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1、*油藏工程原理讲义1第六章第六章 油藏物质平衡油藏物质平衡R.J.Schilthuis于1936年最早建立油藏物质平衡方程，主要用于油藏储量计算、驱动机制分析和动态预测等油藏工程研究。由于Schilthuis的物质平衡方程非线性程度较强，因此，其应用受到了极大的限制。后来D.Havlena和A.S.Odeh于1963-1964年对物质平衡方程进行了线性化处理，从而使油藏物质平衡方程得到了广泛应用。“直线技术”因而成为油藏工程分析的一项重要技术。1十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义2油藏物质平衡：质量守恒定律在油藏工程中的应用。它研究的是油藏原始地质储量、剩余地质储量和采出油量之间的关
2、系。由于该理论不需要高深的数学知识，也不考虑复杂的油藏结构，描述的物理过程清晰，因此，受到矿场研究人员的普遍欢迎。油藏物质平衡方程只对比油藏初始状态和某一开发状态的参数，而对参数的变化过程不予考虑，因此，方法本身显得特别简单。2十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义3第一节第一节 封闭未饱和油藏弹性驱动封闭未饱和油藏弹性驱动封闭油藏未饱和油藏弹性驱动无相连水体的油藏。原油没有被气体饱和即没有气顶的油藏。指开采原油的驱动能量，全部来自于油藏自身的弹性膨胀能。油藏物质平衡基本形式3十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义4一、油藏容积1. 原始条件4十五863子课题 验收汇报*油藏工程原
3、理讲义52. 开发过程孔隙体积减小束缚水膨胀P 时油藏容积5十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义66十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义7二、物质平衡方程1. 原始油量2. 剩余油量换算到地面换算到地面7十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义83. 物质平衡方程8十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义9令 ：油藏有效压缩系数采出的地下体积地下体积的膨胀量9十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义101. 判断油藏类型2. 计算动态储量三、生产指示曲线10十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义113. 油藏动态预测4. 弹性评价参数弹性能量指数弹性强度指数或
4、11十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义125. 压降评价参数压降指数压降强度指数或12十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义136. 弹性采收率弹性采收率13十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义147. 剩余地质储量物质平衡方程进一步简化：书上有误14十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义15第二节第二节 未饱和油藏水压驱动未饱和油藏水压驱动水压驱动通过水侵或注水驱替原油的方式。根据驱替原油的能量形式，有人工水驱和天然水驱之分；根据能量强弱，又有弹性和刚性水压驱动之分。刚性水驱弹性水驱弹性驱动15十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义16一、油藏容积1. 原
5、始条件2. 开发过程16十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义17孔隙体积减小束缚水膨胀P 时油藏容积油藏存水量17十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义18二、物质平衡方程1. 原始油量2. 剩余油量换算到地面18十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义193. 物质平衡方程19十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义20三、动态地质储量1. 生产指示曲线法初期一段时间后利用初期直线段斜率确定油藏地质储量是水压驱动油藏确定地质储量的常用方法。20十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义21令 ：2. 物质平衡分析曲线法21十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义2
6、2采用试算法求水侵量1b理论上水侵量偏小水侵量偏大22十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义23若油藏为封闭油藏，则 We=0，因此：令 ：a23十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义241. 生产指示曲线法初期：开采一段时间后 : 不注水时，偏离直线段时油藏采出程度：10%，水体不活跃3%10%，水体活跃程度中等四、水侵量计算24十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义25水体的活跃，对油藏开发一般具有积极的意义。从油藏生产指示曲线可以看出，在不注水的情况，因水体的侵入，油藏的压力下降趋缓。在地层压力不下降的情况下，依然可以采出更多的原油，从而提高了油藏的采出程度。下图为边水
7、驱动油藏的油水界面推进(水侵)状况图。25十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义26指示曲线偏离初始直线段的水平距离即为油藏的存水量W，然后根据下式计算出油藏的水侵量：无水侵产生外逸发生水侵26十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义272. 亏空体积曲线法油藏的亏空体积油藏的亏空率开发初期，弹性驱动阶段亏空体积：27十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义2828十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义29存水量存水体积系数四、油藏注采平衡其中:水侵体积系数注水体积系数产水体积系数显然:29十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义30累计注采比:(瞬时)注采比 :注采平
8、衡，压降为0注采欠平衡，压降030十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义31注入量为0压力原始地层压力，注采过平衡油藏逸出量（包括油和水）31十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义32过平衡开采导致油藏流体外逸，从而浪费油藏的驱替能量，矿场上一般不采用这种驱替方式。为了充分利用水体的能量，油藏的压力应保持在原始地层压力之下，压降越大，水体越能发挥作用。同时，为了保持油井有相对较高的举升能力，油藏压力又不能降得太低，因为油藏压力越高，油井的举升能力就越强。因此，油藏压力应保持一个合理的压力水平。32十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义33地层压力保持水平:油藏压降水平:显然
