CN103758487B

CN103758487B - 一种特高含水期油田的开发方法

Info

Publication number: CN103758487B
Application number: CN201310752321.2A
Authority: CN
Inventors: 崔传智; 耿正玲; 张以根; 刘志宏; 黄迎松; 魏明; 曹琦
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103758487A

Abstract

本发明公开了一种特高含水期油田的开发方法，穷举所有可能的小层重新组合方案，一级筛选优化，统计拟渗流阻力级差在设定的范围之内的重新组合方案；二级筛选优化，进行单控储量界限的筛选，使得一套层系内的剩余储量具有经济效益；三级筛选优化，对二级筛选优化得到的方案进行数值模拟预测，根据技术指标，采出程度的增幅进行方案筛选；四步筛选优化，根据经济指标进行方案筛选，确定最终小层重新组合方案。本发明的方法简单，操作方便，较好的解决了常规的层系组合存在的适应性在特高含水期则显著降低的问题，为生产带来了可观的经济效益。

Description

一种特高含水期油田的开发方法

技术领域

本发明属于特高含水期开发综合调整技术领域，尤其涉及一种特高含水期油田的开发方法。

背景技术

我国东部油田以陆相沉积为主，纵向层系多，层间的差异大，油水两相在纵向上的运动发生很大的差异，产生层间干扰现象，在特高含水期进一步加剧，开发效果难以提高；但是特高含水期油田仍具有可观的开发潜力。我国多年生产实践证明，开发层系的重新组合是调整和减少层间干扰的重要方法。常规的层系组合是根据各个小层的静态物性参数等进行划分，在开发初期可以使得油田的开发达到满意的效果，但其适应性在特高含水期则显著降低。大部分油田已进入特高含水期，纵向上的层系划分也很细致，无法继续细分，因此应考虑打乱通常层系划分时纵向上相近小层组合在一起的原则，进行特高含水期小层重新组合，达到进一步提高多层油藏特高含水期开发效果的目的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种特高含水期油田的开发方法，旨在解决常规的层系组合存在的适应性在特高含水期则显著降低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种特高含水期油田的开发方法，该特高含水期油田的开发方法包括以下步骤：

步骤一，穷举所有可能的小层重新组合方案，一级筛选优化，统计拟渗流阻力级差在设定的范围之内的重新组合方案；

步骤二，二级筛选优化，进行单控储量界限的筛选，使得一套层系内的剩余储量具有经济效益；

步骤三，三级筛选优化，对二级筛选优化得到的方案进行数值模拟预测，根据技术指标，采出程度的增幅进行方案筛选；

步骤四，四步筛选优化，根据经济指标进行方案筛选，确定最终小层重新组合方案。

进一步，在步骤一中，利用n元素集合k划分穷举所有可能的小层重新组合方案。

进一步，在步骤一中，采用拟渗流阻力为特高含水期小层重新组合综合表征指标，计算公式为：其中，μ_o代表地下原油粘度，mPa·s；μ_w代表地层水粘度，mPa·s；k_o代表油相有效渗透率，10^-3μm²；k_w代表水相有效渗透率，10^-3μm²。

进一步，在步骤二中，根据盈亏平衡法计算经济极限单井剩余可采储量为筛选方案的标准。

进一步，在步骤二中，不同的小层重新组合方案对应的剩余可采储量采出程度不相同，即剩余可采储量不相同。

进一步，在步骤三中，对二级筛选优化之后得到的各个方案进行油藏数值模拟的预测，根据技术指标得到较优的重新组合方法，以采出程度的增幅作为评价的指标。

进一步，在步骤四中，根据经济指标得到较优的重新组合方法，采用内部收益率、净现值法和投资回收期对方案进行经济评价。

进一步，该特高含水期油田的开发方法为：

步骤一，一级筛选优化：

小层重新组合一级优化的实现：首先利用n元素集合k划分的原理，得到层系的所有可能的重新组合方案；计算各个小层的拟渗流阻力；最后，根据拟渗流阻力对已得到的方案进行一级优化，保存满足拟渗流阻力级差的方案；

(1)n层划分为k套层系问题描述：把各个小层看为一个集合，进行集合划分，如，n层划分为k套层系就是为了得到满足以下条件的划分：①每套层系中都有小层；②每套层系中的任意两个小层不同；③所有层系中的层组成合采层，按照集合划分的原理，可以得到n层划分为k套层系的方法，当循环k时，就可以得到n层划分层系的所有方法；

