油藏物质平衡方法课件

长江大学石油工程学院油藏物质平衡基本原理及应用长江大学石油工程学院油藏物质平衡基本原理及应用油藏物质平衡的基本原理及应用物质平衡方法概述油藏物质平衡方程建立油藏水侵规律油藏物质平衡方程应用油藏物质平衡方法评述2油藏物质平衡的基本原理及应用物质平衡方法概述2油藏物质平衡方法概述一、油藏物质平衡方法的基本原理

将油藏看成体积不变的容器。油藏开发过程中的某一时刻，采出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储量。

总烃量采出量残留量3油藏物质平衡方法概述一、油藏物质平衡方法的基本原理总烃量采出油藏物质平衡方法概述二、油藏物质平衡方法的特点●零维：指将研究对象-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。●油藏物质平衡方法依赖地质资料较少，对于断块、岩性和裂缝油藏等目前尚难准确地确定其含油面积、地层厚度以及其它地质参数变化规律的油藏，运用物质平衡方法研究时，能避免某些复杂地质因素给储量计算和动态分析带来的困难，从而获得较满意的结果。●物质平衡方法具有原理简单，运算容易，便于掌握等优点，因此有较广泛的用途。4油藏物质平衡方法概述二、油藏物质平衡方法的特点4油藏物质平衡方法概述三、物质平衡方法所需要的基础资料

●

1．油藏原始压力数据；

●

2．地层压力，油、气、水的产量，气油比及含水率等动态变化资料；

●

3．通过探井的高压物性取样和PVT分析工作，确定油藏的饱和压力，还应该确定地层原油的体积系数和天然气的溶解度随地层压力的变化以及气体组分、地层油重率、地层水重率、地层油粘度、气体粘度、地层原油的压缩系数等；5油藏物质平衡方法概述三、物质平衡方法所需要的基础资料5●4．通过实验确定或参考国内外有关资料确定地层水和储集层岩石的压缩系数；

●5．通过实验确定油、气、水相对渗透率数据；●6．还应确定以下地质数据：原始地质储量（N）；含气区体积与含油区体积之比（m）；束缚水饱和度（Swi）；孔隙度等。油藏物质平衡方法概述6●4．通过实验确定或参考国内外有关资料确油藏物质平衡方四、物质平衡方法中的基本物性参数1.地层油的压缩系数

地层原油压缩系数(compresibility)的定义是：单位体积地层油在压力改变一个单位时的体积变化率。2.地层水的压缩系数

⊙地层水的压缩系数受压力、温度、溶解的天然气量大小和水中含盐量的影响。

油藏物质平衡方法概述7四、物质平衡方法中的基本物性参数油藏物质平衡方法概述73.地层岩石的压缩系数

含油地层的压缩系数的定义为单位岩石体积在压力变化一个单位时孔隙体积的变化率，即：或定义为：压力每变化一个单位时，含有单位孔隙体积岩石的孔隙体积变化率。

⊙其关系为：油藏物质平衡方法概述8油藏物质平衡方法概述84.综合压缩系数其物理意义为：压力下降一兆帕以后总共能从含地层油为一单位的地层中驱出多少油来，等于：若定义为：压力下降一兆帕以后总共能从单位体积岩石中驱出多少油来，则：

⊙其关系为：

油藏物质平衡方法概述94.综合压缩系数油藏物质平衡方法概述95.地层油的体积系数

原油体积系数等于一立方米地面脱气原油在地层压力和温度下溶解有一定量气体的原油体积（m3/m3）。即：当地层压力高于饱和压力时：6.地层油的两相体积系数在某一地层条件下（P<Pb）相应于一立方米地面脱气原油的地层油和逸出气的地下体积：7.气体体积系数

油藏物质平衡方法概述105.地层油的体积系数油藏物质平衡方法概述10

油藏物质平衡方法概述五、物质平衡方法的主要用途

●1.确定油气藏的原始储量；●2.判断油藏驱动类型，计算驱动指数；●3.计算油藏水侵量；●4.预测油藏动态，包括产油量、压力、气油比等动态指标；

●5.计算油藏各阶段采出程度和最终采收率。11油藏物质平衡方法概述五、物质平衡方法的主要用途11一、油藏饱和类型和驱动类型的划分

未饱和油藏饱和油藏封闭型未饱和油藏不封闭型未饱和油藏无气顶、无边、底水活动的饱和油藏无气顶、有边、底水活动的饱和油藏有气顶、无边底、水活动的饱和油藏有气顶、有边、底水活动的饱和油藏封闭弹性驱动弹性水压驱动溶解气驱溶解气和天然水驱气顶和溶解气驱气顶、溶解气和天然水综合驱动油藏物质平衡方程建立12一、油藏饱和类型和驱动类型的划分未饱和饱和封闭型未饱和油藏二、油藏物质平衡方程通式的建立

三种方式：●开发前油藏中液体与气体的总体积应等于开发后任意时刻采出体积与地下剩余体积之和；●原始状态下油藏内所含流体体积之和等于开发过程中任一时刻油藏内所含流体体积之和；●油藏开发过程中任一时刻，油气水三者体积变化代数和为零。综合驱动油藏的流体分布图油藏物质平衡方程建立13二、油藏物质平衡方程通式的建立综合驱动油藏的流体分布图油藏二、油藏物质平衡方程通式的建立（第二种方式）

