油藏工程課件-第四章-2水驅特征分析方法

1、油藏工程原理與方法第四章油藏動態(tài)分析方法第24講 水驅曲線特征分析 油藏工程原理與方法第四章油藏動態(tài)分析方法第24講 水驅曲提 綱一、注水開發(fā)簡述二、水驅特征曲線定義三、水驅特征曲線特征分析四、實例分析五、水驅特征曲線類型提 綱一、注水開發(fā)簡述一、注水開發(fā)簡述石油開采中的一次采油是利用天然能量開采，即利用流體和巖石的彈性能、溶解氣膨脹能、氣頂驅、重力驅以及有邊、底水的侵入。一次采油的采收率很低，一般在20%以下。 繼一次采油之后，注水成為提高采收率的主要方法之一。向油層注水，利用人工注水保持油層壓力，是油田開發(fā)史上一個重大的轉折，自20世紀20-30年代注水油田在美國獲得工業(yè)應用以來，目前世界

2、范圍內(nèi)廣泛應用注水采油。水驅開發(fā)油田，可以獲得較高的最終采收率，并且由于水源豐富、價格低廉，因此，水長期作為一種有效的驅替液體，在世界各國油田開發(fā)廣泛使用。水驅曲線特征分析4-2水驅曲線特征分析一、注水開發(fā)簡述石油開采中的一次采油是利用天然能量開采，即利追溯起來，注水起源于19世紀下頁美國賓西法尼亞西部地區(qū)的Pithole城(費城)，至今已有100多年的歷史。最初出現(xiàn)的注水是偶然的。水從活動封隔器附近的淺含水層滲入一口油井，使這口井不能再出油，但卻引起了周圍井產(chǎn)量的增加。John F. Carll在1880年美國賓西法尼亞第2次地質調查報告中，提出注水能夠提高原油最終采收率這一看法。之后Cal

3、ifornia（1917）、Oklahoma（1931）、Texas（1936）等地油藏相繼開始注水采油，到20世紀40年代注水采油開始蓬勃發(fā)展（Willhilte, P., G.，1986）。中國在近代注水工藝技術發(fā)展中，也取得了頗有特色的成果。水驅曲線特征分析追溯起來，注水起源于19世紀下頁美國賓西法尼亞西部地區(qū)的Pi 40多年的開發(fā)經(jīng)歷表明，注水采油在我國大慶油田得到了成功應用。大慶油田是世界上特大油田之一，是陸相多油層砂巖油田，油層非均質性十分明顯。大慶原油屬石蠟基原油，含蠟量高達2030%，邊水不活躍。大慶油田于1960年6月投入開發(fā)，1976年進入全面開發(fā)階段，年產(chǎn)量在5000萬噸

4、以上，已經(jīng)穩(wěn)產(chǎn)二十多年。大慶油田以“早期內(nèi)部注水，保持壓力采油”為原則，發(fā)展了一整套適合現(xiàn)場特點的分層注采工藝，創(chuàng)造了前所未有的中深井、多層砂巖油藏分層開采成功范例。結合北海（North Sea）油田的開發(fā)經(jīng)驗，BP研究中心的Mitchell（1982）也曾對油田注水開發(fā)的方法進行了總結，但比起中國學者的研究結果來要遜色得多。水驅曲線特征分析 40多年的開發(fā)經(jīng)歷表明，注水采油在我國大慶油田得到了成功一般來說，天然能量充足的油藏占2-3%，97%的需要注水來補充地層的能量，中國90%以上的油田需要注水開發(fā)，這與具體的沉積環(huán)境有關。此外天然能量局限性大，發(fā)揮不穩(wěn)定，初期快，后期慢，采油速度小，采油

