CN105840160A - 用于确定合采井出液规律的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于确定合采井出液规律的方法以及装置。主要目的在于了解合采井分层出液的规律以提高注水效率。其特征在于：所述装置由多层孔隙介质模型、注入***和输出量测量***构成；多层孔隙介质模型的左右两端分别连接注入***和输出量测量***；根据模型中各小层出口端和注入端的压差，即可计算各小层的出液量；在模型右端的空腔与环氧树脂外套连接的中心处由右向左钻一个小孔，测量多层孔隙介质模型的总的出口压力和总的出液量；通过多次实验，可以得到多层孔隙介质模型中各小层出液量与模型总的出液量的比值和渗透率、厚度、进出口压力差、kh/μ等多个影响因素的关系，求解多元一次方程组确定多个影响因素的系数，从而最终确定合采井各小层的出液规律。

Description

用于确定合采井出液规律的方法以及装置

技术领域：

本发明涉及一种应用于油田石油勘探开发领域中的用于确定合采井分层出液规律的方法和装置。

背景技术：

储层沉积特征及发育状况的不同导致储层纵向和平面非均质性等地质因素的不同，另外各层的注水时机、注采强度以及生产措施等开发因素也不同，随着开发时间的增加，地层剩余油分布极其不均匀且开采难度增大，导致强势渗流通道的形成，影响最终采收率和可采地质储量，直接导致油田经济效益的降低。分段出液规律没有对层段内细分小层地质状况和开发规律进行研究，对剩余油分布以及强势渗流通道认识不清，直接影响层段内注水效率和最终采收率。

发明内容：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种用于确定合采井出液规律的方法以及装置，利用该方法可以获得各小层的出液规律，从而认识层段内各小层的开发状况，以提高注水效率。

本发明的技术方案是：该种用于确定合采井出液规律的装置，由多层孔隙介质模型、注入***和输出量测量***构成，其独特之处在于：

所述多层孔隙介质模型，参照实际合采井所在地层的情况确定每个小层的物性参数，在所述多层孔隙介质模型的各个小层中间加上隔层；所述多层孔隙介质模型外面一圈浇注环氧树脂，形成环氧树脂外套，但是其右端与所述环氧树脂外套之间存在一段宽度为1厘米的空腔，以所述空腔模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度；所述多层孔隙介质模型的各个小层的孔隙介质在所述空腔中连通，产生相互作用，以模拟实际生产中合采井各油层通过井筒互相连通；

所述空腔具有右端出口，在所述右端出口处连接压力泵，以实现可以通过控制出口端流量从而控制井筒流压，可以测量所述多层孔隙介质模型总的出口压力和出液量，模拟实际生产中合采井总的出口压力和出液量；

在所述多层孔隙介质模型中的各个小层左侧中心处，穿透所述环氧树脂外套由左向右钻一个小孔，分别连接注入泵和压力表，以实现分别可以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层注入压力；

在所述多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，穿透所述环氧树脂外套，分别设置有位于所述空腔中的连接管路，所述连接管路嵌入所述多层孔隙介质模 型中的各小层的右侧，在所述连接管路位于所述环氧树脂外套之外的出口处分别连接采入泵和压力表，以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层的出口端压力；

所述若干注入泵和压力表构成所述的注入***；所述若干采入泵和压力表以及所述压力泵以及量器构成所述的输出量测量***。

所述用于确定合采井出液规律的方法，该方法由如下步骤构成：

第一步，利用权利要求1中所述的装置，分别测量各小层注入压力P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；

第二步，利用权利要求1中所述的装置，测量小层出口端压力P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}，根据各小层出口端和注入端的压差，即可计算各小层的出液量；

