均衡平面驱替的确定径向水射流分支长度的设计方法与流程

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种均衡平面驱替的确定径向水射流分支长度的优化设计方法。

背景技术：

径向水射流钻孔技术可以连通地层到井筒的通道，穿透近井筒地带的污染区，提高地层的渗透率，减小井筒周围地带的渗流阻力，最终使生产井产量增加、注水井注水量增加。

低渗透油田中有一些井的产量很低，采用压裂酸化等常规措施的效果不明显，治理潜力比较小。而径向水射流钻孔技术可以在地层定向钻孔，提高地层渗透性，降低井筒周围区域的渗流阻力，从而能够提高油井产量和注水井的注水量，所以研究径向水射流钻孔技术与井网适配优化具有重要的意义。李坤采用数值模拟技术研究径向水射流的渗流特征，在此基础上运用green函数、newman乘积、势叠加原理推导出单井情况下的产能公式，并分析增产增注机理。研究地质因素、开发因素、径向水射流设计参数等对开发效果的影响因素及政策界限。确定技术极限井距和经济极限井距，并根据径向水射流与井网形式的匹配模式，优化确定了适配井网。

通过研究发现，径向钻孔可以降低压降损失，变径向流为线性流，增加了地层有效渗透率和井网动用程度。采用五点法井网形式开发，钻孔方向与井排平行；采用九点法井网形式，钻孔方向与井排夹角45°，研究成果为今后径向水射流在低渗透油藏的推广应用给予了可靠的技术支持。

胜利油区低渗透油藏资源丰富，但是油藏品质差，平面非均质性强，导致平面驱替不均衡现象严重，针对多油层油藏平面驱替不均衡的现象，现场主要应用径向水射流来进行流线调配，但既没有流线分层显示的方法，也没有对径向水射流分支长度的优化设计展开更为系统的研究。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种流线分层显示的方法，以此为基础下开展均衡平面驱替的径向水射流分支长度的优化设计方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种均衡平面驱替的确定径向水射流分支长度的优化设计方法，包括以下步骤：

1)将工区的精细地质模型拆分为与小层数相同的多个地质模型，并得到各小层的流量分配系数；

2)根据储层非均质状况，计算非均质条件下的理论采液强度；

3)筛选径向水射流单井；

4)优化最佳的均衡平面驱替的径向水射流分支长度。

优选地，步骤1)具体方法为：

①依据模型的分层情况，以隔层所在的纵向网格为界，拆分为与小层数相同的地质模型；

②将工区数值模型的历史油水井数据，按照网格净流出情况导出，产油量和产水量均为正值，注水量为负值，按照纵向小层网格划分情况整理历史数据，形成与小层数数量相同的历史数据文件；

③将工区数值模型的射孔数据，以隔层所在纵向网格为界，拆分为与小层数数量相同的射孔数据文件；

④将整理的各小层历史数据文件和射孔数据文件分别导入相应的小层地质模型，形成各小层的流线模型，从而得到各小层与水井对应油井的流量分配系数。

优选地，模型分为4小层，1小层纵向1-9网格，2小层纵向11-21网格，3小层纵向23-27网格，4小层纵向29-34网格；

优选地，隔层所在的纵向网格为纵向10、22、28网格。

优选地，步骤2)非均质条件下的理论采液强度的计算方法为：

(1)利用工区的油水相对渗透率曲线绘制无因次采液指数随含水变化理论曲线，得到对应当前含水条件下的理论无因次采液指数；

(2)统计工区单井初期平均日产液量，与当前含水条件下的理论无因次采液指数乘积，即为当前含水条件下的理论单井液量；理论单井液量与平均射开有效厚度的比值，即为理论采液强度。

(3)建立非均质性理论模型，并对物性进行加权平均建立均质理论模型；定义非均质理论模型与均质理论模型的日产液量比值为干扰系数；

(4)当前含水条件下的理论无因次采液指数与干扰系数的乘积即为非均质条件下的理论采液强度。

优选地，计算无因次采油指数αo的公式为：

式中，kro(sw)—不同含水饱和度sw下的油相相对渗透率；kromax—束缚水饱和度swi下的油相相对渗透率；k—fw＝0时的油层绝对渗透率；kw—含水为fw时的油层绝对渗透率；

