CN103939066B - 一种一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及针对注水开发油藏在平面上实现最大程度均衡驱替提供一种一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，该方法包括：步骤1，注采控制面积劈分及参数等效处理，将实际一注多采井组等效处理为多个一维线性驱替的一注一采单元；步骤2，给定一个见水时间，计算各注采单元油井的产液量；步骤3，根据油田实际情况确定的水井注水量，判断油井产液量之和与水井注水量是否相等，如相等，则此时的产液量即各油井的合理液量，如不相等，改变见水时间重新计算各油井产液量；步骤4，根据确定的各油井的合理产液量，在矿场调整各油井抽油机的工作制度，使各油井按照确定的合理产液量进行生产。

Description

一种一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法

技术领域

本发明涉及注水开发油藏综合调整技术领域，特别是涉及一种基于最大程度均衡驱替的一注多采井组定注水量确定油井合理产液量的方法。另外，本发明还涉及一种采油方法，包括将油井的产液量设定为通过上述方法获得的产液量。

背景技术

断块油藏是我国油田开发中占有重要地位的一类油藏。在我国东部的许多断陷盆地油藏中，断块油藏占主导地位。由于断块油藏构造复杂、断层发育、储层非均质性严重且地层倾角较大，这些特征将会导致断块油藏在进行注水开发时平面水驱状况严重不均衡。对于井网已经固定的断块油藏，经过长期的注水开发，其流线也基本固定，注入水的波及范围有限；同时，断块油藏在开发后期通过打新井进行井网加密的经济效益较差，而对油井进行产液量的调整不需要额外的投入就可获得较高的产油量和经济效益。因此，对油井进行液量调整是经济有效的重要措施。在实际采油过程中，确定油井的合理液量对改变原有的流线方向、扩大原有的流线波及范围、有效改善注水开发效果并最终实现均衡驱替而言是非常重要的。同时通过确定油井合理的产液量，可有效地降低含水率，增加油井产油量，提高采收率，使油田获得最大的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以实现注水开发断块油藏在平面上最大程度均衡驱替的方法，即一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法。

本发明可以通过如下技术措施来实现：

(1).注采控制面积劈分及参数等效处理，将实际一注多采井组等效处理为多个一维线性驱替一注一采单元；

(2).给定一个见水时间，计算各注采单元油井的产液量；这里提出采用迭代法计算各注采单元油井的产液量：首先假定一个油井产液量为Q₁，采用Q₁值计算含水率及相应的前缘含水饱和度，然后根据前缘含水饱和度以及给定的见水时间求得油井产液量Q₂；最后，判断油井产液量的假定值Q₁和计算值Q₂是否相等，如相等，便可得到该见水时间下油井的产液量，如不相等，重新假定油井的产液量进行计算直至相等为止。

(3).根据油田实际情况确定的水井注水量，判断油井产液量之和与水井注水量是否相等，如相等，则此时的产液量即油井的合理液量，如不相等，改变见水时间重新计算油井产液量直至相等为止。

关键技术要点包括：

1.注采控制面积劈分及参数等效处理

1.1注采控制面积劈分

将实际一注n采井组划分为n个一注一采单元，每个一注一采单元的控制面积取相邻两对采油井各自与注水井之间连线的角平分线之间所围成的面积；各控制面积确定之后，将每个一注一采单元简化为沿各注采连线方向上的条带状一维线性驱替模型，该一维线性驱替模型的长为注采井间的距离，宽为对应注采单元的控制面积与注采井距的比值，从而保证简化前的一注一采单元与简化后的一维线性驱替模型的控制面积相等。

以五点法井网为例，如图1所示，将实际一注多采井组划分为四个一注一采单元。图中，P1、P2、P3和P4为采油井，I为注水井，以采油井P2和注水井I组成的一注一采单元为例说明劈分控制面积的具体步骤：首先，作出采油井P2及其相邻两口采油井P1、P3与水井I之间的连线，一共是3条，分别为连线P2I、P1I和P3I；其次，作出这3条连线之间夹角即夹角∠P1IP2和∠P2IP3的角平分线，一共是2条，即连线P’I和P”I；最后，作出油井P2和油井P1、P3之间的连线，一共是2条，它们与2条角平分线围成的四边形P’P2P”I的面积即为采油井P2和注水井I所组成的一注一采单元的控制面积A。