本步骤中的各小层出液量按照如下公式确定：

式中：Q₁、Q₂、Q₃——多层孔隙介质模型中各个小层出液量，m³；

k₁、k₂、k₃——多层孔隙介质模型中各个小层渗透率，μm²；

μ₁、μ₂、μ₃——多层孔隙介质模型中各个小层粘度，mPa s；

a——多层孔隙介质模型宽度，m；

h₁、h₂、h₃——多层孔隙介质模型中各个小层厚度，m；

P_{1 入}、P_{2 入}、P_{3 入}——多层孔隙介质模型中各个小层注入压力，MPa；

P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}——多层孔隙介质模型中各个小层出口端压力，MPa；

l₁、l₂、l₃——多层孔隙介质模型中各个小层的长度，m。

第三步，利用权利要求1中所述的装置，测量多层孔隙介质模型总的出口压力P和出液量Q；

第四步，利用权利要求1中所述的装置，制作一个N层孔隙介质模型，已知各个小层的渗透率、厚度、粘度等多个物性参数，计算各个小层的kh/μ；进行多次实验，重复第二步可以测量多组实验中各小层注入压力P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；重复第三步可以测量多组实验各小层出口压力P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}以及计算各小层的出液量Q₁、Q₂、Q₃；最终通过实验结果可以确定多层孔隙介质模型中的各小层出 液量与多层孔隙介质模型总的出液量的比值、渗透率、厚度、进出口压力差、kh/μ等多个数据；

按照如下公式确定各小层出液规律：

式中：Q_i——按照第三步测量的第i组实验某个小层出液量，m³；

Q——按照第四步测量的第i组实验多层孔隙介质模型总的出液量Q，m³；

k_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层渗透率μm²；

h_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层厚度，m；

l_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层长度，m；

μ_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层粘度，mPa s；

P_{i 出}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层出口压力，MPa；

P_{i 入}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层注入压力，MPa；

a、b、c、d、e——各个影响因素的系数；

对多层孔隙介质模型进行5组实验，通过解多元一次方程组即可确定各个影响因素的系数；

第五步，重复N次以上所有步骤，即可得到5N组实验数据，分别对N个多元一次方程组求解确定出N组各个影响因素的系数，对以上N组系数分别求平均值，得到的和分别为1.1、0.22、-0.00065、-0.18和-0.01即为最终确定的影响各小层出液规律的各个影响因素的系数；

第六步，按照以下公式确定小层出液规律：

式中：Q_n——小层出液量，m³；

Q——总的出液量Q，m³；

k_n——小层渗透率μm²；

h_n——小层厚度，m；

l_n——小层长度，m；

μ_n——小层粘度，mPa s；

P_{n 出}——小层出口压力，MPa；

P_{n 入}——小层注入压力，MPa。

本发明具有如下有益效果：本发明所述的装置通过制作了一个特殊的多层孔隙介质模型，模型外面一圈浇注环氧树脂，在各层中间加上隔层，其中多层孔隙介质右端与右侧环氧树脂外套之间存在一段宽度为1cm的空腔，空腔可以模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度，多层孔隙介质在出口端的空腔中连通，产生相互作用，模拟实际生产中合采井油层通过井筒互相连通，右端出口连接压力泵，可以通过控制出口端流量从而控制井筒流压，这是本装置设计的独特之处。另外采取本发明中所述方案，可以得到层段内各小层出液量与多层孔隙介质模型总的出液量的比值和各个影响因素的关系曲线，更加清晰直观的分析各小层的出液规律。并且可对小层的非均质性、剩余油分布状况以及强势渗流通道等进行深层次认识，提高注水效率和最终采收率，最终指导油田实际开发，提高经济效益。

附图说明：

图1是本发明所述用于确定合采井出液规律的装置的组成示意图；

图2是本发明所述用于确定合采井出液规律的装置中的多层孔隙介质模型的结构示意图。

图3是本发明所述用于确定合采井出液规律的装置中的多层孔隙介质模型出口端腔室示意图。

图中1-小层左侧第1小孔，2-小层左侧第2小孔，3-小层左侧第3小孔，4-小层右侧与空腔相连处第1小孔，5-小层右侧与空腔相连处第2小孔，6-小层右侧与空腔相连处第3小孔，7-模型右端空腔与环氧树脂外套连接处小孔，8-隔层，9-环氧树脂外套，10-多层孔隙介质与右侧环氧树脂外套之间空腔，11-第1注入泵，12-第2注入泵，13-第3注入泵，14-第1压力表，15-第2压力表，16-第3压力表，17-第4压力表，18-第5压力表，19-第6压力表，20-计量器，21-第7压力表，22-第4采出泵，23-第1采出泵，24-第2采出泵，25-第3采出泵。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图3所示，该种用于确定合采井出液规律的装置，由多层孔隙介质模型、注入***和输出量测量***构成，其独特之处在于：

