示踪剂研究剩余油

1、石油大学(华东)石油工程系示踪剂就是从注水井注入、从生产井示踪剂就是从注水井注入、从生产井采出，根据注入和采出信息来确定油采出，根据注入和采出信息来确定油藏井间结构（包括单层、多层、层内）藏井间结构（包括单层、多层、层内）的一项技术。的一项技术。示踪剂监测一般是在地下情况发生了示踪剂监测一般是在地下情况发生了较大变化或者开始某种新的开发方式较大变化或者开始某种新的开发方式之前，用以确定地层参数、进行方法之前，用以确定地层参数、进行方法适用性评价的一项技术。适用性评价的一项技术。 BrighamBrigham和和Smith(1964)Smith(1964)为预测示踪剂在水驱为预测示踪剂在水驱五点

2、井网中的突破时间和峰值浓度，介绍了五点井网中的突破时间和峰值浓度，介绍了一种半解析模型。一种半解析模型。 BrighamBrigham和合作者改进了这一模型和合作者改进了这一模型( (BrighamBrigham和和AbbaszadehAbbaszadeh,1984),1984)，并提供了流管中有径，并提供了流管中有径向弥散的流动方程的解析解向弥散的流动方程的解析解( (AbbaszadehAbbaszadeh,1982),1982)。 PopePope等等(1987)(1987)编制了三维三相多组分化学驱编制了三维三相多组分化学驱模拟器模拟器UTCHEMUTCHEM。 19891989年年J

3、.S.TangJ.S.Tang提出了分配性示踪剂的应用提出了分配性示踪剂的应用解释方法。解释方法。 目前的软件主要应用数值方法、解析方法以目前的软件主要应用数值方法、解析方法以及半解析方法。及半解析方法。19911991年我们编制了解析方法年我们编制了解析方法与显式数值方法软件，与显式数值方法软件，19951995年研制完成隐式年研制完成隐式数值方法，目前已完成半解析方法的研制工数值方法，目前已完成半解析方法的研制工作，这是目前示踪剂解释技术发展的方向。作，这是目前示踪剂解释技术发展的方向。 示踪剂分为非分配性示踪剂与分配性示踪剂。示踪剂分为非分配性示踪剂与分配性示踪剂。非分配性示踪剂主要用来

4、确定井间连通与渗非分配性示踪剂主要用来确定井间连通与渗透率的变异情况，分配性示踪剂主要辅助解透率的变异情况，分配性示踪剂主要辅助解决井间高渗层的剩余油饱和度问题。决井间高渗层的剩余油饱和度问题。注水油田开发后期，需要确定强水淹的高渗层注水油田开发后期，需要确定强水淹的高渗层或者大孔道的参数。或者大孔道的参数。高渗层厚度与渗透率的分布应该呈现一种趋势高渗层厚度与渗透率的分布应该呈现一种趋势值，因此需要确定其平均值与分布趋势。值，因此需要确定其平均值与分布趋势。应用分配性示踪剂可以定量解释主渗通道上的应用分配性示踪剂可以定量解释主渗通道上的饱和度。同样，也是一个分布趋势。饱和度。同样，也是一个分布

5、趋势。 单纯利用示踪剂解释不可能分析出高渗层以外单纯利用示踪剂解释不可能分析出高渗层以外部分的饱和度分布。部分的饱和度分布。示踪剂方法与其它油藏测试方法的结合示踪剂方法与其它油藏测试方法的结合 示踪剂方法需要借助于其它油藏工程方法来确定示踪剂方法需要借助于其它油藏工程方法来确定合理的参数选择范围或者提供辅助参数。合理的参数选择范围或者提供辅助参数。 1、物质平衡方法物质平衡方法 物质平衡方法可以提供其它方法所不能提供的参物质平衡方法可以提供其它方法所不能提供的参数平均值，比如饱和度中值等。数平均值，比如饱和度中值等。 2、解析方法解析方法解析方法虽然精度很差，但是可以提供一个参数中解析方法虽然

6、精度很差，但是可以提供一个参数中值，作为真正解释时的参考。值，作为真正解释时的参考。示踪剂方法与其它油藏测试方法的结合示踪剂方法与其它油藏测试方法的结合 3、数值模拟数值模拟 数值模拟方法中的压力隐式算法，可以保证压力数值模拟方法中的压力隐式算法，可以保证压力的计算值具有较高的精度。的计算值具有较高的精度。 4、分流量方程分流量方程 通过对分流量方程的合适改造，可以用来计算流道通过对分流量方程的合适改造，可以用来计算流道 上的饱和度分布。上的饱和度分布。 利用数值法中压力的求解较为稳定，数值可以满足实利用数值法中压力的求解较为稳定，数值可以满足实际现场操作需要的优点，利用数值法求解油藏层的压际