(2)实现算法：第二类Stirling数有递推关系的性质，递推公式：S(n,1)＝S(n,n)＝1，S(n,k)＝S(n-1,k-1)+k×S(n-1,k)，由递推公式得到：n元素集合划分为1块或者n块都只有一种划分方式，对于第n个元素，若前n-1个元素已经划分为k-1个划分块，那么n可以单独构成一个非空划分块，方法数为S(n-1,k-1)，若前n-1个元素已经划分为k个划分块，那么n可以划分到任意一个块中，这样有k×S(n-1,k)种方法。实现时需要很大的存储空间，此处选择队列进行存储以提高程序运算效率，同时，只对划分块中拟渗流阻力级差小于给定的界限的划分方法进行存储；

步骤二，二级筛选优化：

特高含水期油田采出程度已经很高，若再进行小层重新组合时，以单井控制可采储量为条件，根据经济极限单井控制可采储量的定义，得出经济极限单井控制可采储量其中，H_w代表钻井井深，m；C_d代表每米钻井费用，元/m；I_B代表一口井的钻井总成本，万元/井；r、α分别代表贷款利率、原油商品率，小数；t代表生产时间，年；β代表油井数与油水井总数之比；F剩余可采储量采出程度；P_r代表原油销售价格，元/吨；R_Tax代表税金，元/吨；C代表吨油经营成本，元/吨；据此公式计算单井控制可采储量时，关键在于剩余可采储量采出程度的计算。不同的小层组合划分为一套层系，其平均的渗透率、孔隙度、厚度等都不相同，导致各个方案的最终采出程度不相同，结合目前小层的开采情况，得到不同的层系组合对应的剩余可采储量采出程度也不相同；

步骤三，三级筛选优化：

对于k(k≥2)套的重新组合方案，经过一级、二级小层重新组合优化后，进行油藏数值模拟的预测，根据技术指标得到较优的重新组合方法，以采出程度作为评价的指标；

步骤四，四步筛选优化：

三级筛选优化之后，继续进行四步筛选优化，利用经济评价得到最优的重新组合方法，采用内部收益率、净现值法和投资回收期对方案进行经济评价；

(1)内部收益率：方案在生产时间内净收入为零时对应的贴现率就是内部收益率，内部收益率的表达式为：其中，n代表计算期，年；FIRR代表财务内部收益率，小数；CI代表现金流入量，万元；CO代表现金流出量，万元；

(2)净现值：净现值是各个方案在开发期内的累计净收入，若NPV＞0，说明方案可行，否则方案不可行，净现值的表达式为：其中，NPV代表净现值，万元；(CI-CO)_t代表第t年的净现金流量，万元；i代表企业目标收益率，小数；

(3)投资回收期：累积净现值为0时对应的时间即为投资回收期，其表达式为：其中，P_t代表投资回收期，年；(CI-CO)_t代表第t年的净现金流量，万元。

本发明提供的特高含水期油田的开发方法，通过穷举所有可能的小层重新组合方案，一级筛选优化，统计拟渗流阻力级差在设定的范围之内的重新组合方案；二级筛选优化，进行单控储量界限的筛选，使得一套层系内的剩余储量具有经济效益；三级筛选优化，对二级筛选优化得到的方案进行数值模拟预测，根据技术指标，采出程度的增幅进行方案筛选；四步筛选优化，根据经济指标进行方案筛选，确定最终小层重新组合方案。通过本发明提供的特高含水期油田的开发方法进行层系重组可较好的控制层系内小层间的物性差异，从而减小层间矛盾，提高相对中低渗储层的动用程度，改善多层油藏特高含水期的开发效果，提高油田开发的经济效益。本发明的方法简单，操作方便，较好的解决了常规的层系组合存在的适应性在特高含水期则显著降低的问题，为生产带来了可观的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的特高含水期油田的开发方法流程图；

图2是本发明实施例提供的特高含水期油田的开发方法具体实现流程图；

图3是本发明实施例提供的各层拟渗流阻力示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的特高含水期油田的开发方法包括以下步骤：

S101：穷举所有可能的小层重新组合方案，一级筛选优化，统计拟渗流阻力级差在设定的范围之内的重新组合方案；

S102：二级筛选优化，进行单控储量界限的筛选，使得一套层系内的剩余储量具有一定的经济效益；

S103：三级筛选优化，对二级筛选优化得到的方案进行数值模拟预测，根据技术指标：采出程度的增幅进行方案筛选；

S104：四步筛选优化，根据经济指标进行方案筛选，确定最终小层重新组合方案。

如图2所示，本发明的具体步骤为：

步骤二，二级筛选优化，进行单控储量界限的筛选，使得一套层系内的剩余储量具有一定的经济效益；

步骤三，三级筛选优化，对二级筛选优化得到的方案进行数值模拟预测，根据技术指标：采出程度的增幅进行方案筛选；

步骤四，四步筛选优化，根据经济指标进行方案筛选，确定最终小层重新组合方案；

在步骤一中，利用n元素集合k划分穷举所有可能的小层重新组合方案。

在步骤一中，采用拟渗流阻力为特高含水期小层重新组合综合表征指标，计算公式为：其中，μ_o代表地下原油粘度，mPa·s；μ_w代表地层水粘度，mPa·s；k_o代表油相有效渗透率，10^-3μm²；k_w代表水相有效渗透率，10^-3μm²。