所述多层孔隙介质模型，参照实际合采井所在地层的情况确定每个小层的 物性参数，在所述多层孔隙介质模型的各个小层中间加上隔层；所述多层孔隙介质模型外面一圈浇注环氧树脂，形成环氧树脂外套，但是其右端与所述环氧树脂外套之间存在一段宽度为1厘米的空腔，以所述空腔模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度；所述多层孔隙介质模型的各个小层的孔隙介质在所述空腔中连通，产生相互作用，以模拟实际生产中合采井各油层通过井筒互相连通；

所述空腔具有右端出口，在所述右端出口处连接压力泵，以实现可以通过控制出口端流量从而控制井筒流压，可以测量所述多层孔隙介质模型总的出口压力和出液量，模拟实际生产中合采井总的出口压力和出液量；

在所述多层孔隙介质模型中的各个小层左侧中心处，穿透所述环氧树脂外套由左向右钻一个小孔，分别连接注入泵和压力表，以实现分别可以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层注入压力；

在所述多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，穿透所述环氧树脂外套，分别设置有位于所述空腔中的连接管路，所述连接管路嵌入所述多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，在所述连接管路位于所述环氧树脂外套之外的出口处分别连接采入泵和压力表，以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层的出口端压力；

所述若干注入泵和压力表构成所述的注入***；所述若干采入泵和压力表以及所述压力泵以及量器构成所述的输出量测量***。

第一步，制作一个N层孔隙介质模型，每个小层的物性参数各不相同，模型外面一圈浇注环氧树脂，在多层孔隙介质模型的各个小层中间加上隔层，其中多层孔隙介质右端与右侧环氧树脂外套之间存在一段宽度为1cm的空腔；空腔可以模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度，多层孔隙介质在出口端的空腔中连通，产生相互作用，模拟实际生产中合采井各油层通过井筒互相连通，右端出口连接压力泵，可以通过控制出口端流量从而控制井筒流压；已知多层孔隙介质模型里各个小层的渗透率、厚度、粘度等物性参数；

第二步，在多层孔隙介质模型中的各小层左侧中心处由左向右钻一个小孔，连接注入泵和压力表，分别可以测量模型中各个小层注入压力，分别为P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；

第三步，在多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，与空腔相连地方距离0.5cm的中心处由前向后侧钻一个小孔，测量模型中各个小层的出口端压力，分别为P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}，根据各个小层的出口端和注入端的压差，即可计算各个小层的出液量；

本步骤中的各个小层的出液量分别为Q₁、Q₂、Q₃，按照如下公式确定：

式中：Q₁、Q₂、Q₃——多层孔隙介质模型中各个小层出液量，m³；

k₁、k₂、k₃——多层孔隙介质模型中各个小层渗透率，μm²；

μ₁、μ₂、μ₃——多层孔隙介质模型中各个小层粘度，mPa s；

a——多层孔隙介质模型宽度，m；

h₁、h₂、h₃——多层孔隙介质模型中各个小层厚度，m；

P_{1 入}、P_{2 入}、P_{3 入}——多层孔隙介质模型中各个小层注入压力，MPa；

P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}——多层孔隙介质模型中各个小层出口端压力，MPa；

l₁、l₂、l₃——多层孔隙介质模型中各个小层的长度，m。

第四步，在模型右端的空腔与环氧树脂外套连接的中心处由右向左钻一个小孔，测量多层孔隙介质模型总的出口压力P和出液量Q，模拟实际生产中合采井总的出口压力和出液量；

第五步，按照第一步制作一个N层孔隙介质模型，已知各个小层的渗透率、厚度、粘度等多个物性参数，计算各个小层的kh/μ；进行多次实验，重复第二步可以测量多组实验各小层注入压力P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；重复第三步可以测量多组实验各小层出口压力P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}以及计算各小层的出液量Q₁、Q₂、Q₃；最终通过实验结果可以确定多层孔隙介质模型中的各小层出液量与多层孔隙介质模型总的出液量的比值、渗透率、厚度、进出口压力差、kh/μ等多个数据。

按照如下公式确定各小层出液规律：

式中：Q_i——按照第三步测量第i组实验的某个小层出液量，m³；

Q——按照第四步测量第i组实验的多层孔隙介质模型总的出液量Q，m³；

k_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层渗透率μm²；

h_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层厚度，m；

l_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层长度，m；

μ_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层粘度，mPa s；

P_{i 出}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层出口压力，MPa；

P_{i 入}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层注入压力，MPa；

a、b、c、d、e——各个影响因素的系数。

对多层孔隙介质模型进行5组实验，通过解多元一次方程组即可确定各个影响因素的系数。

第六步，重复N次以上所有步骤，即可得到5N组实验数据，分别对N个多元一次方程组求解确定出N组各个影响因素的系数，对以上N组系数分别求平均值，得到的和分别为1.1、0.22、-0.00065、-0.18和-0.01即为最终确定的影响各小层出液规律的各个影响因素的系数。