原始状况时油藏中油气体积分布在压力P时油藏中油气体积分布（一）原始地层压力下油藏内所含流体体积（地下）地层油的地下体积=

原始状况下地下自由气体积：油藏物质平衡方程建立14二、油藏物质平衡方程通式的建立（第二种方式）原始状况（二）在压力P时油藏内所含流体体积（地下）地层油体积=

自由气体积=原始自由气体积+原始溶解气体积-累积产气体积-仍溶在油中的气体体积油藏物质平衡方程建立油藏压力为p时地层中水的体积：水的增量=(We＋Wi－Wp)Bw

15（二）在压力P时油藏内所含流体体积（地下）油藏物质平衡方程建油藏物质平衡方程建立（三）物质平衡方程通式根据物质平衡的原理，在不考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时综合驱动油藏的物质平衡关系为：整理上式后可得：16油藏物质平衡方程建立（三）物质平衡方程通式根据物质平油藏物质平衡方程建立若考虑气顶区、含油区及岩石和束缚水的弹性膨胀体积时，物质平衡方程应为：考虑两相体积系数BTi=Boi、BT=Bo+(Rsi-Rs)Bg则有：或：17油藏物质平衡方程建立若考虑气顶区、含油区及岩石和束缚三、油藏物质平衡方程的简化1.封闭弹性驱动油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：2.弹性水压驱动油藏：3.溶解气驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：油藏物质平衡方程建立18三、油藏物质平衡方程的简化油藏物质平衡方程建立184.气顶驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：

5.天然水、溶解气驱油藏：油藏物质平衡方程建立194.气顶驱油藏：油藏物质平衡方程建立19油藏水侵规律★供水区：很多油藏的边界经常局部或全部的受含水层所包围，这些含水层叫做供水区；★油藏在开采过程中，随着原油和天然气的采出，油藏内部的地层压力下降，并逐步向外部天然水域传播，引起天然水域内的地层水和岩石的弹性膨胀，在天然水域和油藏部分的地层压差作用下，形成天然水域对油藏的水侵；天然水驱油藏的剖面图和俯视图20油藏水侵规律★供水区：很多油藏的边界天然水驱油藏★利用物质平衡法进行动态预测时，必须先确定油藏水侵的变化；★油藏水侵规律主要取决于：供水区的大小、活跃程度、及供水区是否有露头等。★油藏水侵规律求解的方法：把油藏看成一口打在水域中，本身又有弹性能量的“扩大井”，各种水侵量的公式来源于这口扩大井的刚性或弹性渗流问题的解。油藏水侵规律OilorgasWater简化为WaterOilorgas

21★利用物质平衡法进行动态预测时，必须先确定油藏水侵油藏水侵规律OilorgasWaterOilorgasWater简化为OilorgasWaterOilorgasWater简化为简化为简化为22油藏水侵规律OilorgasWaterOilor一、小水体水侵

1.使用条件：油藏的天然水域比较小，油藏开采所引起的地层压力下降可以很快波及到整个天然水域的范围。此时，天然水域的累积水侵量与时间无关。

2.水侵规律

供水区油藏式中—天然水域的地层孔隙体积，m3；—油藏的地层压降，MPa。

油藏水侵规律23一、小水体水侵供水区油藏式中—天然水域的地层孔隙体积二、定态水侵1.使用条件：油藏有着充足的边水连续补给，因采油速度不高而使油区的压降能够保持相对稳定时，此时水侵速度与采出速度相等,相应水侵为定态水侵。2.水侵规律

水侵速度：

水侵量：或：

供水区油藏油藏水侵规律24二、定态水侵供水区油藏油藏水侵规律243.水侵系数的计算★研究边水的活动规律，主要是求出水侵系数，因为水侵系数的大小表示了边水的活跃程度。

●先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量。●作水侵量与时间关系曲线，地层压力稳定时关系曲线应为直线，直线斜率即为水侵速度qe值。●由下式即可求水侵系数：油藏水侵规律253.水侵系数的计算油藏水侵规律25三、准定态水侵1.使用条件：油藏有充足的边水供给，即供水区的压力稳定，但油藏压力还未达到稳定状态，可把这个压力变化阶段看作是无数稳定状态的连续变化。2.水侵规律水侵速度：水侵量：

3.水侵系数的计算

先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量，以We为纵坐标，以为横坐标作图，直线的斜率就是水侵系数K2。准定状态水侵压力变化曲线油藏水侵规律26三、准定态水侵准定状态水侵压力变化曲线油藏水侵规律26四、修正准定态水侵1.使用条件：与含油区相比，供水区很大；油层产生的压力降不断向外传播，使流动阻力增大，因而边水侵入速度减小，水侵系数变小。

2.水侵规律水侵速度：水侵量：供水区油藏油藏水侵规律27四、修正准定态水侵供水区油藏油藏水侵规律27五、非定态水侵

1.使用条件：油藏发生水侵的原因主要是供水区岩石和流体弹性作用时的水侵。2.水侵规律可由封闭地层弹性不稳定渗流数学模型求解得无量纲水侵量，然后由下式计算水侵量：式中：B-水侵系数，压力每降低1MPa时靠边水区弹性能驱入油藏中水的体积，m3/Mpa；-油藏水侵角系数，。供水区油藏油藏水侵规律28五、非定态水侵供水区油藏油藏水侵规律28-无因次水侵量函数，可由无因次时间和无因次半径查表确定，-阶段压力降。3.水侵系数的计算对于弹性水压驱动油藏的物质平衡方程，若为非定态水侵，则有：整理得：油藏水侵规律29-无因次水侵量函数，可由无因次时间和油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏1.计算弹性产率物质平衡方程改写成如下形式：式中：K1为弹性产率，它表示单位地层压降下的产量（m3/Mpa）。可以用来衡量油田弹性能量的大小。2.确定弹性阶段累积产油量或采出程度总的弹性采油量为：总的弹性采收率为：30油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏30