9、:注水开发油藏的压力水平一般在80% 90%左右。33十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义34第三节第三节 物质平衡方程通式物质平衡方程通式综合驱动油藏带有气顶和相连水体的油藏。其物质平衡方程称为物质平衡方程通式。饱和油藏 带有气顶的油藏。综合驱动油藏未饱和水压驱动油藏封闭未饱和弹性驱动油藏无气顶无水体34十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义351. 原始条件地下油气总体积：一、油藏容积气顶的气量：35十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义36油藏孔隙体积 ：油藏束缚水体积：油藏储油容积 ：36十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义372. 开发过程37十五863子
10、课题 验收汇报*油藏工程原理讲义38孔隙体积减小量：束缚水膨胀量：油藏存水量：油藏存气量 = ?38十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义39油藏存气量 = 气顶体积(地下)：气顶体积(地下) ：气顶膨胀量(地下) ：气顶膨胀量+原油脱气量产出的自由气量 气顶自由气变化39十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义40溶解气体积(地面) ：溶解气体积(地面) ：原油脱出气量(地面) ：原油脱出气量(地下) ： 溶解气变化40十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义41原油产出总气量(地面)：原油产出溶解气量(地面) ：产出自由气量(地面) ：产出自由气量(地下)： 地面气产量变化4
11、1十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义42油藏存气量：42十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义43时油藏容积为：43十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义44根据物质平衡方程，并将上面各参数代入整理后得：二、物质平衡方程44十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义45物质平衡方程的特点物质平衡方程的特点：F 不涉及流体流动的方向问题,被称作零维模型；F 大部分变量是压力的隐函数，产量具有压力依赖性；F 只对比原始地层压力和某个地层压力状态的情况，研究思路简单，也给结果的误差带来了理论上的依据；F 缺乏时间依赖性，时间尺度隐含在压力的变化中；F 方程的求解十分困难。45
12、十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义46原油两相体积压缩系数原油两相体积压缩系数三、方程线性化46十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义47气体压缩系数：气体压缩系数：油藏容积压缩系数：油藏容积压缩系数：该该方程形式上与水压驱动未饱和油藏物质平衡方程完全一样。方程形式上与水压驱动未饱和油藏物质平衡方程完全一样。47十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义48物质平衡方程的物质平衡方程的主要应用：主要应用：F 估算原油地质储量；F 建立油藏流体采出量与压力的关系，以预测油藏动态；F 确定是否存在水侵及水侵量；F 证实是否存在气顶；48十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义
13、49物质平衡方程的物质平衡方程的局限和缺陷：局限和缺陷：F未考虑油藏岩石和流体的空间变化规律； F未考虑油藏的空间几何形态； F未考虑油水井在油藏范围内的位置；F未考虑油藏流体的流动方向，无法确定流体界面的 移动距离；49十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义50F对于水体非常活跃的水驱油藏，用物质平衡方法确定的N是无效的。因为在非常活跃的水驱条件下，(Pi-P)将很小，随着流体的采出没有足够大的压降，利用(6.3.31)式计算的N是无意义的。F在油藏初期弹性开采阶段(如采出可采储量5%以前)，物质平衡方程计算的结果不确定性大。因为此时(6.3.31)式中 的值非常小， 它的任何误差都将
14、被扩大，所以由此计算的储量偏差将会很大。50十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义51F油藏所产水和气计量精度不够；F缺少具有代表性的压力数据；油藏物质平衡方法预测的可信度随油藏开发期的增长而增长。51十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义52原油弹性能气体弹性能岩石、束缚水弹性能人工机械 能水体弹性 能第四节第四节 油藏驱动指数油藏驱动指数将综合驱动物质平衡方程写成下面的形式：一、驱动指数52十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义53原油原油的的弹性能：弹性能：气顶的弹性能：气顶的弹性能：油藏容积的弹性能：油藏容积的弹性能：天然水体弹性能：天然水体弹性能：人工机械能：人工机
15、械能：驱动指数（驱动指数（DIDI）：）：每一种驱动能量占总能量的百分数。每一种驱动能量占总能量的百分数。总驱动能量总驱动能量：油藏油藏采出流体的总的地下体积采出流体的总的地下体积。53十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义54油藏油藏内能内能油藏油藏外能外能54十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义55指数形式的物质平衡方程：指数形式的物质平衡方程：55十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义56二、驱动效率驱油能量利用率驱油能量利用率驱替油气能量利用率驱替油气能量利用率56十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义57内能产出的油气体积比例: :内能利用效率: :57十五
16、863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义58外能的利用效率外能的利用效率: :由于水侵量不易计算，因此上式也可写成：由于水侵量不易计算，因此上式也可写成：58十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义59三、驱动采收率(略)油藏的地下采出程度油藏的地下采出程度R Ro o，提法欠妥，忽略提法欠妥，忽略59十五863子课题 验收汇报*油藏工程原理讲义60油藏弹性驱动地下采出程度油藏弹性驱动地下采出程度R Re e原油弹性驱动采出程度原油弹性驱动采出程度R Reoeo气顶弹性驱动采出程度气顶弹性驱动采出程度R Regeg油藏容积弹性驱动采出程度油藏容积弹性驱动采出程度R Recec60十五863