第七步，按照以上所有步骤最终确定小层出液规律为以下公式：

式中：Q_n——小层出液量，m³；

Q——总的出液量Q，m³；

k_n——小层渗透率μm²；

h_n——小层厚度，m；

l_n——小层长度，m；

μ_n——小层粘度，mPa s；

P_{n 出}——小层出口压力，MPa；

P_{n 入}——小层注入压力，MPa。

下面是按照本方法具体实施的一个例子，以北西块一区L10-19井实际数据为例，975m到1247.4m分成5段，各段实际数据如下表所示：

按照本发明所述方法确定的公式求解每个小层的出液规律。

$\frac{Q_1}{Q}=1.1*0.298+0.22*0.6-0.00065*15-0.18*1.192-0.00122*8.56=0.225$

$\frac{Q_2}{Q}=1.1*0.268+0.22*0.592-0.00065*28-0.18*1.058-0.00122*7.92=0.207$

$\frac{Q_3}{Q}=1.1*0.353+0.22*0.614-0.00065*21-0.18*1.445-0.00122*9.2=0.238$

$\frac{Q_4}{Q}=1.1*0.162+0.22*0.466-0.00065*19-0.18*0.503-0.00122*5.68=0.171$

$\frac{Q_5}{Q}=1.1*0.159+0.22*0.452-0.00065*24-0.18*0.479-0.00122*5.14=0.166$

将按照本方法确定的小层出液规律与实际出液规律进行对照，计算符合率：

$R=\frac{0.225+0.207+0.238+0.171+0.166}{0.223+0.205+0.237+0.170+0.165}=0.007=0.7\%$

由此可以验证本方法的可行性。

本方法概括来说由如下几个步骤构成：制作多层孔隙介质模型，模拟实际油田生产中大段合采中的N个非均质地层，如大段合采中分4个非均质地层，即制作一个4层孔隙介质模型，每个小层的k、h、μ等基本参数不同。模型外面一圈浇注环氧树脂，在各层中间加上隔层，其中多层孔隙介质右端与右侧环氧树脂外套之间存在一段宽度为1cm的空腔，空腔可以模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度，多层孔隙介质在出口端的空腔中连通，产生相互作用，模拟实际生产中合采井油层通过井筒互相连通，右端出口连接采出泵，可以控制出口端流量从而控制井筒流压。

由于已知各个小层的渗透率、厚度、粘度等物理特性，在多层孔隙介质模型中的各小层左端中心处由左向右钻一个小孔，连接注入泵和压力表，分别测量各小层注入压力；在多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，与空腔相连地方距离0.5cm的中心处由前向后侧钻一个小孔，连接压力表，测量小层出口端压力；根据模型中各小层出口端和注入端的压差，即可计算各小层的出液量；在模型右端的空腔与环氧树脂外套连接的中心处由右向左钻一个小孔，测量多层 孔隙介质模型的总的出口压力和总的出液量；通过多次实验，可以得到多层孔隙介质模型中各小层出液量与模型总的出液量的比值和渗透率、厚度、进出口压力差、kh/μ等多个影响因素的关系曲线，回归曲线最终确定合采井各小层的出液规律。

利用该种实验装置和模拟方法可以更清楚地确定合采井出液规律，方便针对各小层出液状况的差异，进行合理调配注水量，提高注水效率。

Claims (2)

1.一种用于确定合采井出液规律的装置，由多层孔隙介质模型、注入***和输出量测量***构成，其特征在于：

所述多层孔隙介质模型，参照实际合采井所在地层的情况确定每个小层的物性参数，在所述多层孔隙介质模型的各个小层中间加上隔层；所述多层孔隙介质模型外面一圈浇注环氧树脂，形成环氧树脂外套，但是其右端与所述环氧树脂外套之间存在一段宽度为1厘米的空腔，以所述空腔模拟实际生产过程中合采井的井筒工作制度；所述多层孔隙介质模型的各个小层的孔隙介质在所述空腔中连通，产生相互作用，以模拟实际生产中合采井各油层通过井筒互相连通；