5、效率低。優(yōu)勢：1）一般都有可供利用的水資源，水容易獲得，注水的投資和操作費用低而利潤大。2）注水是相對容易的，水容易注入底層且能產(chǎn)生一定的水壓。3）水在油層中的波及能力較高，4）水在油層中容易流動，水在驅油方面是有效的。適用性：注水畢竟是外來流體，與地層巖石和流體不配物，產(chǎn)生傷害水驅曲線特征分析一般來說，天然能量充足的油藏占2-3%，97%的需要注水來補美Wright（1958）在研究采油速度對注水開發(fā)油田的影響時，根據(jù)實際數(shù)據(jù)首先建立了WORNp半對數(shù)統(tǒng)計直線；Parts（1959）在預測五點井網(wǎng)面積注水時，利用理論計算和電模型的實驗，也給出了WORNp半對數(shù)統(tǒng)計直線，他們的方法和結果后來在

6、美國許多油田得到了應用，現(xiàn)在仍然用該方法估算油田的累積產(chǎn)量和剩余油。前蘇聯(lián)的馬克西莫夫（1959）根據(jù)全蘇石油科學研究院的室內(nèi)水驅油實驗數(shù)據(jù)，給出了WpNp的半對數(shù)直線關系，目前，該方法已經(jīng)被CNPC列為預測水驅油田采收率的重要方法之一。中國童憲章（1978）最先發(fā)表了“天然水驅和人工注水油藏的統(tǒng)計規(guī)律探討”（石油勘探與開發(fā)，第六期，1978），陳元千教授和俞啟泰教授等等也在這個領域做出突出貢獻。水驅曲線特征分析美Wright（1958）在研究采油速度對注水開發(fā)油田的影響不同油水粘度的油田水驅特征有明顯的差異：低粘度油田，油水粘度比低，開發(fā)初期含水上升緩慢，在含水率與采出程度的關系曲線上呈凹曲

7、線，主要儲量在中低含水期采出，而中高粘度油田與此相反，在含水率與采出程度的關系曲線上呈凸形曲線，主要儲量在高含水期采出，這是由水驅油非活塞性所決定的。儲層的潤濕性和非均質性更加劇了這種差異。我國主要油田原油屬于石蠟基原油，粘度普遍較高，高含水期是注水開發(fā)油田的一個重要階段，在特高含水期仍有較多儲量可供開采。研究中高含水期的水驅油田的開發(fā)特征具有重要的意義。水驅曲線特征分析不同油水粘度的油田水驅特征有明顯的差異：水驅曲線特征分析含水率與采出程度關系曲線 水驅曲線特征分析1、直井-水平井2、粘度低-高3、低水-邊水4、非均質-均質含水率與采出程度關系曲線 水驅曲線特征分析1、直井-水平井水驅油田含

8、水采油期的劃分(1)無水采油期：含水率90%。水驅曲線特征分析水驅油田含水采油期的劃分(1)無水采油期：含水率2%。水驅二、水驅特征曲線定義1、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)：在水驅油田的動態(tài)分析和預測中，對于已經(jīng)進入中期含水的油田，人們發(fā)現(xiàn)若將累積產(chǎn)油累積產(chǎn)水或水油比累積產(chǎn)油等數(shù)據(jù)作成相應的半對數(shù)圖，可得到比較明顯的直線。水驅曲線特征分析二、水驅特征曲線定義1、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)：在水驅油田的動態(tài)分析和預2、水驅特征曲線：一個天然水驅或人工水驅的油藏，當它已經(jīng)全面開發(fā)并進入穩(wěn)定生產(chǎn)階段后，含水率達到一定高度并逐漸上升時，在半對數(shù)坐標紙上，以對數(shù)坐標表示油藏的累積產(chǎn)水量Wp，以普通坐標表示油藏的累積產(chǎn)油量Np，做出兩者的

