石油大学-石油工程-油藏工程-物质平衡方程

第四章油藏动态分析方法第1页什么是油藏动态分析？为何进行油藏动态分析？目标：研究掌握油藏动态改变规律；寻找影响油田动态改变原因，为开发调整提供依据和方法。方法：理论方法：B-L方法、物质平衡、数值模拟、渗流力学经验方法：产量改变规律、含水改变、采收率计算步骤：历史拟合动态预测对比校正完善第2页主要内容物质平衡方法水驱特征曲线产量改变规律水平井产量改变采收率预测第3页物质平衡方法油藏认识规律演化油藏类型及驱动类型物质平衡方程建立物质平衡方程简化物质平衡方程应用第4页油藏认识演化几何学油藏：K·L·H·Φ·So.w.g物理学油藏：K·L·H·Φ·So.w.g+P·V·T动力学油藏：K·L·H·Φ·So.w.g+P·V·T+K·ΔP1、水动力计算：边内、边外、切割注水、面积注水2、数值模拟黑油模型（一维、二维、三维）组分模型（单组分、多组分）神经网络、复杂网络经济学油藏：1、技术、经济、规划、优化2、将油藏作为商业资产进行经营第5页油藏类型及驱动类型饱和油藏未饱和油藏溶解气驱溶解气驱＋天然水驱溶解气驱＋气顶驱动溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱封闭弹性驱动弹性驱动＋弹性水压驱动第6页物质平衡方法油藏类型及驱动类型油藏认识规律演化物质平衡方程建立物质平衡方程简化物质平衡方程应用第7页物质平衡方程建立假设条件：--掌握油藏内储层物性和流体物性均质任意时刻油藏压力处于平衡，压力改变在瞬间到达全油藏平衡不考虑油藏温度改变各个部位采出量注入量均衡，且在瞬间到达平衡，即开发指标是油藏空间平均值第8页平衡原理：视油藏为一个容器（封闭或者不封闭），假如不考虑压力改变时油藏孔隙体积改变，其容积为定值。能够推出以下结论：开发过程中任一时刻，采出流体体积＋剩下在地下流体体积等于原始条件下油藏流体体积。开发过程中任一时刻，油藏中流体体积＝原始条件下油藏流体体积。容器内任一时刻油气水三相流体体积改变代数和为零。第9页所用到数据：高压物性数据生产数据物质平衡方程作用：确定油藏地质储量驱油能量机理分析测算水侵量大小计算油藏动态压力数据第10页物质平衡方程式建立：驱油能量有各种考虑开采油区，不直接开采气顶油区采油油区压力降低气顶膨胀边底水入侵油区溶解气分离第11页开发过程中任一时刻，油藏中流体体积＝原始条件下油藏流体体积。以气顶和油区孔隙体积减去束缚水所占体积后为容器体积原始条件下气顶区域气体积＋油区油体积压力为P时气顶区域气体积＋油区油体积＋边底水入侵量第12页原始条件下油区油体积气区气体积m为原始条件下气顶气体积与油区油体积之比第13页压力为P时油区油体积气区气体积原有气体总量＋溶解气量－采出气量－当前溶解气量4部分第14页压力为P时油区油体积气区气体积水侵入区体积孔隙体积和束缚水体积改变压力改变造成第15页将各项放到对应位置上，即能够得到物质平衡方程：原始条件下气顶区域气体积＋油区油体积＝压力为P时气顶区域气体积＋油区油体积＋边底水入侵量＋压力为P时气顶区、油区体积改变和束缚水体积改变第16页物理意义：引入两相体积系数：第17页另外一个形式：变换变换第18页说明：1许多参数与地层压力相关，有显函数，还有隐函数，所以应用物质平衡方程时，地层压力应该取全取准2是任意开发时刻与初始时刻比较，所以将任意时刻参数代入都能够利用，而与其余时刻无关。3零维方程，将油藏看为整体，不考虑空间参数改变，不考虑空间渗流特征，能够视为一个点。4形式上与时间没相关系，不过部分参数相关，如水侵量。第19页物质平衡方法油藏类型及驱动类型油藏认识规律演化物质平衡方程建立物质平衡方程简化物质平衡方程应用第20页油藏类型及驱动类型饱和油藏未饱和油藏溶解气驱溶解气驱＋天然水驱溶解气驱＋气顶驱动溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱封闭弹性驱动弹性驱动＋弹性水压驱动第21页封闭弹性驱动形成条件：无边底水注水，无气顶，地层压力大于饱和压力第22页单位体积地层原油，当下降单位地层压力时，依靠原油、束缚水、岩石孔隙体积弹性采出地下油量。第23页封闭弹性驱替例题某封闭弹性驱油藏，地质储量为526×104t，原始地层压力为38.5Mpa，饱和压力为17.5Mpa.，求弹性产率和弹性采收率。