优选地，令k＝kw，

无因次采液指数αl的计算公式为：

其中，

式中，kro—不同含水饱和度sw下的油相相对渗透率；krw—不同含水饱和度sw下的水相相对渗透率；μo—地层条件下的原油粘度；μw—地层条件下的水粘度。

优选地，步骤3)径向水射流单井的筛选方法为：将实际采液强度与理论采液强度对比，实际采液强度小于理论采液强度的油井即为筛选出的径向水射流油井；

优选地，实际采液强度为小层模型油井的产液量与该油井在该模型中的射开有效厚度的比值。

优选地，步骤4)优化最佳的均衡平面驱替的径向水射流分支长度，包括以下步骤：

s1.根据分层流线的形成可以显示在该层流线的分布状况以及水淹推进状况，沿平行水线推进方向确定径向水射流分支方向；

s2.根据工艺可实现的最大径向水射流分支100m为限，按照分支20、40、60、80、100m分别得到流量分配系数；

s3.计算分流量曲线；

s4.计算各油井可采剩余油饱和度；

s5.以各油井地层系数与可采剩余油饱和度的乘积(kh·sor)和流量分配系数的比值作为参数，当级差最小时，对应的径向水射流分支长度即为优化得到的平面均衡驱替的径向水射流分支最优长度。

优选地，水相分流公式为：

式中kro—不同含水饱和度sw下的油相相对渗透率；krw—不同含水饱和度sw下的水相相对渗透率；μo—地层条件下的原油粘度；μw—地层条件下的水粘度；a—回归系数b—回归系数sw—含水饱和度。

优选地，剩余油饱和度计算公式为：

syor＝(1-sor)-(1-sfw)＝sfw-sor

式中，syor—可采剩余油饱和度；sor—残余油饱和度；sfw—目前含水条件下含水饱和度；其中sfw可根据目前各井的含水状况采用分流量曲线获得。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明实现了分层流线的显示，分小层确定流量分配系数，并考虑非均质对产能带来的影响，以同时驱替完毕所有可动剩余油为目标，最大程度地减少无效水循环，实现最终的驱替均衡。

附图说明

图1为本发明实施例的分层流线形成的技术路线图。

图2为本发明实施例的理论采液强度技术路线图。

图3为本发明实施例的工区整体流线分布示意图。

图4为本发明实施例的工区分层流线分布示意图。

图5为本发明实施例的油水相对渗透率曲线图。

图6为本发明实施例的无因次采液指数随含水变化理论曲线图。

图7为本发明实施例的非均质模型示意图。

图8为本发明实施例的非流量曲线图。

图9为本发明实施例的径向水射流实施前后流线变化示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例

一种均衡平面驱替的确定径向水射流分支长度的优化设计方法，包括如下步骤：

1)将工区的精细地质模型拆分为与小层数相同的多个地质模型，并得到各小层的流量分配系数，包括以下步骤：

①依据模型的分层情况(1小层纵向1-9网格；2小层纵向11-21网格；3小层纵向23-27网格；4小层纵向29-34网格)，以隔层(纵向10、22、28网格)所在的纵向网格为界，拆分为4个小层的地质模型；

②将工区数值模型的历史油水井数据，按照网格净流出情况导出，产油量和产水量均为正值，注水量为负值，按照纵向小层网格划分情况整理历史数据，形成4个小层的历史数据文件；