1.2参数等效处理

同样以采油井P2和注水井I所组成的一注一采单元为例，劈分完控制面积之后，将该注采单元简化为一个一维线性驱替模型，该模型的长度L为采油井P2与注水井I之间的距离，其宽度B为对应注采单元的控制面积A与注采井距L的比值，其厚度h、孔隙度φ、渗透率k等参数取注采单元内相应参数的加权平均值和分以下几种情况计算：

(1)已知地层中各参数的分布函数h(x,y)、φ(x,y,z)、k(x,y,z)：

$\stackrel{\‾}{h}=\frac{1}{A}\underset{A}{\∫\∫}h(x,y)\mathrm{dxdy}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\frac{1}{V}\underset{V}{\∫\∫\∫}\mathrm{\φ}(x,y,z)\mathrm{dxdydz}$

$\stackrel{\‾}{k}=\frac{1}{V}\underset{V}{\∫\∫\∫}k(x,y,z)\mathrm{dxdydz}$

(2)已知注采井连线上各参数的分布函数h(x,y)、φ(x,y)、k(x,y)：

$\stackrel{\‾}{h}=\frac{1}{L}\underset{l}{\∫}h(x,y)\mathrm{ds}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\frac{1}{L}\underset{l}{\∫}\mathrm{\φ}(x,y)\mathrm{ds}$

$\stackrel{\‾}{k}=\frac{1}{L}\underset{l}{\∫}k(x,y)\mathrm{ds}$

(3)已知各注采井井点处的参数值：

$\stackrel{\‾}{h}=\left(h_o{+h}_w\right)/2$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=({\mathrm{\φ}}_o{h}_o+{\mathrm{\φ}}_w{h}_w)/(h_o+h_w)$

$\stackrel{\‾}{k}=(k_o{h}_o+k_w{h}_w)/(h_o+h_w)$

其中，h_o和h_w分别为采油井、注水井点所在地层的油层厚度；φ_o和φ_w分别为采油井、注水井点所在地层的孔隙度；k_o和k_w分别为采油井、注水井点所在地层的渗透率。A为注采单元的面积，V为注采单元的体积，x、y、z为任一点的位置坐标。在本文中，除非另有说明，下标o表示采油井，下标w表示注水井。

2.迭代法计算定见水时间下油井的产液量

给定一个见水时间T，采用迭代法求得各注采单元油井的产液量，迭代法具体实施步骤如下：

首先，假定油井产液量为Q₁，根据含水率的计算公式(其中，μ_o为原油粘度，μ_w为地层水粘度；k_ro、k_rw分别为油相和水相的相对渗透率，可根据油田的相对渗透率曲线得到其数值)以及由相对渗透率曲线可得含水率随含水饱和度的变化曲线f_w-S_w；其次，采用图解法得到前缘含水饱和度S_wf(见图2，即在含水率与含水饱和度的关系曲线上，过束缚水饱和度点作曲线的切线，切线与曲线的交点所对应的含水饱和度即为前缘含水饱和度)，并在f_w-S_w关系曲线上得到前缘含水饱和度对应的含水率f_w(S_wf)和束缚水饱和度S_wc，再根据公式求得前缘含水饱和度对应的含水率导数f′_w(S_wf)，给定见水时间T，根据公式求得油井产液量Q₂；最后，判断油井产液量的假定值Q₁和计算值Q₂是否相等，如相等，便可得到该见水时间下油井的产液量，如不相等，重新假定油井的产液量进行计算直至相等为止。

在上式中，μ_o、μ_w、k_ro、k_rw、B、L、Δρ、α分别为原油粘度、地层水粘度、油相渗透率、水相渗透率、绝对渗透率加权平均值(文中简称渗透率)、注采单元宽度、油层厚度加权平均值、注采井距、孔隙度加权平均值、油水密度差和地层倾角。

采用上述迭代法分别求得各注采单元中油井的产液量Q_1i(其中i对应于采油井序号)。

3.一注多采井组定注水量确定油井产液量

求得各油井的产液量Q_1i之后，根据油田实际情况确定的水井注水量Q_t，判断油井产液量之和∑Q_1i与水井注水量Q_t是否相等，如相等，则此时的各产液量Q_1i即为各油井的合理液量，如不相等，改变见水时间T返回步骤2重新计算直至∑Q_1i和Q_t相等。

