《石油大学-石油工程-油藏工程第四章--第一节-油藏动态分析方法-(开始)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油大学-石油工程-油藏工程第四章--第一节-油藏动态分析方法-(开始)（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 油藏动态分析方法油藏投入开采以后，其地下流体（油、气、水）的分布及状态将发生激烈的变化。这些变化是遵循一定的规律进行的，并且是受到某些因素的控制和约束的。油藏动态分析方法的主要任务就是：研究油藏投入开采以后的变化规律，寻找控制这些变化的因素，并且应用这些规律来调整和完善油藏的开发方案，使之取得最好的开发效果。油藏动态分析方法一般有如下三个阶段组成：历史拟合阶段、动态预测阶段、校正和完善阶段，这三个阶段有机结合，以完成油藏评价和方案制定工作。历史拟合阶段是充分利用油田已生产的开发资料，针对油田开发过程的特点和规律，选取反映其特点和规律的方法来再现油田已开发的历程。动态预测是将历史拟合阶段
2、建立起来的描述油藏动态方法，用于规划和预测油藏今后的生产，并为对油藏进行必要的调整措施提供帮助。校正和完善阶段是根据预测期内理论方法提供的油藏动态指标的变化和实际油藏动态指标的对比，可以发现这二者往往是有差别的，有些差别的出现是由于偶然因素的影响，而相当多的情况下是由于历史拟合所确定的规律还不够完善，这就要求人们根据新的生产情况来校正和完善。所以从认识的角度上看，油田开发过程是一个不断认识并使之符合实际的过程。第一节 物质平衡方法自1953年R.J.Schithuis 利用物质平衡原理，首先建立了油藏的物质平衡方程式以来，它在油藏工程中得到了广泛的应用和发展。物质平衡方程式的主要功能在于：确定
3、油藏的原始地质储量；判断油藏的驱动机理；预算油藏天然水侵量的大小；在给定的产量条件下，预测油藏未来压力动态。本章推导了零维物质平衡方程式，所谓零维是将我们所研究的对象油藏作为整体来处理，描述油藏动态的指标代表的是油藏的平均指标。虽然这种方法在很大程度上已经基本上是多维、多相、动态的物质平衡的数值模拟器所代替，但是这种方法仍然值得研究，因为它具有原理简单、运算容易等优点，并且利用它可以对油藏的动态作深入的了解。一、油藏饱和类型和驱动类型的划分对于一个新发现的油藏，可以通过探井的测压和高压物性的分析资料，确定出油藏的原始地层压力和饱和压力。根据两者数值的大小及其关系，可将原始条件的油藏划分为如下两
4、大类：（1）当原始地层压力大于饱和压力（）时，叫做未饱和油藏或欠饱和油藏。（2）当原始地层压力等于或低于饱和压力（）时，叫做饱和油藏。在原始条件下的饱和油藏，可以具有气顶或没有气顶。无论是未饱和油藏还是饱和油藏的饱和压力，都有从构造顶部向翼部增加的趋势，这是由于油藏的饱和压力与其压力、温度和油气的组成有关。因此，在实际应用中，无论是原始地层压力还是饱和压力都需要考虑利用加权平均的数据。在确定油藏饱和类型的前提下，可以根据油藏的原始边外条件，即有无边、底水和气顶的存在，以及作用于油、气地层渗流的驱动力情况，将油藏的天然驱动类型划分如下：未饱和油藏：封闭型未饱和油藏封闭弹性驱动不封闭型未饱和油藏弹
5、性水压驱动饱和油藏：无气顶，无边、底水活动的饱和油藏溶解气驱动无气顶，有边、底水活动的饱和油藏溶解气驱和天然水驱综合驱动有气顶，无边水活动的饱和油藏溶解气驱和气顶驱综合驱动有气顶，有边、底水活动的饱和油藏气顶驱、溶解气驱和天然水驱综合驱动对于油藏的不同驱动类型，需要建立与之相对应的物质平衡方程式。在矿场实际应用中，也需要根据油藏的驱动类型，选择不同驱动方式的物质平衡方程式。二、油藏物质平衡方程通式的建立物质平衡方程式是按体积平衡进行推导的，这就是说地下条件表示的地面累计产量应等于油藏中因压力下降引起的流体膨胀量。考虑一个实际断块的油气藏，其原始压力低于油藏的饱和压力，而且有气顶和边水的作用，其
6、流体分布见图4-1所示。在开发过程中，随着油藏地层压力的下降，就要引起边水的入侵、气顶膨胀、溶解气的分离和膨胀，这些就是驱油过程中的各种能量。在这种综合驱动方式下所建立的物质平衡方程式，成为通式。为了便于通式的推导，我们把实际油藏模型（图4-1）进行简化。设想一个储罐，在原始地层压力下（），实际油藏中的油、气将全部充满这个储罐，如图4-2所示，其中图（a）表示原始压力 下具有一有限气顶的油藏中流体的体积，在此图中，总的流体体积是油藏中含烃孔隙体积。图4-2（b）表示因压力降低时，不考虑生产二引起油藏中流体体积膨胀的情况。在该图中仍用实线画上原来的含烃孔隙体积。A是油加上原来的溶解气因膨胀而增加