9、關系曲線，常出現(xiàn)一條近似的直線段，稱為水驅特征曲線。水驅特征曲線方法是天然水驅和人工注水開發(fā)油田特有的研究方法。水驅曲線特征分析2、水驅特征曲線：一個天然水驅或人工水驅的油藏，當它已經(jīng)全面常用的水驅曲線目前已有50多種應用于油田，可以對累積產(chǎn)油、累積產(chǎn)水、累積產(chǎn)液、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、產(chǎn)液量、含水率、水油比、可采儲量、采收率等各項指標進行預測。油田的注采井網(wǎng)、注采強度、增產(chǎn)措施等變化時，水驅曲線可能會出現(xiàn)拐點，但半對數(shù)直線關系可能仍然成立。目的作用：最大的累積產(chǎn)量可采儲量；標定采收率；含水與累積產(chǎn)量的關系；評價開發(fā)效果；求地質儲量。水驅曲線特征分析常用的水驅曲線目前已有50多種應用于油田，可以對累

10、積產(chǎn)油、累三、水驅特征曲線特征分析上式稱為水的分流量方程，它表明含水率取決于油水兩相各自的滲透率和粘度。比如稠油油藏見水后，由于uo大，故fw較高，對于一定油層來說，uo、uw為定值，此時若求得了Ko/Kw，就可以計算含水率。而Ko/Kw可在油水相對滲透率曲線上得到。實踐證明：Ko/Kw與Sw之間為一指數(shù)函數(shù)。0、含水率和水油比（在穩(wěn)態(tài)狀況下）Qw和Qo分別為地面的油水產(chǎn)量。水驅曲線特征分析三、水驅特征曲線特征分析上式稱為水的分流量方程，它表明含水率在相對滲透率曲線上,每隔一定飽和度讀出：油和水的相對滲透率,算出油水相對滲透率比值Kro/Krw。在半對數(shù)座標上作出Kro/KrwSw關系曲線。如

11、圖所示，曲線中間主體段是直線，這一直線段正好是礦場實際常用的范圍。直線段可用下式表示：1、相對滲透率與含油飽和度的關系水驅曲線特征分析在相對滲透率曲線上,每隔一定飽和度讀出：油和水的相對滲透率,2、水油比與含油飽和度的關系將該統(tǒng)計規(guī)律代入水油比的關系式中：這樣我們就建立了水油比WOR與含油飽和度Sw的關系式。下一步我們找找：Sw與累積產(chǎn)量Np有什么特殊關系？水驅曲線特征分析2、水油比與含油飽和度的關系將該統(tǒng)計規(guī)律代入水油比的關系式中3、原始儲量、剩余可采儲量、累積產(chǎn)量水驅曲線特征分析3、原始儲量、剩余可采儲量、累積產(chǎn)量水驅曲線特征分析在注水保持壓力下：BoBoi，則有：飽和度與累計產(chǎn)量關系如下

12、：這樣我們就建立了水油比、Np與含水飽和度Sw的關系式。4、 Np與含水飽和度Sw的關系水驅曲線特征分析在注水保持壓力下：BoBoi，則有：飽和度與累計產(chǎn)量關系如（一）、甲型水驅曲線前蘇聯(lián)學者馬克西莫夫，1959年以經(jīng)驗公式提出的累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)油量的半對數(shù)關系式，后于1978年我國著名油田開發(fā)專家，已故中科院院士童憲章先生，命名為甲型水驅曲線。在理論上完整系統(tǒng)的推導由陳元千完成（水驅曲線關系式的推導，石油學報，1985（2）6，69-78）。水驅曲線特征分析（一）、甲型水驅曲線前蘇聯(lián)學者馬克西莫夫，1959年以經(jīng)驗公由上述WOR-Sw關系式：油田的累計產(chǎn)水量可由下列表示：油田的瞬時產(chǎn)量與累