3.预测油藏动态当地质储量、综合压缩系数已知时，便可对NP和△P这两个参数进行预测。4.判断油藏密封性若油藏密封，为直线，否则会弯曲，表示有边水入侵或流体外流。5.求油藏地质储量由物质平衡方程：以为纵坐标，以为横坐标，得一直线，其斜率即为N。油藏物质平衡方程的应用31油藏物质平衡方程的应用31油藏物质平衡方程的应用实例1已知某封闭弹性驱油藏，原始储量为526×104t，原始地层压力pi=38.5MPa，饱和压力pb=17.5MPa。该油藏自1971年底投产，其压力和产量的变化见表。试求油藏的弹性产率K1及弹性采收率ERe。时间，年月总压降，MPa累积产油量，104t1971.121.041.51972.21.382.11972.41.672.51972.61.913.21972.82.113.41972.102.303.61972.122.584.11973.22.824.71973.43.135.11973.63.535.61973.74.748.21973.86.8812.01973.98.8215.51973.1010.3018.3某封闭弹性驱油藏压力产量变化数据表32油藏物质平衡方程的应用实例1已知某封闭弹性驱油藏油藏物质平衡方程的应用累积产量与总压降关系曲线该油藏的累积产油量与总压降关系曲线，是一条很好的直线，根据直线斜率得该油藏的弹性产率为：K1=1.75×104（t/MPa）则最大弹性产油量为=1.75×（38.5-17.5）=36.75×104（t）弹性采收率为：=7%33油藏物质平衡方程的应用累积产量与总压降关系曲线该油油藏物质平衡方程的应用实例2：用物质平衡方程计算干气藏的可采储量。GpGf废弃压力pf/pfpi/Zip/ZG干气藏的物质平衡方程为：其中：由方程：因此：方程变为：Ct很小，因此：其中：采气量与p/Z的关系曲线当气田无水侵或不产水时，采气量与p/Z的关系曲线如图所示是一条直线，在p/Z=0时的截距给出G值，从图上可以直接读出在某一个预先确定的废弃压力pf下的总采气量。34油藏物质平衡方程的应用实例2：用物质平衡方程计算干气二、溶解气驱油藏（一）计算或核定地质储量N

物质平衡方程改写成如下形式：生产动态资料作图，直线斜率即为N。（二）计算采出程度（三）预测油藏动态

★三个动态参数：累积采油量、压力和生产气油比。溶解气驱油藏气油比变化曲线油藏物质平衡方程的应用35二、溶解气驱油藏溶解气驱油藏气油比变化曲线油藏物质平衡方程的二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态

★预测油藏动态所使用的基本方程：1．物质平衡方程改写为：2．瞬时气油比方程3．任一时刻油藏内原油饱和度方程油藏物质平衡方程的应用36二、溶解气驱油藏油藏物质平衡方程的应用36二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态

★动态预测的步骤（试凑法）：输入基本数据选择一个未来的油藏压力Pi假设一个Npi值用物质平衡方程计算阶段产气量Gmbi用气油比方程计算阶段产气量Ggori比较Ggori和Gmbi值并调整Npi值，直到Ggori和Gmbi相等油藏物质平衡方程的应用37二、溶解气驱油藏输入基本数据选择一个未来的油藏压力Pi假设一三、气顶驱油藏（一）计算地质储量N和气顶气储量G

将物质平衡方程改写为：将代入上式整理得：等式两边同除以：油藏物质平衡方程的应用38三、气顶驱油藏油藏物质平衡方程的应用38三、气顶驱油藏（二）计算采出程度（三）判断气顶的大小

将物质平衡方程改写为：（四）预测油藏动态

确定气顶大小的图解法油藏物质平衡方程的应用39三、气顶驱油藏确定气顶大小的图解法油藏物质平衡方程的应用39四、弹性水压驱动油藏(一)确定弹性产率将物质平衡方程改写为：开发初期，边水入侵速度小，可忽略不计，有：★则过原点作总压降～亏空体积关系曲线的切线，其斜率即为弹性产率。(二)计算边水的入侵量

总压降—亏空体积关系曲线油藏物质平衡方程的应用40四、弹性水压驱动油藏总压降—亏空体积关系曲线油藏物质平衡方程四、弹性水压驱动油藏(三)判断含水区大小若油藏水侵为非定态水侵，将物质平衡方程改写为：(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测★采液速度一定，油藏压力如何变化。油藏物质平衡方程的应用41四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用41四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测●预测关系式的导出将物质平衡方程变形为：上式对时间求导得：该式的物理意义为：水侵速度=采液速度－注水速度－弹性产率×压力变化速度油藏物质平衡方程的应用42四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用42四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测若油藏为稳定状态水侵时，则上式可写成：方程变形为：分离变量积分：

注采比采液速度油藏物质平衡方程的应用43四、弹性水压驱动油藏注采比采液速度油藏物质平衡方程的应用43四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测当采液速度一定时，积分得：

★采液速度一定，给定一个注采比，可求出不同时间下的总压降。●预测关系式的分析1.压力恢复速度与K2/K1有关。K2/K1表示边水能量与油层本身弹性能量的比，K2/K1大，压力恢复快，意味着边水能较快地供给地层以弥补亏空，反之K2/K1小，压力恢复比较慢。

油藏物质平衡方程的应用44四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用44四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测