7、现场操作需要的优点，利用数值法求解油藏层的压力分布。力分布。 将三维转化为一维问题，利用解析法中浓度的求解不将三维转化为一维问题，利用解析法中浓度的求解不存在任何截断误差，以及浓度的解总是位于合理解范存在任何截断误差，以及浓度的解总是位于合理解范围内的优点，利用解析法求解产出浓度。围内的优点，利用解析法求解产出浓度。 利用流线方法把数值方法与解析法联系起来。利用流线方法把数值方法与解析法联系起来。 可以模拟任何可能的地层分布情况，不存在辅助算法可以模拟任何可能的地层分布情况，不存在辅助算法的不稳定性等问题。的不稳定性等问题。 可以利用高速运算的计算机完成繁复的解释任务，避可以利用高速运算的计算

8、机完成繁复的解释任务，避免人为的繁复的调参过程。免人为的繁复的调参过程。1.压力计算的数学模型压力计算的数学模型 压力计算采用黑油模型，油水两相的连续性方压力计算采用黑油模型，油水两相的连续性方程如下：程如下：oooscoooooroBstqDgpBkkwwwscwwwwwrwBstqDgpBkk2.流线确定的数学模型流线确定的数学模型刚性介质中不可压缩流体的达西速度表示为：刚性介质中不可压缩流体的达西速度表示为：由于流体不可压缩，散度为零，即除去源汇项外：由于流体不可压缩，散度为零，即除去源汇项外： 因此三维的流线可以积分下式得到：因此三维的流线可以积分下式得到： pv0 vzyxvdzvd

9、yvdxdtdT/2.流线确定的数学模型流线确定的数学模型(续续)可以得到网格各个方向的速度为：可以得到网格各个方向的速度为： ，i=x,y,zi=x,y,z 经推导（略）得到平面流函数为：经推导（略）得到平面流函数为： 从而可以确定平面流线分布。从而可以确定平面流线分布。iiiilcbvcxybyaxo3.浓度计算的数学模型浓度计算的数学模型 根据一维情况下的对流扩散性方程：根据一维情况下的对流扩散性方程： 可以得到一维浓度计算代数式：可以得到一维浓度计算代数式：tcxcuxck22ktutxerfcctxc221,04.吸附的考虑吸附的考虑根据年根据年SatterSatter等的理论推导公

10、式：等的理论推导公式： 确定滞后系数：确定滞后系数：其中：其中：a a 为吸附系数，为吸附系数， 为岩石密度。为岩石密度。 tcRxcuxck22aRr11r5.多相的考虑多相的考虑在饱和度分布均一的情况下，根据色谱原理，定义迟在饱和度分布均一的情况下，根据色谱原理，定义迟滞因子：滞因子： 根据非分配性示踪剂突破时间与分配性示踪剂的突破根据非分配性示踪剂突破时间与分配性示踪剂的突破时间的差别：时间的差别： 可以得到残余油饱和度：可以得到残余油饱和度：orordssk111wttdwwworkttttts115.多相的考虑多相的考虑(续续) 上面的公式要求两种示踪剂的吸附以及扩散性能上面的公式要

11、求两种示踪剂的吸附以及扩散性能非常接近，生产井的含水要非常高，饱和度的分布变非常接近，生产井的含水要非常高，饱和度的分布变化不大，且要求两种示踪剂产出曲线要有明显的时间化不大，且要求两种示踪剂产出曲线要有明显的时间滞后。对于油有较大产出的井组而导致的滞后时间不滞后。对于油有较大产出的井组而导致的滞后时间不明显的情况，油饱和度很难确定，为了解决该问题，明显的情况，油饱和度很难确定，为了解决该问题，我们要求将该井组原始情况和开采情况参数输入，根我们要求将该井组原始情况和开采情况参数输入，根据注入产出情况，先确定目前饱和度的分布趋势和平据注入产出情况，先确定目前饱和度的分布趋势和平均值，然后再通过流