4.矿场油井实际产液量调整为合理液量进行生产

根据确定的各油井的合理产液量，在矿场调整各油井抽油机的工作制度(如冲程、冲次等)，使各油井按照确定的合理产液量进行生产。

附图说明

图1为本发明的一注四采井组定注水量确定油井产液量的方法——注采控制面积劈分示意图；

图2为本发明的一注四采井组定注水量确定油井产液量的方法——图解法求解前缘含水饱和度。

具体实施方式

为使本发明明显易懂，下文作详细说明。

步骤1，注采控制面积劈分及参数等效处理，将实际一注多采井组等效处理为多个一维线性驱替一注一采单元；步骤2，给定一个见水时间，计算各注采单元油井的产液量；步骤3，根据油田实际情况确定的水井注水量，判断油井产液量之和与水井注水量是否相等，如相等，则此时的产液量即为各油井的合理液量，如不相等，改变见水时间重新计算油井产液量直至相等为止；步骤4，根据确定的各油井的合理产液量，在矿场调整各油井抽油机的工作制度，使各油井的产液量按照确定的合理产液量进行生产。

东辛油田是典型的复杂断块油藏，其中的永三沙二段为中高渗透油藏。选取其中的一个一注四采的五点法井网为例，作详细说明，具体实施步骤如下：

1.注采控制面积劈分及参数等效处理

以五点法井网为例，将实际一注多采井组划分成四个一维线性驱替一注一采单元，其中I为注水井，P1、P2、P3和P4为采油井，对应的注采单元依次编号。已知各注采井井点处的地层参数，根据参数等效处理中的方法(3)得到各注采单元的平均地层参数，以注采单元1为例：

${\stackrel{\‾}{h}}_1=(h_{o1}+h_w)/2=(5.0+7.0)/2=6.0m$

${\stackrel{\‾}{k}}_1=(k_{o1}{h}_{o1}+k_w{h}_w)/(h_{o1}+h_w)=(300\×5.0+470\×7.0)/(5.0+7.0)\×{10}^{-3}=399.2\×{10}^{-3}{\mathrm{\μm}}^2$

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}}_1=({\mathrm{\φ}}_{o1}{h}_{o1}+{\mathrm{\φ}}_w{h}_w)/(h_{o1}+h_w)=(24\%\×5.0+24\%\×7.0)/(5.0+7.0)=24\%$

其他3个注采单元的平均地层参数按同样的方法求得，结果见表1。

表1基本参数表

注：上述地层倾角为正数，这表示油井处于低注高采型的注采单元；当油井处于高注低采型的注采单元时，地层倾角为负数。

2.迭代法计算定见水时间下油井的产液量

假设2年后见水，采用迭代法求得油井的产液量：假定油井产液量为Q₁，根据含水率的计算公式由该油田的相对渗透率曲线可得含水率随含水饱和度的变化曲线f_w-S_w；采用图解法得到前缘含水饱和度S_wf及对应的含水率导数f′_w(S_wf)，根据公式求得油井产液量；判断油井产液量的假定值Q₁和计算值Q₂是否相等，如相等，便可得到给定见水时间T下油井的产液量，如不相等，重新假定油井的产液量进行计算直至相等为止。以注采单元1为例，演示计算过程，见表2。

表2迭代法计算油井产液量

由表2的计算结果可知，当见水时间为2年时，注采单元1的油井产液量为18.6827m³/d。

重复上述步骤，计算获得注采单元2、3和4的油井产液量分别为32.6793m³/d、22.6102m³/d、8.25771m³/d。

3.一注多采井组定注水量确定油井产液量

根据油田实际情况确定的水井注水量Q_t为100m³/d，当见水时间定为2年时四口油井的产液量之和不等于Q_t；改变见水时间，当见水时间T=3.17年时采用上述迭代法求得4口油井的合理液量依次为23.3m³/d，41.1m³/d，27.7m³/d和7.9m³/d，四口油井的产液量之和等于Q_t，此时四个液量即为四口井的合理液量。

4.矿场油井按照确定的合理产液量进行生产

根据上面确定的四口油井的合理液量，在矿场通过调整各油井抽油机的工作制度，使各油井按照确定的合理产液量进行生产。生产3个月后，井组含水率从调整前的96.3%下降到89.7%，日产油量增加了6.6m³/d，三个月累积增加产油量321m³，按照油价100美元/桶计算，增加产值13.48万元。

从以上一个井组的调整效果可以看出，仅通过液量的调整就能改善开发效果，提高油田经济效益。一个油田是有若干井组构成的，如果在油田推广应用该方法，将会极大地改善油田的开发效果，提高油田产油量，大大增加油田的经济效益。该方法具有极大的推广应用前景。

Claims (7)