2.当t→∞时，则：总压降不变，称做稳定压降，大小取决于。3.定态水侵情况下，注采比越小，稳定压降越大。如果注采平衡，稳定压降为零，即最终地层压力可以恢复到原始地层压力。如果注采比大于1，则稳定压降可为负值，这表示地层压力最终将恢复并超过原始地层压力。4.采液速度一定时，要保持某个总压降，则有一个对应的注采比，称之为稳定注采比：油藏物质平衡方程的应用45四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用45●应用实例某未饱和油藏，有活跃的边水，原始地层压力52.0MPa，饱和压力14.76MPa，该油藏是1988年开始采油，天然驱动开采，生产四年开始注水，在整个开采过程中注入量都低于采出量。该油藏的Bo=1.2开发数据列于下表。试：（1）计算压力稳定阶段（1993年到1996年）及压力不稳定阶段（1997年到2001年）的水侵系数K2。（2）若目前总压降为△Pi=1.9MPa，采液速度为每年100×104m3，注采比为0.9，求其压力恢复速度。

油藏物质平衡方程的应用46●应用实例油藏物质平衡方程的应用46某油藏开发数据表时间(a)累积产水量(104m3)累积产油量(104m3)累积注水量(104m3)总压降(MPa)1988016.6700.81989045.0002.01990092.9203.519910127.0804.319921.0155.8310.004.719932.5216.2546.005.219944.2310.6775.005.5199510.5400.42110.005.3199622.0474.17132.005.3199735.0548.33165.004.8199843.5602.08190.003.8199955.0659.92225.003.3200062.5704.75248.002.7200173.0730.50270.001.947某油藏开发数据表时间(a)累积产水量(104m3)累积产油求解过程计算亏空体积F=NPBo+WP-Wi绘出总压降—亏空体积的关系曲线

求弹性产率K1

求水侵量

求水侵系数定态水侵：作水侵量随时间变化曲线，曲线斜率为水侵速度qe

油藏总压降-亏空体积曲线水侵量与时间关系曲线48求解过程计算亏空体积F=NPBo+WP-Wi绘出总压降—亏空时间(a)（1）NP(104m3)（2）NPBo(104m3)（3）WP(104m3)（4）Wi(104m3)（5）△p(MPa)（6）弹性产油(104m3)（7）亏空(104m3)（8）We(104m3)198816.6720.00000.816.0020.004.00198945.0054.00002.040.0054.0014.00199092.92111.50003.570.00115.0041.501991127.08152.50004.386.00152.5066.501992155.83187.001.010.004.794.00178.0084.001993216.25259.502.546.005.2104.00216.00112.001994310.67372.804.275.005.5110.00302.00192.001995400.42480.5010.5110.005.3106.00381.00275.001996474.17569.0022.0132.005.3106.00459.00353.001997548.33658.0035.0165.004.896.00528.00432.001998602.08722.5043.5190.003.876.00576.00500.001999656.92788.3055.0225.003.366.00618.30552.302000704.75845.7062.5248.002.754.00660.20606.202001730.50876.6073.0270.001.938.00679.60641.60水侵量计算表49时间(a)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）1求解过程准定态水侵：计算各时刻的制成曲线，斜率为K2时间（a）t（a）△t△p（MPa）We（104m3）1997004.81998113.84.304.30500.001999213.33.557.85552.302000312.73.0010.85606.202001411.92.3013.15641.60准定态水侵计算表50求解过程准定态水侵：计算各时刻的时间（a）t（a）△t△p（求解过程预测总压降的变化计算稳定压力降油藏压力恢复曲线

51求解过程预测总压降的变化计算稳定压力降油藏压力恢复曲线五、综合驱动油藏1.油藏物质平衡方程的直线形式及储量计算令：地下采出量（总亏空体积）为：F=Np[Bo＋(Rp－Rs)Bg]＋WpBw油气膨胀量为：Eo=(Bo－Boi)+(RSi－RS)Bg=BT－BTi气顶气膨胀量为：则物质平衡方程变形为：或：油藏物质平衡方程的应用52五、综合驱动油藏油藏物质平衡方程的应用52油藏物质平衡方程的应用2.天然能量分析及驱动指数计算

●天然能量的大小可用以下两个指标来衡量：

★累积采油量与封闭弹性驱动采出量的比值：

★每采出1%地质储量的压降值。指标充足较充足有一定不足〈0.2MPa0.2~0.5MPa0.5~2.5MPa>2.5MPa>3010~302~10<2一般大于2%可达1.5%~2%可达1%~1.5%多数达不到1%天然能量驱动能力分级53油藏物质平衡方程的应用2.天然能量分析及驱动指数计算指标●驱动指数计算

★驱动指数：各种液体的膨胀量占总采出液量（油、气、水的总量）的百分比，可用来判别各种能量在驱动中所起作用的大小。物质平衡方程变形为：方程两边同除以F即可得各种天然能量的驱动指数。油藏物质平衡方程的应用54●驱动指数计算油藏物质平衡方程的应用54两边同时除以F有：1=EDI+DDI+CDI+WeDI+WiDI人工水驱指数=WiBw/F天然水驱指数=WeBw/F气顶气驱指数=mNBoi(Bg/Bgi-1)/F溶解气驱指数=N(Rsi-Rs)Bg/F弹性驱动指数={N(Bo-Boi)+NBoi(1+m)[(CwSwi+Cp)/(1-Swi)]P}/F55两边同时除以F有：1=EDI+DDI+CDI+★驱动指数的计算方法收集已知基础数据Pi，N，m，Swi，Cw，Cp……收集整理实际生产动态数据开发时间tt1t2t3…….地层压力PPe1Pe2Pe3……..累产油量NpNp1Np2Np3………累产水量WpWp1Wp2Wp3……..累注水量WiWi1Wi2Wi3…….累产气油比Rp1Rp2Rp3……..56★驱动指数的计算方法开发时间tt1