12、线法对分配示踪剂和非分配示踪均值，然后再通过流线法对分配示踪剂和非分配示踪剂产出曲线的拟合，最终调整好饱和度的分布剂产出曲线的拟合，最终调整好饱和度的分布。6.井筒产出浓度的计算井筒产出浓度的计算 井筒的浓度即各层、各条流线上产出浓度的混合井筒的浓度即各层、各条流线上产出浓度的混合效应的结果，可表示为：效应的结果，可表示为：其中：其中： 为井筒某一时间的产出浓度；为井筒某一时间的产出浓度； 为某一流线上在对应时间对应井筒位为某一流线上在对应时间对应井筒位置置 的产出浓度；的产出浓度； 为对流线的积分；为对流线的积分； 为流线上某种流体的贡献量。为流线上某种流体的贡献量。 dqdqtctc/0t

13、c tc0d q1 1、辅助参数的利用、辅助参数的利用 为了更为合理的确定解释参数的合理性以及准为了更为合理的确定解释参数的合理性以及准确性，需要最大限度的利用已知的对于油层的认确性，需要最大限度的利用已知的对于油层的认识。这里利用的辅助参数主要包括：识。这里利用的辅助参数主要包括：累积生产资料累积生产资料，利用累积生产资料来大体确定参数的变利用累积生产资料来大体确定参数的变化范围，作为后面参数解释的依据。化范围，作为后面参数解释的依据。测井资料测井资料，包括各层的原始含油饱和度、渗透率，目前包括各层的原始含油饱和度、渗透率，目前的含油饱和度、渗透率等，以及新井的参数。的含油饱和度、渗透率等，

14、以及新井的参数。剖面资料剖面资料，剖面资料是解决多层问题的一个极其重要的剖面资料是解决多层问题的一个极其重要的参数，直接影响到解释的精度。如果剖面资料准确的话，参数，直接影响到解释的精度。如果剖面资料准确的话，可以减少人为经验判断或者按照理想情况分析的不准确性。可以减少人为经验判断或者按照理想情况分析的不准确性。2 2、目标函数、目标函数在拟合产出浓度的过程中，利用一定的优化方在拟合产出浓度的过程中，利用一定的优化方法，可以利用计算机来替代人的大部分工作。法，可以利用计算机来替代人的大部分工作。确定目标函数如下：确定目标函数如下： 即利用计算浓度与实测浓度的差的平方和作为即利用计算浓度与实测浓

15、度的差的平方和作为目标函数。按照一定的优化方法，当目标函数最目标函数。按照一定的优化方法，当目标函数最小时，得到的地层参数即认为是最可能的参数分小时，得到的地层参数即认为是最可能的参数分布。布。 2)min(实测计算ccz3 3、程序框图、程序框图主程序框图如右图。主程序框图如右图。 启启动动主主程程序序启启 动动 数数 据据 输输 入入 程程 序序 ，输输 入入 静静 态态 资资 料料 、 辅辅 助助资资 料料 、 测测 试试 资资 料料 、 拟拟合合 控控 制制 参参 数数数数据据预预处处理理压压力力场场计计算算浓浓度度拟拟合合拟拟合合 地地层层参参数数 分分布布 分分 析析：等等值值 图

16、图、流流线线 图图、 图图 象象分分析析等等。结束4 4、拟合原则、拟合原则井间按照多个高渗通道（层）进行拟合；井间按照多个高渗通道（层）进行拟合；结果中自动识别去掉无效的高渗通道；结果中自动识别去掉无效的高渗通道；拟合方法采用大系统优化方法拟合方法采用大系统优化方法。 4 4、拟合原则：、拟合原则：拟合方法采用大系统优化方法拟合方法采用大系统优化方法由于在整个拟合过程中，需要拟合较多的参数，一由于在整个拟合过程中，需要拟合较多的参数，一般的优化方法很难完成。因此采用大系统优化方法。般的优化方法很难完成。因此采用大系统优化方法。基本的过程是这样的：基本的过程是这样的：(1)(1)、首先确定某个

17、方案中各个参数的数值：首先确定某个方案中各个参数的数值： ，i=1,2,i=1,2, 根据产生的参数序列（即方案）确定产出浓度。根据产生的参数序列（即方案）确定产出浓度。(2)(2)、然后把随机序列产生函数转换为服从平均分然后把随机序列产生函数转换为服从平均分布的随机序列产生函数。根据产生的参数值计算产布的随机序列产生函数。根据产生的参数值计算产出浓度。出浓度。(3)(3)、循环上面两步到足够的数目，根据目标函数循环上面两步到足够的数目，根据目标函数确定最小时对应的参数分布。确定最小时对应的参数分布。(4)(4)、缩小参数的上下限，依次重复上面三步，得缩小参数的上下限，依次重复上面三步，得到目