13、計產(chǎn)量的關系為：代入上式Wp中。改寫為地面水產(chǎn)量的形式：Qw和Qo分別為地面的油水產(chǎn)量。積分的性質代入上式水驅曲線特征分析由上述WOR-Sw關系式：油田的累計產(chǎn)水量可由下列表示：油田如下公式為甲型水驅曲線：水驅曲線就是地層巖石的相滲特性在生產(chǎn)規(guī)律上的宏觀反映。由于不同油田的巖石相滲特性不同，因此，水驅曲線的常數(shù)也不盡相同。代入的Sw代入的Qo水驅曲線特征分析如下公式為甲型水驅曲線：水驅曲線就是地層巖石的相滲特性在生產(chǎn)累積產(chǎn)水量Wp必須加上一個常數(shù)C,才能與累積產(chǎn)油量Np在半對數(shù)坐標上成直線關系，但是，隨著油田的生產(chǎn)，含水率上升和累積產(chǎn)水量的增加，常數(shù)C的影響逐漸減小，在油田開發(fā)的中后期，累積產(chǎn)

14、水量Wp和累積產(chǎn)油量Np在半對數(shù)坐標上成直線關系。水驅曲線特征分析累積產(chǎn)水量Wp必須加上一個常數(shù)C,才能與累積產(chǎn)油量Np在半對可采儲量計算對甲型曲線等式兩邊分別時間t求導數(shù)：代入甲型水驅曲線：又因為含水率和水油比的關系式：預測可采儲量：(含水98時)動態(tài)分析1、預測開采儲量；2、采收率標定；3、動態(tài)分析；4、開發(fā)效果評價。水驅曲線特征分析可采儲量計算對甲型曲線等式兩邊分別時間t求導數(shù)：代入甲型水驅（二）、乙型水驅曲線童憲章先生和謝爾蓋夫等人，分別與1978年和1982年，以經(jīng)驗公式的形式提出了累積水油比與累積產(chǎn)油量的半對數(shù)直線關系式。后于1993年（陳元千，“一種新型水驅曲線關系式的推導及應用

15、”，石油學報，1993（2）14，65-73）完成了他的理論推導。該直線稱乙型水驅曲線。由甲型水驅曲線兩端對Np求導后，取對數(shù)：水驅曲線特征分析（二）、乙型水驅曲線童憲章先生和謝爾蓋夫等人，分別與1978可采儲量計算代入乙型水驅曲線：因為含水率和水油比的關系式：預測可采儲量：(含水98時)累計產(chǎn)量和含水率的關系：1、預測開采儲量；2、采收率標定；3、動態(tài)分析；4、開發(fā)效果評價。水驅曲線特征分析可采儲量計算代入乙型水驅曲線：因為含水率和水油比的關系式：預一般是在油藏進入開發(fā)中期后：童憲章提出了一種經(jīng)驗圖版法，以此預測油藏的采收率變化趨勢。 根據(jù)油田含水統(tǒng)計，水驅油田含水率采收率有如下關系： 根據(jù)

16、水驅油藏含水率、采出程度和最終采收率得到的統(tǒng)計關系圖版，用對應的查出相應的采收率ER。（三）、童憲章圖版法水驅曲線特征分析一般是在油藏進入開發(fā)中期后：根據(jù)水驅油藏含水率、采出程度和最童憲章經(jīng)驗圖版法理論油田生產(chǎn)水油比與含水率之間的關系為：把上式代入乙型水驅曲線：得到：令：b2d N , b2NP=dRD , 代入上式：當含水為98%時，油田廢棄，此時的采出程度為油田的水驅最終采收率（ER）地質儲量通過a2將ER采收率代回上式。水驅曲線特征分析童憲章經(jīng)驗圖版法理論油田生產(chǎn)水油比與含水率之間的關系為：把上提出a2的表達式：代入含水率和采出程度的表達式：童憲章通過油田的水驅常數(shù)統(tǒng)計后，認為d7.5代