在步骤二中，根据盈亏平衡法计算经济极限单井剩余可采储量为筛选方案的标准。

在步骤二中，不同的小层重新组合方案对应的剩余可采储量采出程度不相同，即剩余可采储量不相同。

在步骤三中，对二级筛选优化之后得到的各个方案进行油藏数值模拟的预测，根据技术指标得到较优的重新组合方法，以采出程度的增幅作为评价的指标。

在步骤四中，根据经济指标得到较优的重新组合方法，采用内部收益率、净现值法和投资回收期对方案进行经济评价。

本发明中，小层重新组合指标筛选：

为小层重新组合方便，综合考虑层间饱和度、渗透率和粘度的影响，提出拟渗流阻力为综合表征指标，其中计算公式为：

本发明中，小层重新组合优化方法：

提出特高含水期小层重新组合四步筛选优化的思想，如图2所示:

一级筛选优化：

小层重新组合一级优化的实现：首先利用n元素集合k划分的原理，得到层系的所有可能的重新组合方案；其次，计算各个小层的拟渗流阻力；最后，根据拟渗流阻力对已得到的方案进行一级优化，保存满足拟渗流阻力级差的方案；

(1)层划分为套层系问题描述：把各个小层看为一个集合，进行集合划分，如，n层划分为k套层系就是为了得到满足以下条件的划分：①每套层系中都有小层；②每套层系中的任意两个小层不同；③所有层系中的层组成合采层，按照集合划分的原理，可以得到n层划分为k套层系的方法，当循环k时，就可以得到n层划分层系的所有方法；

(2)实现算法：第二类Stirling数有递推关系的性质，递推公式：S(n,1)＝S(n,n)＝1，S(n,k)＝S(n-1,k-1)+k×S(n-1,k)，程序实现时需要很大的存储空间，此处选择队列进行存储以提高程序运算效率，同时，只对划分块中拟渗流阻力级差小于给定的界限的划分方法进行存储；

二级筛选优化：

特高含水期油田采出程度已经很高，若再进行小层重新组合时，以单井控制可采储量为条件，根据经济极限单井控制可采储量的定义，得出经济极限单井控制可采储量其中，H_w代表钻井井深，m；C_d代表每米钻井费用，元/m；I_B代表一口井的钻井总成本，万元/井；r、α分别代表贷款利率、原油商品率，小数；t代表生产时间，年；β代表油井数与油水井总数之比；F剩余可采储量采出程度；P_r代表原油销售价格，元/吨；R_Tax代表税金，元/吨；C代表吨油经营成本，元/吨；

三级筛选优化：

四步筛选优化：

结合本发明的具体实施例对本发明做进一步的说明：

本发明实施例的具体实施步骤如下，下面以胜坨油田二区沙二段7-8砂层组为例，详细说明如下：

胜坨油田是典型的背斜构造油田，二区沙二段7～8砂层组属于三角洲沉积相，为中高渗亲水砂岩油藏，于1966年投产，目前采出程度41.10％，含水96.91％，已进入特高含水期，主力层的含水率和采出程度远高于非主力层，但由于非主力层储量占得比例小，剩余油分布较零散，主力层剩余储量远大于非主力层，因而剩余储量大的主力层(7⁴²，8¹层)仍是今后挖潜的重点层，选取一个井网单元，通过小层重新组合的方式进行优化，尽量减少层系内部的差异性，弱化层间干扰问题，提高最终开发效果；

1.拟渗流阻力计算

根据胜二区沙二现场统计资料和7⁴-8¹单元油藏数值模拟模型的结果，计算得到各层的拟渗流阻力，见图3，拟渗流阻力级差为4.1，应进行层系调整；，使得每套层系内的拟渗流阻力级差尽可能达到最小，可以最大程度的减小层间干扰问题。

2.一级筛选优化

由于本区块在纵向上只有8个小层，只考虑划分为2个层系的情况进行分析，根据Stirling数的计算公式得：8个小层划分为2套层系有127种划分方法，其中8种方案如表1所示；