18、标函数最小时的参数分布。到目标函数最小时的参数分布。 1RanCdCuCiii 根据以上的浓度计算原理，在一定根据以上的浓度计算原理，在一定的地质模型基础上，可以得到产出井的的地质模型基础上，可以得到产出井的产出浓度计算结果。因为在理想的情况产出浓度计算结果。因为在理想的情况下，解析法是最可靠的验证标准，因此，下，解析法是最可靠的验证标准，因此，一种新解释方法必须与解析方法进行对一种新解释方法必须与解析方法进行对照，才可以确定该方法的合理性与可靠照，才可以确定该方法的合理性与可靠性。半解析方法也必须与解析方法进行性。半解析方法也必须与解析方法进行对比才可以确定它的可靠性对比才可以确定它的可靠性

19、。所用油藏参数所用油藏参数油油藏藏长长度度（m m）2 22 20 0油油藏藏宽宽度度（m m）2 22 20 0油油藏藏厚厚度度（m m）5 5油油藏藏层层数数1 1孔孔隙隙度度0 0. .2 2渗渗透透率率（1032m）1 10 00 0含含油油饱饱和和度度0 0. .0 0平平面面网网格格划划分分1 11 11 11 1产产出出井井数数目目1 1注注入入井井数数目目4 4单单井井注注入入量量（m m3 3/ /d d）5 50 0单单井井采采出出量量（m m3 3/ /d d）2 20 00 0井位分布图井位分布图注入参数表注入参数表井井名名注注入入时时 间间 ( (h h) )注注入入

20、浓浓 度度W W1 11 11 16 6. .1 16 61 1. .0 0W W2 21 11 16 6. .1 16 61 1. .0 0W W3 31 11 16 6. .1 16 61 1. .0 0W W4 41 11 16 6. .1 16 61 1. .0 0产出浓度对比图产出浓度对比图 解析解浓度与半解析解计解析解浓度与半解析解计算浓度对比符合很好，并且不算浓度对比符合很好，并且不会受到网格划分尺寸大小的影会受到网格划分尺寸大小的影响。可以认为该方法完全可以响。可以认为该方法完全可以用来代替其它两种方法，增加用来代替其它两种方法，增加了解释参数的可靠性。了解释参数的可靠性。 本

21、软件是在本软件是在Win95下运行的一体下运行的一体化的解释程序，主要由四个部分组成：化的解释程序，主要由四个部分组成：参数输入系统、参数解释系统、参数参数输入系统、参数解释系统、参数图示系统与工具信息。图示系统与工具信息。1 1、启动、启动 在窗口环境下启动后，单击鼠标左键进入主菜单界面。主菜单如下： 该部分主要包括五个部分：静态参数输入、物性参数输入、相关参数输入以及测试参数输入、退出。 该部分主要包括油藏长宽数据输入、网格划分、 井参数输入、深度、孔隙度参数输入，边界输入 （或者无效网格确定）。静态参数输入的菜单界面如下：静态参数输入的菜单界面如下：单击鼠单击鼠标右键，出现弹出菜单，依次

22、选中各个参数项，弹出标右键，出现弹出菜单，依次选中各个参数项，弹出输入窗口，在软件引导下输入相应的参数。输入窗口，在软件引导下输入相应的参数。2.2物性参数输入物性参数输入 在物性参数输入界面内，主要输入油水气的物性参数在物性参数输入界面内，主要输入油水气的物性参数。 2.3 相关参数相关参数 输入单井累油量以及测井、产液吸水剖面资料。选输入单井累油量以及测井、产液吸水剖面资料。选择该项后，单击鼠标右键，出现弹出菜单包括：辅助择该项后，单击鼠标右键，出现弹出菜单包括：辅助参数类型、单井累油量、测井资料以及吸水产液剖面，参数类型、单井累油量、测井资料以及吸水产液剖面，依次输入选择的各种辅助参数。

23、依次输入选择的各种辅助参数。 2.4测试参数测试参数 主要输入测试参数范围、示踪剂有关常数、拟合控制主要输入测试参数范围、示踪剂有关常数、拟合控制参数、测试数据等。参数、测试数据等。半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍3.3.示踪剂解释系统示踪剂解释系统 单击该项，出现下拉菜单包括：油藏参数分析、动态计算、剖面资料分析以及产出曲线分析四部分。分别单击出现运行界面，以产出曲线分析为例：半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4.4.结果图示结果图示系统系统 主要对结果进行处理，生成对主要对结果进行处理，生成对应的等值线以及曲线对比、流线图应的等值线以及曲线对比、流线图分析、图象分析等。分析、图象分析