1.一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，包括以下步骤：

(1)注采控制面积劈分及参数等效处理，将实际一注多采井组等效处理为多个一维线性驱替一注一采单元；

(2)给定一个见水时间，计算各注采单元油井的产液量；

(3)根据油田实际情况确定的水井注水量，判断油井产液量之和与水井注水量是否相等，如相等，则此时的油井产液量即油井的合理液量，如不相等，改变见水时间重新计算油井产液量直至相等为止；

其特征在于，在步骤(1)中，将实际一注n采井组划分为n个一注一采单元，每个一注一采单元的控制面积取相邻两对采油井各自与注水井之间连线的角平分线之间所围成的面积；各控制面积确定之后，将每个一注一采单元简化为沿各注采连线方向上的条带状一维线性驱替模型，该一维线性驱替模型的长为注采井间的距离，宽为对应注采单元的控制面积与注采井距的比值，从而保证处理前的一注一采单元与处理后的一维线性驱替模型的控制面积相等。

2.根据权利要求1所述的一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用角平分线法劈分一注多采井组各注采单元的控制面积，并将实际一注多采井组等效处理为多个一维线性驱替一注一采单元。

3.根据权利要求1或2所述的一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，其特征在于，根据下式计算各注采单元的等效参数，即油层厚度加权平均值孔隙度加权平均值和渗透率加权平均值

(1)已知地层中各参数的分布函数h(x,y)、φ(x,y,z)、k(x,y,z)：

$\stackrel{\‾}{h}=\frac{1}{A}\underset{A}{\∫\∫}h(x,y)dxdy$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=\frac{1}{V}\underset{V}{\∫\∫\∫}\mathrm{\φ}(x,y,z)dxdydz$

$\stackrel{\‾}{k}=\frac{1}{V}\underset{V}{\∫\∫\∫}k(x,y,z)dxdydz$

(2)已知注采井连线上各参数的分布函数h(x,y)、φ(x,y)、k(x,y)：

$\stackrel{\‾}{h}=\frac{1}{L}\underset{L}{\∫}h(x,y)ds$

$\stackrel{\‾}{k}=\frac{1}{L}\underset{L}{\∫}k(x,y)ds$

(3)已知各注采井井点处的参数值：

$\stackrel{\‾}{h}=(h_o+h_w)/2$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}}=({\mathrm{\φ}}_o{h}_o+{\mathrm{\φ}}_w{h}_w)/(h_o+h_w)$

$\stackrel{\‾}{k}=(k_o{h}_o+k_w{h}_w)/(h_o+h_w)$

其中，h_o和h_w分别为采油井、注水井点所在地层的油层厚度；φ_o和φ_w分别为采油井、注水井点所在地层的孔隙度；k_o和k_w分别为采油井、注水井点所在地层的渗透率，A为注采单元的面积，V为注采单元的体积，x、y、z为任一点的位置坐标，L为注采井距。

4.根据权利要求1或2所述的一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，其特征在于，在步骤(2)中，首先假定一个油井产液量为Q₁，采用Q₁值计算含水率及相应的前缘含水饱和度，然后根据前缘含水饱和度以及给定的见水时间求得油井产液量Q₂；最后，判断油井产液量的假定值Q₁和计算值Q₂是否相等，如相等，便可得到该见水时间下油井的产液量，如不相等，重新假定油井的产液量进行计算直至相等为止。

5.根据权利要求4所述的一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，其中根据含水率的计算公式以及相渗曲线得到含水率随饱和度的变化曲线f_w-S_w；采用图解法得到前缘含水饱和度S_wf，在f_w-S_w关系曲线上得到前缘含水饱和度对应的含水率f_w(S_wf)和束缚水饱和度S_wc，并根据计算对应的含水率导数f′_w(S_wf)，给定一个见水时间T，根据公式求得油井产液量Q₂，其中，μ_o、μ_w、k_ro、k_rw、B、L、Δρ、α分别为原油粘度、地层水粘度、油相渗透率、水相渗透率、绝对渗透率加权平均值、注采单元宽度、油层厚度加权平均值、注采井距、孔隙度加权平均值、油水密度差和地层倾角。

6.根据权利要求5所述的一注多采井组定注水量确定油井产液量的方法，其中图解法包括在曲线f_w-S_w上，过束缚水饱和度点作曲线的切线，切线与曲线的交点所对应的含水饱和度即为前缘含水饱和度S_wf。

7.一种采油方法，其特征在于根据权利要求1-6中任一项所述的方法确定的各油井的合理液量，在矿场通过调整各油井抽油机的工作制度，使各油井按照确定的合理产液量进行生产。