表1两套层系方案设计表

3.二级筛选优化

设置不同的井距，筛选满足二级优化的方案，结果见表2。

表2二级筛选优化方案表

4.三级筛选优化

经过一级、二级筛选优化之后，以300米井距为例，对满足条件的方案进行三级筛选优化，进行数值模拟预测，得到各重新组合方案在重新组合后生产15年末的采出程度，结果见表3，其中方案0为未重新组合方案。

表3两套层系方案三级优化表

5.四步筛选优化

计算各个经济指标，内部收益率、净现值和投资回收期，生产期15年，各个指标如表4所示。

表4小层重新组合经济评价指标

6.综合评价

根据上述四步筛选优化对以上方案进行综合评价：

(1)将胜坨油田二区沙二段7⁴-8¹砂层组划分为2个层系后，降低了层系内部的拟渗流阻力级差，从技术指标采出程度来看，小层重新组合有很好的效果，方案2和方案7将主力层和非主力层划分为两套层系开采有效地提高了区块的采出程度，并抑制了含水率的上升。各个方案都是将小层划分为两套层系，基本的地面建设费相近，从经济指标来看，方案2和方案7的经济指标较好。

(2)实际开发中可以考虑将7砂层组和8砂层组分开，进行独立开采，在工艺上是比较方便实现的，再辅以井网的优化来提高开采效果。

(3)综合分析，方案2是最优方案，将主力层与非主力层划分为两套层系开采。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种特高含水期油田的开发方法，其特征在于综合考虑特高含水期储层流体特征，提出利用拟渗流阻力为小层重新组合的表征指标，优化小层重新组合的方法；该特高含水期油田的开发方法包括以下步骤：

在步骤一中，利用n元素集合k划分法穷举所有可能的小层重新组合方案；同时，由于工艺上实施的复杂性及层系不易划分过细的原则，得到2套或者3套层系的小层重新组合的所有方案即可；

在步骤一中，采用拟渗流阻力为特高含水期小层重新组合综合表征指标，计算公式为：拟渗流阻力中包含了油相、水相的有效渗透率，地下原油粘度，其中油相、水相的有效渗透率体现了小层平均剩余油饱和度的影响，油相、水相的有效渗透率计算公式为：k_o＝k(f_w)k_ro(k,S_w)，k_w＝k(f_w)k_rw(k,S_w)。

2.如权利要求1所述的特高含水期油田的开发方法，其特征在于，在步骤二中，根据盈亏平衡法计算的经济极限单井控制的剩余可采储量为筛选方案的标准。

3.如权利要求1所述的特高含水期油田的开发方法，其特征在于，在步骤二中，不同的小层重新组合方案对应的剩余可采储量采出程度不相同，即单井控制的经济极限可采储量不相同。

4.如权利要求1所述的特高含水期油田的开发方法，其特征在于，在步骤三中，对二级筛选优化之后得到的各个方案进行油藏数值模拟的预测，根据技术指标得到较优的重新组合方案，以采出程度的增幅作为评价的指标。

5.如权利要求1所述的特高含水期油田的开发方法，其特征在于，在步骤四中，根据经济指标得到较优的重新组合方法，采用内部收益率、净现值法和投资回收期对方案进行经济评价。

6.如权利要求1所述的特高含水期油田的开发方法，其特征在于，该特高含水期油田的开发方法为：

一级筛选优化：

(2)实现算法：第二类Stirling数有递推关系的性质，递推公式：

S(n,1)＝S(n,n)＝1，S(n,k)＝S(n-1,k-1)+k×S(n-1,k)，实现时需要很大的存储空间，此处选择队列进行存储以提高程序运算效率，同时，只对划分块中拟渗流阻力级差小于给定的界限的划分方法进行存储；

二级筛选优化：

特高含水期油田采出程度已经很高，若再进行小层重新组合时，必须满足单井控制可采储量，根据经济极限单井控制可采储量的定义，得出经济极限单井控制可采储量据此公式计算单井控制可采储量时，剩余可采储量采出程度的计算，不同的小层组合划分为一套层系，其平均的渗透率、孔隙度、厚度都不相同，导致各个方案的最终采出程度不相同，结合目前小层的开采情况，得到不同的层系组合对应的剩余可采储量采出程度也不相同；

三级筛选优化：

对于k套的重新组合方案，其中k为大于等于2的正整数，经过一级、二级小层重新组合优化后，进行油藏数值模拟的预测，根据技术指标得到较优的重新组合方法，以采出程度作为评价的指标；

四步筛选优化：

(1)内部收益率：方案在生产时间内净收入为零时对应的贴现率就是内部收益率，内部收益率的表达式为：

(2)净现值：净现值是各个方案在开发期内的累计净收入，若NPV＞0，说明方案可行，否则方案不可行，净现值的表达式为：(3)投资回收期：累积净现值为0时对应的时间即为投资回收期，其表达式为：