第六章 油藏物质平衡N

第六章油藏物质平衡

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子课题验收汇报第一节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子课题验收汇报一、油藏容积1.原始条件4十五863子课题验收汇报2.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6十五863子课题验收汇报二、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3.物质平衡方程8十五863子课题验收汇报令：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1.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3.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11十五863子课题验收汇报5.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6.弹性采收率弹性采收率13十五863子课题验收汇报7.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子课题验收汇报第二节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子课题验收汇报一、油藏容积1.原始条件2.开发过程16十五863子课题验收汇报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3.物质平衡方程19十五863子课题验收汇报三、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子课题验收汇报令：2.物质平衡分析曲线法21十五863子课题验收汇报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1.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：<3%，水体比较活跃>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2.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28十五863子课题验收汇报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子课题验收汇报累计注采比:(瞬时)注采比:注采平衡，压降为0注采欠平衡，压降>030十五863子课题验收汇报注入量为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子课题验收汇报地层压力保持水平:油藏压降水平:显然:注水开发油藏的压力水平一般在80%

－90%左右。33十五863子课题验收汇报第三节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1.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2.开发过程37十五863子课题验收汇报孔隙体积减小量：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①气顶自由气变化39十五863子课题验收汇报溶解气体积(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)：②溶解气变化40十五863子课题验收汇报原油产出总气量(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)：③地面气产量变化41十五863子课题验收汇报油藏存气量：42十五863子课题验收汇报时油藏容积为：43十五863子课题验收汇报根据物质平衡方程，并将上面各参数代入整理后得：二、物质平衡方程44十五863子课题验收汇报物质平衡方程的特点：不涉及流体流动的方向问题,被称作零维模型；大部分变量是压力的隐函数，产量具有压力依赖性；

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；缺乏时间依赖性，时间尺度隐含在压力的变化中；方程的求解十分困难。45十五863子课题验收汇报原油两相体积压缩系数三、方程线性化46十五863子课题验收汇报气体压缩系数：油藏容积压缩系数：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。47十五863子课题验收汇报物质平衡方程的主要应用：

估算原油地质储量；建立油藏流体采出量与压力的关系，以预测油藏动态；

确定是否存在水侵及水侵量；证实是否存在气顶；48十五863子课题验收汇报物质平衡方程的局限和缺陷：未考虑油藏岩石和流体的空间变化规律；未考虑油藏的空间几何形态；未考虑油水井在油藏范围内的位置；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。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所产水和气计量精度不够；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子课题验收汇报原油的弹性能：气顶的弹性能：油藏容积的弹性能：天然水体弹性能：人工机械能：驱动指数（DI）：每一种驱动能量占总能量的百分数。总驱动能量：油藏采出流体的总的地下体积。53十五863子课题验收汇报油藏内能油藏外能54十五863子课题验收汇报指数形式的物质平衡方程：55十五863子课题验收汇报二、驱动效率驱油能量利用率驱替油气能量利用率56十五863子课题验收汇报内能产出的油气体积比例:内能利用效率:57十五863子课题验收汇报外能的利用效率:由于水侵量不易计算，因此上式也可写成：58十五863子课题验收汇报三、驱动采收率(略)油藏的地下采出程度Ro，提法欠妥，忽略59十五863子课题验收汇报油藏弹性驱动地下采出程度Re原油弹性驱动采出程度Reo气顶弹性驱动采出程度Reg油藏容积弹性驱动采出程度Rec60十五863子课题验收汇报油藏水压驱动地下采出程度Rw采出程度形式的综合物质平衡方程由于油藏的地下采出程度Ro说法欠妥，因此也就不能有采出程度形式的物质平衡方程。请忽略书上的方程6.4.26。61十五863子课题验收汇报第五节油藏驱动机制油藏驱动机制分析，就是油藏的驱动能量分析，并根据驱动能量确定出油藏的驱动类型。一般把油藏驱动类型分为：弹性驱动、水压驱动、气顶驱动、溶解气驱动、压实驱动和综合驱动6种。一、弹性驱动62十五863子课题验收汇报驱动指数方程可简化为：综合驱动物质平衡方程简化为：令：63十五863子课题验收汇报二、水压驱动64十五863子课题验收汇报三、气顶驱动65十五863子课题验收汇报令：m偏小m偏大气顶突破66十五863子课题验收汇报四、溶解气驱动67十五863子课题验收汇报不利的油井位置和井身结构压差油井位置及井身结构采油速度68十五863子课题验收汇报69十五863子课题验收汇报五、压实驱动70十五863子课题验收汇报对于疏松岩石71十五863子课题验收汇报六、综合驱动令：72十五863子课题验收汇报采用试算法计算水侵量73十五863子课题验收汇报74十五863子课题验收汇报第六节、水侵量计算稳态水侵、非稳态水侵oil（1）稳态水侵特大水体水侵流量：水侵量：P=const,We=J(Pi-P)tWe与t为直线关系，We的大小取决于

P。75十五863子课题验收汇报特小水体水体水量：水侵量：水的膨胀量和岩石孔隙体积的减小量（2）非稳态水侵平面径向流系统76十五863子课题验收汇报时间压力0t1t2t3tjPiP1P2P3tj-t0

P0tj-t1

P1tj-t2

P277十五863子课题验收汇报油藏平均压力与开发时间t的变化………….78十五863子课题验收汇报阶段压降水侵时间:阶段压降水侵时间:阶段压降水侵时间:阶段压降无因次水侵时间:阶段压降无因次水侵时间:无因次水侵量W