24、等。半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4 4.1.1曲线对比曲线对比 输入井名以及示踪剂类后，在窗口内显示浓度对比图输入井名以及示踪剂类后，在窗口内显示浓度对比图 半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4 4.2.2参数分布分析参数分布分析 单击该项后，出现厚度、渗透率、饱和度、单击该项后，出现厚度、渗透率、饱和度、压力等项。选择对应参数，即可得到对应的压力等项。选择对应参数，即可得到对应的等值线图。单击鼠标左键显示层号信息，单等值线图。单击鼠标左键显示层号信息，单击鼠标右键，切换到下一层。击鼠标右键，切换到下一层。 半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4.34.3流线图流线图 单击该项后，显

25、示流线分布单击该项后，显示流线分布： 半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4.44.4流线分析流线分析 选择厚度、渗透率、饱和度中对应选择厚度、渗透率、饱和度中对应项后，可以显示对应参数流线分布图，以厚度为例：项后，可以显示对应参数流线分布图，以厚度为例： 半解析方法软件介绍半解析方法软件介绍4.54.5图象分析图象分析 包括厚度、渗透率、饱和度等参数包括厚度、渗透率、饱和度等参数分布，以厚度图象分析如下：分布，以厚度图象分析如下： 有关本软件的应用的详细成果有关本软件的应用的详细成果可见大港油田测井公司的报告。可见大港油田测井公司的报告。官104断块7630井组示踪剂的参数解释 官 7632

26、 距注水井官 7630 井距 210 米，从示踪剂产出情况来看，第 33 天就有示踪剂产出，水推速度达 6.36米/天，这说明两井之间存在高渗透条带，结合吸水剖面、油层地质、生产动态资料的分析，可判断出示踪剂主要流经枣4 高渗层，通过软件快捷的模型建立功能及自动历史拟合，拟合结果见下图。由于本解释系统是从众多方案（几十、几百甚至更多）中优选出最佳的设计方案，故拟合效果应该是比较好的，对比拟合结果可证实这一点，下面将介绍建立在拟合基础上的对开发调整有指导意义解释成果。 结果分析结果分析图3 官76-32井氚水产出曲线的拟合0.E+001.E-052.E-053.E-054.E-055.E-056

27、.E-057.E-058.E-059.E-05050100150时间，D氚水标准浓度实测曲线拟合曲线图4 氚化正丁醇产出曲线的拟合0.E+002.E-064.E-066.E-068.E-061.E-05050100150时间，D氚化正丁醇标准浓度实测曲线拟合曲线 流场分布图流场是地下流体运移的场所，开发调整的目的就是要改变这种在固定开采条件下形成的几乎不变的流场，图 5 是所研究范围的注采井影响区的流场分布图，从图中可分析出注采井的连通状况、波及范围、平面上动用和未动用状况及调整潜力的大小和范围。 用于调整目的的高渗层特性参数井间示踪剂产出曲线是其与所波及区域油藏中多孔介质及流体相互作用的结果

28、，因而解释结果是所波及区域的油藏参数，下面是解释参数一览表。 表 1 官 76-32 井与官 76-30 井间高渗层特性参数 官 76-32 井与官 76-30 井间高渗层特性参数 数值 平均渗透率（MD） 719.50 平均厚度(CM) 7.18 地层系数(M*MD) 52.00 平均油饱和度 0.34 波及面积(M2) 4437.60 波及体积(M3) 320.30剩余油饱和度的分析剩余油饱和度的分析 由于本次试验选用了两类示踪剂，氚水为仅溶于水的非分配示踪剂，氚化正丁醇为由于本次试验选用了两类示踪剂，氚水为仅溶于水的非分配示踪剂，氚化正丁醇为既溶于水又溶于油的分配示踪剂，正是其这固有的特性，才能确定建立在拟合基础上水既溶于水又溶于油的分配示踪剂，正是其这固有的特性，才能确定建立在拟合基础上水流通道中油的饱和度分布，见图流通道中油的饱和度分布，见图 6。 图图 6 高渗层段饱和度分布高渗层段饱和度分布 官官 7632 井与官井与官 76