17、入：水驅曲線特征分析提出a2的表達式：代入含水率和采出程度的表達式：童憲章通過油水驅曲線特征分析水驅曲線特征分析1、編制采收率曲線：ER10、20、30.。2、在統(tǒng)一坐標系中，繪制實際油藏、油層等的Rfw曲線。3、分析實際曲線與理論曲線的關系和變化。308050406070水驅曲線特征分析1、編制采收率曲線：ER10、20、30.。3080 已知某油田L區(qū)塊1987年注水開發(fā)，1993年以來其生產(chǎn)數(shù)據(jù)見課本表4-10。油田地質儲量為1260104t。試根據(jù)水驅規(guī)律計算含水率達98%時的最終采油量和采收率。利用研究成果，開展開發(fā)效果評價。四、實例分析1995年水驅曲線特征分析 已知某油田L區(qū)塊1

18、987年注水開發(fā)，1993年以來其生產(chǎn)第一直線段為：B10.008，而截距A10.989。設最大油水比為49時，最大產(chǎn)水量和產(chǎn)油量公式如下:根據(jù)地質儲量N=1260104t，按此開采方式一直下去，最終采收率ReNPmax/N = 24.2%水驅曲線特征分析第一直線段為：B10.008，而截距A10.989。根據(jù)第二直線段為：B10.0107，而截距A13.57。同樣設最大油水比為49時，最大產(chǎn)水量和產(chǎn)油量公式如下:根據(jù)地質儲量N=1260104t，按此開采方式一直下去，最終采收率ReNPmax/N = 53.8%水驅曲線特征分析第二直線段為：B10.0107，而截距A13.57。根據(jù)對油田開發(fā)

19、效果評價：1、本油田到1993年為高含水期，含水率95.9%。含水上升緩慢。2、1995年實施的一系列調整措施有效。水驅曲線出現(xiàn)拐點。3、挖潛措施使最大可采儲量由原來的305104t 提高到 678104t；提高了油田的潛能。4、最終采收率Re由原來的24.2% 提高到 53.8%，提高了油田的最終采收率。5、從1995年挖潛措施后，由累積產(chǎn)量270104t，到最大可采儲量678104t，還有剩余開采儲量408104t（60）在高含水期產(chǎn)出。本油田仍然有很大前景。水驅曲線特征分析對油田開發(fā)效果評價：1、本油田到1993年為高含水期，含水率五、水驅特征曲線類型直線關系式半對數(shù)關系式雙對數(shù)關系式組

20、合型關系式水驅曲線特征分析五、水驅特征曲線類型直線關系式水驅曲線特征分析直線關系式1、累積液油比與累積產(chǎn)液量的關系式2、累積液油比與累積產(chǎn)水量的關系式3、累積水油比與累積產(chǎn)液量的關系式4、累積水油比與累積產(chǎn)水量的關系式水驅曲線特征分析直線關系式1、累積液油比與累積產(chǎn)液量的關系式水驅曲線特征分析半對數(shù)關系式1、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)油量的關系式2、累積產(chǎn)液量與累積產(chǎn)油量的關系式3、水油比與累積產(chǎn)油量的關系式 4、含水率與累積產(chǎn)油量的關系式 水驅曲線特征分析半對數(shù)關系式1、累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)油量的關系式水驅曲線特征分雙對數(shù)關系式1、累積產(chǎn)油量與含水率的關系式2、水油比與累積產(chǎn)水量的關系式 3、累積產(chǎn)油量和累積液水比的關系式 4、產(chǎn)油量與累積產(chǎn)水量的關系式 水驅曲線特征分析雙對數(shù)關系式1、累積產(chǎn)油量與含水率的關系式水驅曲線特征分析組合型關系式1、Iraj Ershaghai 的關系式 2、勝利油田馬成國的關系式水驅曲線特征分析組合型關系式1、Iraj Ershaghai 的關系式 水驅不同水驅曲線線形回歸圖盡管線形關系千差萬別，但含水率達到54.11%之后，不同方法都出現(xiàn)了比較明顯的直線段。圖3 Np與X的線形關