③将工区数值模型的射孔数据，以隔层所在纵向网格为界，拆分为4个小层的射孔数据文件；

④将整理的4个历史数据文件和4个射孔数据文件分别导入4个小层地质模型，形成4个小层的流线模型(图4)，从而得到各小层与水井对应油井的流量分配系数(表1-表4)。

表11小层流量分配系数

表22小层流量分配系数

表33小层流量分配系数

表44小层流量分配系数

2)根据储层非均质状况，计算理论采液强度，包括以下步骤：

①利用工区的油水相对渗透率曲线(图5)和地层条件下的油藏参数绘制无因次采液指数随含水变化理论曲线(图6)。

计算无因次采油指数αo的公式为：

式中，kro(sw)—不同含水饱和度sw下的油相相对渗透率；

kromax—束缚水饱和度swi下的油相相对渗透率；

k—fw＝0时的油层绝对渗透率；

kw—含水为fw时的油层绝对渗透率。

在此不考虑注水开发过程中绝对渗透率的变化，令k＝kw，则上式变为：

无因次采液指数αl的计算公式为：

其中，

式中，kro—不同含水饱和度sw下的油相相对渗透率；

krw—不同含水饱和度sw下的水相相对渗透率；

μo—地层条件下的原油粘度；本实施例中μo为0.96mpa·s；

μw—地层条件下的水粘度，本实施例中μw为0.30mpa·s。

②统计工区单井初期平均日产液量，与目前含水18.3％条件下的理论无因次采液指数0.64相乘，即为目前含水条件下的理论单井液量8.1m³/d。理论单井液量与平均射开有效厚度的比值，即为理论采液强度。

计算目前含水下油井理论采液强度lst的公式为：

式中，ql—油井平均日产液量，本实施例ql大小为8.1m³/d；

h—油井平均射开有效厚度，本实施例油井平均射开有效厚度为6.3m。

目前含水条件下油井理论采液强度为1.29m³/(d·m)。

③按照层间非均质性建立平面均质纵向非均质的理论模型(表5和图7)；以建立非均质性理论模型为基础，对各小层物性加权平均值建立均质理论模型，其中均质模型有效厚度h＝h1+h2+h3+h4＝10.1m；渗透率k＝(k1h1+k2h2+k3h3+k4h4)/h＝28.5md。

表5模型物性和有效厚度统计表

利用数值模拟软件ecllipse分别计算非均质模型与均质模型的日液能力分别8.2t/d和6.4t/d，则干扰系数为0.78。

④目前含水条件下的油井理论采液强度1.29m³/(d·m)与干扰系数0.78的乘积即为理论采液强度1.0m³/(d·m)。

3)筛选径向水射流单井，包括以下步骤：

①小层模型油井的产液量与该油井在该模型中的射开有效厚度的比值，得到油井在各小层的实际采液强度(表6)；

表6油井在各小层的实际采液强度统计表

②将实际采液强度与理论采液强度对比，实际采液强度小于理论采液强度1.0m³/(d·m)的油井层位即为筛选出的径向水射流油井层位。

4)优化最佳的均衡平面驱替的径向水射流分支长度，包括以下步骤：

①以1小层水井l87井所在井组为例，井区涉及油井3口，分别为l87-x11、l87-x12和l87-x2井。其中l87-x2井实际采液强度仅为0.35m³/(t·d)，需要利用径向水射流提高该井采液强度，均衡平面驱替。

②根据分层流线的形成可以显示在该层流线的分布状况以及水淹推进状况，沿平行水线推进方向确定径向水射流分支方向ne30°；

③根据工艺可实现的最大径向水射流分支100m为限，按照分支20、40、60、80、100m分别得到流量分配系数(表7)；

表7不同长度分支流量分配系数统计表

④计算分流量曲线

含水率计算公式为：

由于油水两相相对渗透率比值表示为含水饱和度的函数，即：

得到：称为水相分流量公式，结合相对渗透率数据，可以得到不同含水饱和度sw下的含水fw,即水相分流量曲线。

⑤计算各采油井的可采剩余油饱和度，即：

syor＝(1-sor)-(1-sfw)＝sfw-sor

式中，syor—可采剩余油饱和度，小数；

sor—残余油饱和度，小数；

sfw—目前含水条件下含水饱和度，小数。

其中sfw可根据目前各井的含水状况采用分流量曲线获得。

⑥以各油井地层系数与可采剩余油饱和度的乘积(kh·syor)(表8)和流量分配系数的比值(定义为无因次均衡系数)作为参数(表9)，当分支长度80m时，级差最小，仅为1.51，此时平面驱替最为均衡(图8)。

表8油井地层系数与可采剩余油饱和度统计表

表9各油井无因次均衡系数统计表

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。