PVT资料压力BoBwBgRsP1Bo1Bw1Bg1Rs1P2Bo2Bw2Bg2Rs2计算不同时间的驱动指数…...…...…...…...…...57PVT资料…...…...…...…...…...57★实例分析:某带气顶具有边底水驱动的油气藏实例分析58★实例分析:某带气顶具有边底水驱动的油气藏实ABCDDI开发时间t0.80.40.0综合驱动油藏驱动指数变化曲线气顶驱指数水驱指数消耗驱动指数59AB分析：a.A之前，以溶解气、弹性驱为主；b.在A-B，修井作业，对低部位井、高fw井堵水，即Qw，使水驱指数；c.在B-C段稳定；d.C-D段，关高fw井或转高fw井为注水井，关高Rp井，将产量分配至正常生产井。水驱指数、消耗开采指数；e.从D开始，向顶部回注天然气，气顶驱指数，水驱指数稳定，消耗开采指数明显

。是有效开发油藏的标志，假如消耗开采指数为0，则采收率会较高。60分析：60一、物质平衡方程总结油藏物质平衡方法评述61一、物质平衡方程总结油藏物质平衡方法评述616262二、物质平衡方法的误差分析

●1.生产数据（油、气、水的计量）；●2.压力数据（平均地层压力的确定）；●3.与压力有关的原油参数的确定；●4.存在气顶的油藏，是地质测井资料求出的，但油水和油气常没有明显的界面，存在过渡带，这就给油区和气顶的划分带来误差。油藏物质平衡方法评述63二、物质平衡方法的误差分析油藏物质平衡方法评述63油藏物质平衡方法评述三、使用物质平衡方法时的主要注意事项

●1.注意所取资料的准确可靠，以及高压物性参数的代表性；●2.高压物性参数必须进行误差处理和匀整化，常用的方法是最小二乘法；●3.天然水驱油藏，须选择符合实际的水侵表达式；●4.物质平衡计算的结果最好采用列表法，便于检查和发现问题；●5.注意把物质平衡方法的计算结果与用其它方法计算结果加以比较对照，相互补充，以提高我们对油藏动、静态认识的准确性。

64油藏物质平衡方法评述三、使用物质平衡方法时的主要注意事项6长江大学石油工程学院油藏物质平衡基本原理及应用长江大学石油工程学院油藏物质平衡基本原理及应用油藏物质平衡的基本原理及应用物质平衡方法概述油藏物质平衡方程建立油藏水侵规律油藏物质平衡方程应用油藏物质平衡方法评述66油藏物质平衡的基本原理及应用物质平衡方法概述2油藏物质平衡方法概述一、油藏物质平衡方法的基本原理

将油藏看成体积不变的容器。油藏开发过程中的某一时刻，采出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储量。

总烃量采出量残留量67油藏物质平衡方法概述一、油藏物质平衡方法的基本原理总烃量采出油藏物质平衡方法概述二、油藏物质平衡方法的特点●零维：指将研究对象-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。●油藏物质平衡方法依赖地质资料较少，对于断块、岩性和裂缝油藏等目前尚难准确地确定其含油面积、地层厚度以及其它地质参数变化规律的油藏，运用物质平衡方法研究时，能避免某些复杂地质因素给储量计算和动态分析带来的困难，从而获得较满意的结果。●物质平衡方法具有原理简单，运算容易，便于掌握等优点，因此有较广泛的用途。68油藏物质平衡方法概述二、油藏物质平衡方法的特点4油藏物质平衡方法概述三、物质平衡方法所需要的基础资料

●

1．油藏原始压力数据；

●

2．地层压力，油、气、水的产量，气油比及含水率等动态变化资料；

●

3．通过探井的高压物性取样和PVT分析工作，确定油藏的饱和压力，还应该确定地层原油的体积系数和天然气的溶解度随地层压力的变化以及气体组分、地层油重率、地层水重率、地层油粘度、气体粘度、地层原油的压缩系数等；69油藏物质平衡方法概述三、物质平衡方法所需要的基础资料5●4．通过实验确定或参考国内外有关资料确定地层水和储集层岩石的压缩系数；

●5．通过实验确定油、气、水相对渗透率数据；●6．还应确定以下地质数据：原始地质储量（N）；含气区体积与含油区体积之比（m）；束缚水饱和度（Swi）；孔隙度等。油藏物质平衡方法概述70●4．通过实验确定或参考国内外有关资料确油藏物质平衡方四、物质平衡方法中的基本物性参数1.地层油的压缩系数

地层原油压缩系数(compresibility)的定义是：单位体积地层油在压力改变一个单位时的体积变化率。2.地层水的压缩系数

⊙地层水的压缩系数受压力、温度、溶解的天然气量大小和水中含盐量的影响。

油藏物质平衡方法概述71四、物质平衡方法中的基本物性参数油藏物质平衡方法概述73.地层岩石的压缩系数

含油地层的压缩系数的定义为单位岩石体积在压力变化一个单位时孔隙体积的变化率，即：或定义为：压力每变化一个单位时，含有单位孔隙体积岩石的孔隙体积变化率。

⊙其关系为：油藏物质平衡方法概述72油藏物质平衡方法概述84.综合压缩系数其物理意义为：压力下降一兆帕以后总共能从含地层油为一单位的地层中驱出多少油来，等于：若定义为：压力下降一兆帕以后总共能从单位体积岩石中驱出多少油来，则：

⊙其关系为：

油藏物质平衡方法概述734.综合压缩系数油藏物质平衡方法概述95.地层油的体积系数

原油体积系数等于一立方米地面脱气原油在地层压力和温度下溶解有一定量气体的原油体积（m3/m3）。即：当地层压力高于饱和压力时：6.地层油的两相体积系数在某一地层条件下（P<Pb）相应于一立方米地面脱气原油的地层油和逸出气的地下体积：7.气体体积系数