第24页弹性驱动＋弹性水压驱动：形成条件：无注水，有边底水，无气顶，地层压力大于饱和压力第25页溶解气驱动：形成条件：无边底水注水，无气顶，地层压力等于饱和压力第26页气顶驱动：形成条件：无边底水注水，地层压力等于饱和压力依据简化条件能够得到各种驱动形式物质平衡方程。要求能够依据综合形式简化其它形式。第27页物质平衡方法油藏类型及驱动类型油藏认识规律演化物质平衡方程建立物质平衡方程简化物质平衡方程应用第28页核实油藏地质储量评价天然能量大小驱油能量机理分析测算水侵量大小计算油藏动态第29页评价天然能量大小每采出1%地质储量，油藏压力改变值第30页判断驱油机理驱动指数：某种驱油能量占总驱油能量百分数。溶解气驱动指数气顶驱动指数弹性驱动指数天然水驱动指数人工注水驱动指数第31页从油藏中采出流体是各项能量共同作用结果说明：1全部驱动指数之和等于1，哪种能量为主称为某种驱动油藏，某种驱动指数减小，必定引发其它驱动指数增加2在开发过程中，驱动指数在不停发生改变，应该及时调整开发方式，向驱动效率高方式转化。第32页核实油藏地质储量驱油能量机理分析测算水侵量大小计算油藏动态第33页利用高压物性数据和生产数据确定核实地质储量大小封闭弹性驱替第34页弹性水驱驱替第35页N溶解气驱第36页第37页核实油藏地质储量驱油能量机理分析测算水侵量大小计算油藏动态第38页以溶解气驱动为例进行说明：物质平衡方程饱和度方程瞬时气油比喻程第39页溶解气驱油藏动态预测动态预测

一油藏原始地层压力等于饱和压力，没有气顶，要求预测一系列压力下油藏累积产量，瞬时气油比，采出程度等参数1选定一个油藏压力P1，在该压力下设累积产油量为Np1，利用物质平衡方程能够求出Np1×Rp1第40页2利用假设累积产油量为Np1，用饱和度方程求解So1，进而利用油气相对渗透率曲线求解该饱和度下krg/kro，在利用该值和瞬时气油比喻程求解P1时瞬时生产气油比R1。3利用饱和度方程和瞬时气油比喻程计算出R1计算从初始阶段到P1下累积产气量。第41页4比较利用物质平衡方程计算出产气量和利用瞬时气油比达西定律计算出产气量是否相同，假如相同，证实假设Np1正确，不然不正确，重新假设Np1，重新计算，直到二者相等。5假设压力P2下累积产油量为Np2，利用物质平衡方程计算总产气量，进而求出从上一压力时刻到此时阶段采气量。第42页6利用假设累积产油量为Np2，用饱和度方程求解So2，进而利用油气相对渗透率曲线求解该饱和度下krg/kro，在利用该值和瞬时气油比喻程求解P2时瞬时生产气油比R2。7利用饱和度方程和瞬时气油比喻程计算出R2计算从P1到P2下累积产气量。第43页8比较利用物质平衡方程计算出产气量和利用瞬时气油比达西定律计算出产气量是否相同，假如相同，证实假设Np2正确，不然不正确，重新假设Np2，重新计算，直到二者相等。9重复计算6-8步骤，即能够得到一系列压力下累积产油量，以及每个压力下瞬时生产气油比，采出程度。计算到废弃压力为最终时刻。10整理计算结果，绘制对应图表和曲线。第44页实例分析－－确定油藏地质储量和采出程度1某溶解气驱开发油藏，原始地层压力为原油饱和压力为24.5Mpa，经过一端时间溶解气驱开采后，地层压力下降到19.0Mpa，此时累计产油量Np为236.2×104m3，平均累计生产气油比为587.7m3/m3。已知以下参数Boi=1.572；Bo=1.52；Bg=0.00572；Rsi=196m3/m3；Rs=160m3/m3。核实地质储量和计算采出程度。

