基础上，通过一系列推导，消除了油膜厚度这一在实际应用中无法确定的物理参数，大大提升了巨厚砂岩储层重力气驱产能计算模型的实用性。