油藏物质平衡方法概述745.地层油的体积系数油藏物质平衡方法概述10

油藏物质平衡方法概述五、物质平衡方法的主要用途

●1.确定油气藏的原始储量；●2.判断油藏驱动类型，计算驱动指数；●3.计算油藏水侵量；●4.预测油藏动态，包括产油量、压力、气油比等动态指标；

●5.计算油藏各阶段采出程度和最终采收率。75油藏物质平衡方法概述五、物质平衡方法的主要用途11一、油藏饱和类型和驱动类型的划分

未饱和油藏饱和油藏封闭型未饱和油藏不封闭型未饱和油藏无气顶、无边、底水活动的饱和油藏无气顶、有边、底水活动的饱和油藏有气顶、无边底、水活动的饱和油藏有气顶、有边、底水活动的饱和油藏封闭弹性驱动弹性水压驱动溶解气驱溶解气和天然水驱气顶和溶解气驱气顶、溶解气和天然水综合驱动油藏物质平衡方程建立76一、油藏饱和类型和驱动类型的划分未饱和饱和封闭型未饱和油藏二、油藏物质平衡方程通式的建立

三种方式：●开发前油藏中液体与气体的总体积应等于开发后任意时刻采出体积与地下剩余体积之和；●原始状态下油藏内所含流体体积之和等于开发过程中任一时刻油藏内所含流体体积之和；●油藏开发过程中任一时刻，油气水三者体积变化代数和为零。综合驱动油藏的流体分布图油藏物质平衡方程建立77二、油藏物质平衡方程通式的建立综合驱动油藏的流体分布图油藏二、油藏物质平衡方程通式的建立（第二种方式）

原始状况时油藏中油气体积分布在压力P时油藏中油气体积分布（一）原始地层压力下油藏内所含流体体积（地下）地层油的地下体积=

原始状况下地下自由气体积：油藏物质平衡方程建立78二、油藏物质平衡方程通式的建立（第二种方式）原始状况（二）在压力P时油藏内所含流体体积（地下）地层油体积=

自由气体积=原始自由气体积+原始溶解气体积-累积产气体积-仍溶在油中的气体体积油藏物质平衡方程建立油藏压力为p时地层中水的体积：水的增量=(We＋Wi－Wp)Bw

79（二）在压力P时油藏内所含流体体积（地下）油藏物质平衡方程建油藏物质平衡方程建立（三）物质平衡方程通式根据物质平衡的原理，在不考虑岩石和束缚水的弹性膨胀时综合驱动油藏的物质平衡关系为：整理上式后可得：80油藏物质平衡方程建立（三）物质平衡方程通式根据物质平油藏物质平衡方程建立若考虑气顶区、含油区及岩石和束缚水的弹性膨胀体积时，物质平衡方程应为：考虑两相体积系数BTi=Boi、BT=Bo+(Rsi-Rs)Bg则有：或：81油藏物质平衡方程建立若考虑气顶区、含油区及岩石和束缚三、油藏物质平衡方程的简化1.封闭弹性驱动油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：2.弹性水压驱动油藏：3.溶解气驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：油藏物质平衡方程建立82三、油藏物质平衡方程的简化油藏物质平衡方程建立184.气顶驱油藏：若考虑岩石及束缚水的弹性，则为：

5.天然水、溶解气驱油藏：油藏物质平衡方程建立834.气顶驱油藏：油藏物质平衡方程建立19油藏水侵规律★供水区：很多油藏的边界经常局部或全部的受含水层所包围，这些含水层叫做供水区；★油藏在开采过程中，随着原油和天然气的采出，油藏内部的地层压力下降，并逐步向外部天然水域传播，引起天然水域内的地层水和岩石的弹性膨胀，在天然水域和油藏部分的地层压差作用下，形成天然水域对油藏的水侵；天然水驱油藏的剖面图和俯视图84油藏水侵规律★供水区：很多油藏的边界天然水驱油藏★利用物质平衡法进行动态预测时，必须先确定油藏水侵的变化；★油藏水侵规律主要取决于：供水区的大小、活跃程度、及供水区是否有露头等。★油藏水侵规律求解的方法：把油藏看成一口打在水域中，本身又有弹性能量的“扩大井”，各种水侵量的公式来源于这口扩大井的刚性或弹性渗流问题的解。油藏水侵规律OilorgasWater简化为WaterOilorgas

85★利用物质平衡法进行动态预测时，必须先确定油藏水侵油藏水侵规律OilorgasWaterOilorgasWater简化为OilorgasWaterOilorgasWater简化为简化为简化为86油藏水侵规律OilorgasWaterOilor一、小水体水侵

1.使用条件：油藏的天然水域比较小，油藏开采所引起的地层压力下降可以很快波及到整个天然水域的范围。此时，天然水域的累积水侵量与时间无关。

2.水侵规律

供水区油藏式中—天然水域的地层孔隙体积，m3；—油藏的地层压降，MPa。

油藏水侵规律87一、小水体水侵供水区油藏式中—天然水域的地层孔隙体积二、定态水侵1.使用条件：油藏有着充足的边水连续补给，因采油速度不高而使油区的压降能够保持相对稳定时，此时水侵速度与采出速度相等,相应水侵为定态水侵。2.水侵规律

水侵速度：

水侵量：或：

供水区油藏油藏水侵规律88二、定态水侵供水区油藏油藏水侵规律243.水侵系数的计算★研究边水的活动规律，主要是求出水侵系数，因为水侵系数的大小表示了边水的活跃程度。