所述空腔具有右端出口，在所述右端出口处连接压力泵，以实现可以通过控制出口端流量从而控制井筒流压，可以测量所述多层孔隙介质模型总的出口压力和出液量，模拟实际生产中合采井总的出口压力和出液量；

在所述多层孔隙介质模型中的各个小层左侧中心处，穿透所述环氧树脂外套由左向右钻一个小孔，分别连接注入泵和压力表，以实现分别可以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层注入压力；

在所述多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，穿透所述环氧树脂外套，分别设置有位于所述空腔中的连接管路，所述连接管路嵌入所述多层孔隙介质模型中的各小层的右侧，在所述连接管路位于所述环氧树脂外套之外的出口处分别连接采入泵和压力表，以测量所述多层孔隙介质模型中各个小层的出口端压力；

所述若干注入泵和压力表构成所述的注入***；所述若干采入泵和压力表以及所述压力泵以及量器构成所述的输出量测量***。

2.一种用于确定合采井出液规律的方法，其特征在于该方法由如下步骤构成：

第一步，利用权利要求1中所述的装置，分别测量各小层注入压力P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；

第二步，利用权利要求1中所述的装置，测量小层出口端压力P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}，根据各小层出口端和注入端的压差，即可计算各小层的出液量；

本步骤中的各小层出液量按照如下公式确定：

式中：Q₁、Q₂、Q₃——多层孔隙介质模型中各个小层出液量，m³；

k₁、k₂、k₃——多层孔隙介质模型中各个小层渗透率，μm²；

μ₁、μ₂、μ₃——多层孔隙介质模型中各个小层粘度，mPa s；

a——多层孔隙介质模型宽度，m；

h₁、h₂、h₃——多层孔隙介质模型中各个小层厚度，m；

P_{1 入}、P_{2 入}、P_{3 入}——多层孔隙介质模型中各个小层注入压力，MPa；

P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}——多层孔隙介质模型中各个小层出口端压力，MPa；

l、l₂、l₃——多层孔隙介质模型中各个小层的长度，m。

第三步，利用权利要求1中所述的装置，测量多层孔隙介质模型总的出口压力P和出液量Q；

第四步，利用权利要求1中所述的装置，制作一个N层孔隙介质模型，已知各个小层的渗透率、厚度、粘度等多个物性参数，计算各个小层的kh/μ；进行多次实验，重复第二步可以测量多组实验中各小层注入压力P_{1 入}、P_{2 入}和P_{3 入}；重复第三步可以测量多组实验各小层出口压力P_{1 出}、P_{2 出}和P_{3 出}以及计算各小层的出液量Q₁、Q₂、Q₃；最终通过实验结果可以确定多层孔隙介质模型中的各小层出液量与多层孔隙介质模型总的出液量的比值、渗透率、厚度、进出口压力差、kh/μ等多个数据；

按照如下公式确定各小层出液规律：

式中：Q_i——按照第三步测量的第i组实验某个小层出液量，m³；

Q——按照第四步测量的第i组实验多层孔隙介质模型总的出液量Q，m³；

k_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层渗透率μm²；

h_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层厚度，m；

l_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层长度，m；

μ_i——按照第一步得到第i组实验模型中某个小层粘度，mPa s；

P_{i 出}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层出口压力，MPa；

P_{i 入}——按照第三步测量得到第i组实验某个小层注入压力，MPa；

a、b、c、d、e——各个影响因素的系数；

对多层孔隙介质模型进行5组实验，通过解多元一次方程组即可确定各个影响因素的系数；

第五步，重复N次以上所有步骤，即可得到5N组实验数据，分别对N个多元一次方程组求解确定出N组各个影响因素的系数，对以上N组系数分别求平均值，得到的和分别为1.1、0.22、-0.00065、-0.18和-0.01即为最终确定的影响各小层出液规律的各个影响因素的系数；

第六步，按照以下公式确定小层出液规律：

式中：Q_n——小层出液量，m³；

Q——总的出液量Q，m³；

k_n——小层渗透率μm²；

h_n——小层厚度，m；

l_n——小层长度，m；

μ_n——小层粘度，mPa s；

P_{n 出}——小层出口压力，MPa；

P_{n 入}——小层注入压力，MPa 。