7、的体积，B是原始气顶膨胀增加的体积，C是地层中束缚水的膨胀和油藏孔隙体积减小的综合作用引起的含烃孔隙体积减少的体积，D是由于边水侵入的量。地层压力的下降实际上是由于油藏生产造成的。如果地面的油、气和水总产量按目前地层压力下的产量来表示（就是说把产出地面的全部油、气和水拿回到油藏中去且此时油藏压力降低到），那么那些油、气和水应充满体积ABCD。另一方面，体积ABCD是人为让油藏发生膨胀的结果，当然，这些体积变化实际上相当于作为产量从油藏排出的流体体积。因此体积平衡可按地下体积计算。在目前压力下：式中 A油加上原始溶解气的膨胀量，地下； B气顶气的膨胀量，地下； C束缚水膨胀及孔隙体积减少引起的含
8、烃孔隙体积的减少量，地下； D边水和底水的侵入量，地下。在计算上式中的各分量之前需定义如下参数：油的原始储量，地面；系数，一般可由测井资料提供；累计原油产量，地面；累计产水量，地面；累计气油比；油藏体积，；油藏孔隙度，小数；束缚水饱和度，小数；原油体积系数，（地下）/（地面）。这样，在物质平衡方程式中的膨胀量即可计算出来。1、油加上原始溶解气的膨胀量在这一项中有两个分量。1）液体的膨胀量在原始压力下，的原油在油藏中占据的体积为，而压力降到时，的原油在油藏中占据的体积为，其中是压力降到时的原油在地层中的体积系数。上面所说的两个体积之差即为液体油的膨胀量： （4-1） 2）逸出气的膨胀量 由于在原
9、始条件时，油与气顶是平衡的，因此油必然处于饱和或泡点压力上。压力降到以下，引起溶解气逸出，油中溶解气总量是，压力降低至后仍然溶于油中的气体数量为，其中，分别为对应于原始压力下和目前压力下的溶解气油比，因此，在压力降低的过程中从油中逸出的气体体积转化为压力时的体积量为： （4-2） 2、气顶气的膨胀量 气顶气的总体积可用地面条件表示为： 在压力降到时，这个数量的气体在油藏中占据的体积是： 其中，分别为对应于压力和压力下的气体体积系数，因此，气顶气的膨胀量是： （4-3） 3、束缚水膨胀及孔隙体积减少引起的含烃孔隙体积的变化量 这些效应的综合作用引起的总体积变化可以从数学上表示为： （4-4）或表
10、示为含烃孔隙体积的减少量： 式中 含烃孔隙体积； 孔隙体积； 束缚水体积； 由于包括气顶在内的总含烃孔隙体积是： 因此，的减少量可表示为： （4-6） 其中、分别为地层水和孔隙的压缩系数。 这个可容纳烃类的体积在压力降至时的减少量必然对应于从油藏采出的与之等量的流体，因此应把它加到流体膨胀项中。 4、天然水侵量及人工注水量 油藏生产过程是一个消耗能量的过程，而表征驱动能量变化的平均压力是逐渐下降的。当压力降落的漏斗传播至供水区后，会引起供水区中流体和岩石的弹性膨胀，使得供水区中的水侵入到油藏，其侵入油藏的水量相当于排出油藏中等量的流体。考虑水的压缩系数，则其在压力下所占据的体积为： 若油藏中有
11、一定量注水井进行人工注水保持地层能量的开发，则在压力时，地面上累积注水量为，则其在地下所占据的体积为： 5、地下产量 压力下降的过程中，在地面测得的累积产油量为，累积产气量为。把这些油和气拿回到压力时的油藏中，油加上溶解气的体积是。当产出地面总气量拿回至压力的油藏中时，将有溶于的油中；其余的气量是在压力下降的过程中从油藏采出的逸出气和气顶之和，把它拿回到已降至的油藏中时占据的体积为。考虑到地面可能有一定的产水量并将其放入到水侵量中扣除，因此，总的地下产量为： （4-9）这样，令这个地下产量等于油藏中体积变化之和即得出物质平衡的通式为： （4-10）若地层原油的两相体积系数表示为： 则通式可简化
12、为： （4-11）式中 关于上述物质平衡方程式应指出如下特点：（1）它是零维的，就是说它是按油藏中一点来计算的，而这一点代表油藏的平均性质。（2）虽然它一般表现出与时间无关，但是天然水侵量的大小是与时间有关的，这可由后续知识来证实。（3）虽然压力只在水和孔隙压缩系数项中明显出现，其形式为，但它也隐含在所有其他项中，因为PVT参数，和都是压力的函数，水侵量也与压力有关。（4）物质平衡方程通式总是按推导它时使用的方法计算的，也就是说把压力降至时的当时体积拿来同原始压力下的体积进行比较，它不是使用逐段方法来计算的。三、物质平衡方程通式的简化形式 虽然物质平衡方程通式初看起来有点复杂，但它无非是如下压缩率定义的复杂形式： （4-12）即： 并且，在某些情况下，实际上可能变为这种简单形式。根据油藏不同驱动类型，可对上述物质平衡方程通式进行简化，而得到其对应的特定条件下的物质平衡方程式。1、未饱和油藏的物质平衡方程式 1）未饱和油藏的封闭型弹性驱动该油藏的条件为：；故由式（4-11）得： （4-13）若设： （4-14）则得： （4-15）2）未饱和油藏的天然弹性水压驱动该油藏的条件为：；故由式（4-11）得： （4-16）或写为：