●先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量。●作水侵量与时间关系曲线，地层压力稳定时关系曲线应为直线，直线斜率即为水侵速度qe值。●由下式即可求水侵系数：油藏水侵规律893.水侵系数的计算油藏水侵规律25三、准定态水侵1.使用条件：油藏有充足的边水供给，即供水区的压力稳定，但油藏压力还未达到稳定状态，可把这个压力变化阶段看作是无数稳定状态的连续变化。2.水侵规律水侵速度：水侵量：

3.水侵系数的计算

先根据物质平衡式求出不同时间下的水侵量，以We为纵坐标，以为横坐标作图，直线的斜率就是水侵系数K2。准定状态水侵压力变化曲线油藏水侵规律90三、准定态水侵准定状态水侵压力变化曲线油藏水侵规律26四、修正准定态水侵1.使用条件：与含油区相比，供水区很大；油层产生的压力降不断向外传播，使流动阻力增大，因而边水侵入速度减小，水侵系数变小。

2.水侵规律水侵速度：水侵量：供水区油藏油藏水侵规律91四、修正准定态水侵供水区油藏油藏水侵规律27五、非定态水侵

1.使用条件：油藏发生水侵的原因主要是供水区岩石和流体弹性作用时的水侵。2.水侵规律可由封闭地层弹性不稳定渗流数学模型求解得无量纲水侵量，然后由下式计算水侵量：式中：B-水侵系数，压力每降低1MPa时靠边水区弹性能驱入油藏中水的体积，m3/Mpa；-油藏水侵角系数，。供水区油藏油藏水侵规律92五、非定态水侵供水区油藏油藏水侵规律28-无因次水侵量函数，可由无因次时间和无因次半径查表确定，-阶段压力降。3.水侵系数的计算对于弹性水压驱动油藏的物质平衡方程，若为非定态水侵，则有：整理得：油藏水侵规律93-无因次水侵量函数，可由无因次时间和油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏1.计算弹性产率物质平衡方程改写成如下形式：式中：K1为弹性产率，它表示单位地层压降下的产量（m3/Mpa）。可以用来衡量油田弹性能量的大小。2.确定弹性阶段累积产油量或采出程度总的弹性采油量为：总的弹性采收率为：94油藏物质平衡方程的应用一、封闭弹性驱油藏30

3.预测油藏动态当地质储量、综合压缩系数已知时，便可对NP和△P这两个参数进行预测。4.判断油藏密封性若油藏密封，为直线，否则会弯曲，表示有边水入侵或流体外流。5.求油藏地质储量由物质平衡方程：以为纵坐标，以为横坐标，得一直线，其斜率即为N。油藏物质平衡方程的应用95油藏物质平衡方程的应用31油藏物质平衡方程的应用实例1已知某封闭弹性驱油藏，原始储量为526×104t，原始地层压力pi=38.5MPa，饱和压力pb=17.5MPa。该油藏自1971年底投产，其压力和产量的变化见表。试求油藏的弹性产率K1及弹性采收率ERe。时间，年月总压降，MPa累积产油量，104t1971.121.041.51972.21.382.11972.41.672.51972.61.913.21972.82.113.41972.102.303.61972.122.584.11973.22.824.71973.43.135.11973.63.535.61973.74.748.21973.86.8812.01973.98.8215.51973.1010.3018.3某封闭弹性驱油藏压力产量变化数据表96油藏物质平衡方程的应用实例1已知某封闭弹性驱油藏油藏物质平衡方程的应用累积产量与总压降关系曲线该油藏的累积产油量与总压降关系曲线，是一条很好的直线，根据直线斜率得该油藏的弹性产率为：K1=1.75×104（t/MPa）则最大弹性产油量为=1.75×（38.5-17.5）=36.75×104（t）弹性采收率为：=7%97油藏物质平衡方程的应用累积产量与总压降关系曲线该油油藏物质平衡方程的应用实例2：用物质平衡方程计算干气藏的可采储量。GpGf废弃压力pf/pfpi/Zip/ZG干气藏的物质平衡方程为：其中：由方程：因此：方程变为：Ct很小，因此：其中：采气量与p/Z的关系曲线当气田无水侵或不产水时，采气量与p/Z的关系曲线如图所示是一条直线，在p/Z=0时的截距给出G值，从图上可以直接读出在某一个预先确定的废弃压力pf下的总采气量。98油藏物质平衡方程的应用实例2：用物质平衡方程计算干气二、溶解气驱油藏（一）计算或核定地质储量N

物质平衡方程改写成如下形式：生产动态资料作图，直线斜率即为N。（二）计算采出程度（三）预测油藏动态

★三个动态参数：累积采油量、压力和生产气油比。溶解气驱油藏气油比变化曲线油藏物质平衡方程的应用99二、溶解气驱油藏溶解气驱油藏气油比变化曲线油藏物质平衡方程的二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态

★预测油藏动态所使用的基本方程：1．物质平衡方程改写为：2．瞬时气油比方程3．任一时刻油藏内原油饱和度方程油藏物质平衡方程的应用100二、溶解气驱油藏油藏物质平衡方程的应用36二、溶解气驱油藏（三）预测油藏动态

★动态预测的步骤（试凑法）：输入基本数据选择一个未来的油藏压力Pi假设一个Npi值用物质平衡方程计算阶段产气量Gmbi用气油比方程计算阶段产气量Ggori比较Ggori和Gmbi值并调整Npi值，直到Ggori和Gmbi相等油藏物质平衡方程的应用101二、溶解气驱油藏输入基本数据选择一个未来的油藏压力Pi假设一三、气顶驱油藏（一）计算地质储量N和气顶气储量G