第45页核实油藏地质储量驱油能量机理分析测算水侵量大小计算油藏动态第46页与时间无关水侵定（稳）态水侵准定（稳）态水侵非定（稳）态水侵第47页与时间无关水侵当水区范围比较小，油藏压降能快速传输到整个水区范围，需要时间比较短，能够近似认为水侵量大小与时间无关。水侵量大小即水区弹性能量发挥。第48页定（稳）态水侵形成条件：水区有充分水源补给，水区地层压力不变；油藏因为采油速度不高，油藏压力也保持稳定。此时油藏采液速度等于边水入侵速度。单位时间单位压降下，侵入到油藏中水量。第49页准定（稳）态水侵形成条件：水区有充分水源补给，地层压力不变；油藏压力不能保持稳定在一段时间内，油藏压力能够视为稳定第50页第51页第52页非定（稳）态水侵形成条件：水区有限供给不足，水区压力下降；油藏压力也不能保持稳定，此时水侵量都是依靠水区弹性能量发挥。岩石参数均质，油水粘度相同，内边界压力一定，定端压力解第53页第54页第55页上解是油藏压力稳定时解，不过油藏压力是不稳定tp第56页计算中B用到许多水区参数，这部分参数极难取得第57页某弹性水驱油藏，有一定边水，估算供水半径与油区半径比为4。Pi=15.9Mpa;Pb=7.4Mpa;N＝5.4×106m3，μw=0.68mPa.s;h＝7.3m，φ=0.20;k=0.10μm2;Ro=1365m;Boi=1.1013;γo=0.917;ct=2.05×10-3Mpa-1;

求：1)地质储量,水侵系数；2)动态预测,假如1988年元旦到1989年元旦期间要求年采油速度到达2%,预测此期间平均水油比为20%，而且要维持9.85Mpa地层压力不变，应注多少水量

不稳态水侵量计算实例第58页解：即怎样求出不一样时刻水侵量大小。首先确定水区无因次半径，为4;然后确定无因次时间表示形式：

依次求出85、86、87、88年元旦时水侵量，利用确定地质储量方法确定地质储量和水侵系数。以一年为一个计算时间单元

第59页由上图能够得到直线斜率和截距，即水侵系数和

地质储量

两种计算方法取得水侵系数差异比较大，普通以物质平衡方程计算得到为准第60页动态预测：

1988—1989年间产油量为N×2%，换算到地下体积为5.4×106×0.02×1.1082＝119686。产水量为：5.4×106×0.02×0.2＝21600（油水比为质量比或体积比）

B值已经确定，计算出89年时压降与无因次水侵量乘积。

第61页物质平衡方程应用总结

优点：只采取生产数据和高压物性数据计算，方法简单明确，是常规油田开发中进行油藏动态分析基本方法，同时也是估算地质储量一个方法。

缺点：

1精度分析所用数据准确度影响方程应用效果。生产数据：产油量计算比较准确（输差，倒算系数），产水量和注水量计量不准确；地层压力选取：怎样计算平均地层压力，是否含有普遍性；高压物性：受压力影响比较大，另外水侵量计算受压力影响也比较大。第62页2假设压力平衡和采出量平衡极难到达，或者说根本达不到，因次要求取得压力资料一定是油藏平均压力

3水侵量计算含有多解性，除了采取最小二乘法分析技术外，结合详细地质资料进行分析也非常必要。4假设油藏是一个整体，是储罐模型，适合用于油水边界比较固定情况.第63页主要内容物质平衡方法水驱特征曲线产量改变规律水平井产量改变采收率预测第64页1影响油藏采收率原因采收率：在现有技术经济条件下，从油气藏中能够采出经济合理油气量与地质储量之比。地质原因人为原因油气藏类型：结构，断块，岩性、低渗、裂缝孔隙结构、润湿性、连通性、非均质、孔渗大小天然能量大小以及能够利用程度流体物性：粘度，饱和压力，组成（后期改变）开发方式：是否注水井网形式密度及后期调整情况开采工艺水平和增产办法应用三采类型以及应用程度第65页不一样开采机理下采收率情况一次采油二次采油弹性驱替：2~5%溶解气驱：10~30%