将物质平衡方程改写为：将代入上式整理得：等式两边同除以：油藏物质平衡方程的应用102三、气顶驱油藏油藏物质平衡方程的应用38三、气顶驱油藏（二）计算采出程度（三）判断气顶的大小

将物质平衡方程改写为：（四）预测油藏动态

确定气顶大小的图解法油藏物质平衡方程的应用103三、气顶驱油藏确定气顶大小的图解法油藏物质平衡方程的应用39四、弹性水压驱动油藏(一)确定弹性产率将物质平衡方程改写为：开发初期，边水入侵速度小，可忽略不计，有：★则过原点作总压降～亏空体积关系曲线的切线，其斜率即为弹性产率。(二)计算边水的入侵量

总压降—亏空体积关系曲线油藏物质平衡方程的应用104四、弹性水压驱动油藏总压降—亏空体积关系曲线油藏物质平衡方程四、弹性水压驱动油藏(三)判断含水区大小若油藏水侵为非定态水侵，将物质平衡方程改写为：(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测★采液速度一定，油藏压力如何变化。油藏物质平衡方程的应用105四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用41四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测●预测关系式的导出将物质平衡方程变形为：上式对时间求导得：该式的物理意义为：水侵速度=采液速度－注水速度－弹性产率×压力变化速度油藏物质平衡方程的应用106四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用42四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测若油藏为稳定状态水侵时，则上式可写成：方程变形为：分离变量积分：

注采比采液速度油藏物质平衡方程的应用107四、弹性水压驱动油藏注采比采液速度油藏物质平衡方程的应用43四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测当采液速度一定时，积分得：

★采液速度一定，给定一个注采比，可求出不同时间下的总压降。●预测关系式的分析1.压力恢复速度与K2/K1有关。K2/K1表示边水能量与油层本身弹性能量的比，K2/K1大，压力恢复快，意味着边水能较快地供给地层以弥补亏空，反之K2/K1小，压力恢复比较慢。

油藏物质平衡方程的应用108四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用44四、弹性水压驱动油藏(四)油藏水侵为定态水侵时的油藏动态预测

2.当t→∞时，则：总压降不变，称做稳定压降，大小取决于。3.定态水侵情况下，注采比越小，稳定压降越大。如果注采平衡，稳定压降为零，即最终地层压力可以恢复到原始地层压力。如果注采比大于1，则稳定压降可为负值，这表示地层压力最终将恢复并超过原始地层压力。4.采液速度一定时，要保持某个总压降，则有一个对应的注采比，称之为稳定注采比：油藏物质平衡方程的应用109四、弹性水压驱动油藏油藏物质平衡方程的应用45●应用实例某未饱和油藏，有活跃的边水，原始地层压力52.0MPa，饱和压力14.76MPa，该油藏是1988年开始采油，天然驱动开采，生产四年开始注水，在整个开采过程中注入量都低于采出量。该油藏的Bo=1.2开发数据列于下表。试：（1）计算压力稳定阶段（1993年到1996年）及压力不稳定阶段（1997年到2001年）的水侵系数K2。（2）若目前总压降为△Pi=1.9MPa，采液速度为每年100×104m3，注采比为0.9，求其压力恢复速度。

油藏物质平衡方程的应用110●应用实例油藏物质平衡方程的应用46某油藏开发数据表时间(a)累积产水量(104m3)累积产油量(104m3)累积注水量(104m3)总压降(MPa)1988016.6700.81989045.0002.01990092.9203.519910127.0804.319921.0155.8310.004.719932.5216.2546.005.219944.2310.6775.005.5199510.5400.42110.005.3199622.0474.17132.005.3199735.0548.33165.004.8199843.5602.08190.003.8199955.0659.92225.003.3200062.5704.75248.002.7200173.0730.50270.001.9111某油藏开发数据表时间(a)累积产水量(104m3)累积产油求解过程计算亏空体积F=NPBo+WP-Wi绘出总压降—亏空体积的关系曲线

求弹性产率K1

求水侵量

求水侵系数定态水侵：作水侵量随时间变化曲线，曲线斜率为水侵速度qe

油藏总压降-亏空体积曲线水侵量与时间关系曲线112求解过程计算亏空体积F=NPBo+WP-Wi绘出总压降—亏空时间(a)（1）NP(104m3)（2）NPBo(104m3)（3）WP(104m3)（4）Wi(104m3)（5）△p(MPa)（6）弹性产油(104m3)（7）亏空(104m3)（8）We(104m3)198816.6720.00000.816.0020.004.00198945.0054.00002.040.0054.0014.00199092.92111.50003.570.00115.0041.501991127.08152.50004.386.00152.5066.501992155.83187.001.010.004.794.00178.0084.001993216.25259.502.546.005.2104.00216.00112.001994310.67372.804.275.005.5110.00302.00192.001995400.42480.5010.5110.005.3106.00381.00275.001996474.17569.0022.0132.005.3106.00459.00353.001997548.33658.0035.0165.004.896.00528.00432.001998602.08722.5043.5190.003.876.00576.00500.001999656.92788.3055.0225.003.366.00618.30552.302000704.75845.7062.5248.002.754.00660.20606.202001730.50876.6073.0270.001.938.00679.60641.60水侵量计算表113时间(a)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）1求解过程准定态水侵：计算各时刻的制成曲线，斜率为K2时间（a）t（a）△t△p（MPa）We（104m3）1997004.81998113.84.304.30500.001999213.33.557.85552.302000312.73.0010.85606.202001411.92.3013.15641.60准定态水侵