CN106126899A - 水驱油藏加密井井位确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水驱油藏加密井井位确定方法，步骤如下：搜集与整理油藏的地质资料、目前的开发状况以及需进行加密的区域、加密井的井数和井型、注采井的井底流压；给定初始加密井位，对该加密井位的各注采连线方向的渗透率、孔隙度、初始含水饱和度进行等效处理；建立注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算在该加密井位下达到加密效果评价时间时各注采方向的含水饱和度及其平均值；确定各注采方向的井位位移；合成加密井位位移，确定加密井位的移动距离和移动方向，确定下一个加密井的井位；计算加密井位下各注采方向的含水饱和度，再迭代计算，直到得到最优的加密井井位。本发明能够找到水驱油藏均衡驱替最大化的加密井井位，提高优化效率。

Description

水驱油藏加密井井位确定方法

技术领域

本发明属于油气田开发领域,具体地,涉及一种水驱油藏加密井井位确定方法，在水驱油藏开发过程中进行井网加密时,在已知加密区域和加密井数的条件下,以实现油藏均衡驱替最大化为目标,确定加密井井位,提高油藏的采收率,改善油藏的开发效果。

背景技术

井网加密是动用油藏剩余油和提高采收率的最直接有效手段，在适当位置钻加密井，可完善注采关系，增大水驱波及系数，改善油藏的开发效果。确定油藏加密井井位时需考虑油藏的开发特征和储层的非均质性，因而确定最优的加密井井位十分困难。

通过检索，申请号201210076699.0(授权公告号为CN102628353A)的发明专利公开了一种应用海上低渗透油藏开发的井网调整和井网加密方法，利用水平井和人工裂缝建立注采***，通过同井注采来实现井网调整和井网加密的注水采油方法；申请号201510018306.4(授权公告号为CN104615862A)的发明专利公开了一种基于进化算法的高含水油田确定井位的方法，该方法根据油藏的剩余油分布确定油藏的井位优势区域，利用克里金算法和进化算法确定最优的井位。

目前国内外研究人员利用优化算法与油藏数值模拟相结合的方法确定加密井井位，但该方法模拟次数多、计算时间长，且确定的加密井井位为油藏数值模型的网格位置，不能精确地确定实际加密位置。因此，有待对加密井井位的确定方法进行进一步研究，以较短的计算时间得到精确的加密井井位。

发明内容

为了克服目前技术存在的缺陷，本发明提供一种水驱油藏井网加密井井位确定方法。该方法提出加密井位位移的概念，考虑油藏开发特征和储层非均质 性，通过迭代来快速、精确地寻找最优的加密井井位，以最大程度实现油藏的均衡驱替，改善油藏的开发效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、搜集与整理油藏的地质资料、目前的开发状况以及需进行加密的区域、加密井的井数和井型、注采井的井底流压；

步骤2、随机给定初始加密井位，对该加密井位的各注采连线方向的渗透率、孔隙度、初始含水饱和度进行等效处理；

步骤3、建立注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算在该加密井位下达到加密效果评价时间时各注采方向的含水饱和度及其平均值；

步骤4、确定各注采方向的井位位移；

步骤5、合成加密井位位移，确定加密井位的移动距离和移动方向，确定下一个加密井的井位；

步骤6、计算新的加密井位下各注采方向的含水饱和度，再迭代计算，直到得到最优的加密井井位。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、根据加密井位位移确定迭代过程中加密井位的移动距离和移动方向，能够找到实现水驱油藏均衡驱替最大化的加密井井位。

2、确定加密井井位位移的过程中不需要进行大规模的数值模拟计算，不需要建立油藏数值模型，可快速、精确地确定加密井井位，提高优化效率。

附图说明

图1为加密井井位确定流程图；

图2为油藏的渗透率等值图；

图3为油藏的油水相对渗透率曲线；

图4为目前油藏的井位图；

图5为油藏目前含水饱和度等值图；

图6为油藏初始的加密井井位示意图；

图7为油藏最终的加密井井位示意图；

图8为初始加密方案的含油饱和度等值图；

图9为最终加密方案的含水饱和度等值图。

具体实施方式

如图1所示，水驱油藏加密井井位确定方法，包括如下步骤：

步骤1、搜集与整理油藏的地质资料、目前的开发状况以及需进行加密的区域、加密井的井数和井型、注采井的井底流压，具体步骤如下：

步骤101、从区域出发，进行油藏的整体调查，了解油藏的地质情况，搜集与整理油藏的地质资料，包括：油藏的渗透率k分布、孔隙度φ分布；搜集与整理油藏流体物性资料，包括油相粘度μ_o、相渗曲线；确定目前油藏的剩余油分布情况；

步骤102、搜集与整理油藏目前已有井的井口坐标与井型，划定油藏需进行加密的区域，确定加密井的井数、井型，注采井的井底流压p_e、p_i、以及加密效果评价时间t和加密效果开始评价时间t_i；

步骤2、随机给定初始加密井位，对该加密井位的各注采连线方向的渗透率、孔隙度、初始含水饱和度进行等效处理，具体步骤如下:

步骤201、随机给定初始加密井井位(x_o,y_o)，在搜索半径R内确定与该加密井构成注采关系的井，确定注采连线数目N及各注采连线的长度L₁，L₂，…,L_N；

步骤202、对各注采连线的储层非均质参数进行等效处理，等效方法如下：

对各注采连线的渗透率进行等效，计算公式如下：

其中，i为第i个注采方向；K_i为第i个注采方向等效渗透率；k_i(x,y)为第i条注采方向(x,y)处的渗透率；

对各注采方向的孔隙度进行等效，计算公式如下：

其中，φ为第i个注采方向等效孔隙度；φ_i(x,y)为第i个注采方向(x,y)处的孔隙度；

对各注采方向的初始含水饱和度进行等效，计算公式如下：

其中，S_wi为第i个注采方向初始等效含水饱和度；S_wi(x,y)为第i个注采方向(x,y)处的初始含水饱和度；

步骤3、建立注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算在该加密井位下达到加密效果评价时间时各注采方向的含水饱和度及其平均值，具体步骤如下：

步骤301、对油水相对渗透率曲线进行拟合，拟合公式如下：

k_ro(S_w)＝a(1-S_w)^b (4)

其中，k_ro(S_w)为油相的相对渗透率；S_w为含水饱和度；a、b为拟合系数；

步骤302、确定各注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算公式如下：

步骤303、将相关参数代入公式(5)，计算在加密井位下生产t时间后各注采方向的含水饱和度S_w1，S_w2，…,S_wN，及其平均值

步骤4、确定各注采方向的井位位移，具体步骤如下：

步骤401、将各注采方向井距以等差数列的形式分为M等分，注采方向的非 均质参数保持不变，分别计算各注采方向在每个井距下的含水饱和度数值，线性回归第i个注采方向上的含水饱和度S_wi与井距L_i的关系式S_wi＝gL_i+h，确定各注采方向均衡驱替参数随井距的平均变化率ΔS_wi/ΔL_i＝g_i；

步骤402、确定各注采连线的方向向量，计算公式如下:

其中，d_i为第i个注采方向的方向向量；(x_o,y_o)为加密井井位；(x_i,y_i)为与加密井构成第i个注采方向的井位；

步骤403、根据各注采方向的含水饱和度与平均含水饱和度的差别，以及步骤401确定的各注采方向含水饱和度随井距的变化率，确定各注采方向需移动的井位距离，计算公式如下：

其中，D_i为加密井需沿第i个注采方向移动的距离；

步骤404、将步骤402确定的注采连线方向向量与步骤403确定的井位的移动距离，构成注采方向的加密井井位位移，计算公式如下：

D_i＝D_i·d_i (8)

其中，D_i为加密井沿第i个注采方向的位移；

步骤5、合成加密井位位移，确定加密井位的移动距离和移动方向，确定下一个加密井的井位，具体步骤如下：

步骤501、根据加密井沿各注采方向的移动位移，根据矢量合成的方式，合成加密井的井位位移，计算公式如下：

S＝D₁+D₂+…+D_n (9)

其中，S为加密井的井位位移；

步骤502、根据目前加密井的井位位移，确定下一个加密井井位，计算公式如下：

(x',y')＝(x₀,y₀)+S (10)

其中，(x’,y’)为下一个加密井井位；

步骤503、判断加密井井位是否在加密范围内，如果在加密范围内，则进行步骤6，否则，以井位(x_o,y_o)与(x’,y’)的连线与加密范围边界的交点作为下一个加密井井位。

步骤6、计算新的加密井位下各注采方向的含水饱和度，再迭代计算，直到得到最优的加密井井位。

下面以某油藏的加密井井位确定为例详细说明本发明的水驱油藏加密井井位确定方法，但不限于本发明的实施范围。

该实施例油藏大小为360m×360m×360m，整个油藏划分一套开发层系，油藏孔隙度为0.3，渗透率为非均质分布，渗透率等值图如图2所示(单位，10^-3μm²)，地层原油粘度为5mP·s，残余油饱和度为0.2，油水相对渗透率曲线如图3所示。该实施例油藏目前采用规则反九点井网布井，目前的井位图如图4所示，油藏的剩余油分布等值图如图5所示。

实施例中间注水井I转生产井，加密4口注水井I1、I2、I3、I4，使其构成4个五点井网，以实现3年后油藏达到均衡驱替的开发效果。所有注采井采用定井底流压生产，生产井井底流压为18MPa，注水井井底流压为22MPa。

给定4个初始加密井位为(90,90)(90,270)(270,90)(270,270)，如图6所示，加密井范围分别为(1～180,1～180)(1～180,180～360)(180～360，1～180)(180～360，180～360)，每个初始加密井井位与周围4口生产井构成注采关系，则每个加密井位有4条注采连线，每条注采连线长度均为126m。

根据公式(1)、公式(3)对各注采连线上的渗透率、初始含水饱和度进行等效处理，计算得到各注采连线的等效参数数值如表1所示。

表1各注采连线渗透率及初始含水饱和度等效数值

根据公式(4)对图3油水相对渗透率曲线中的油相相对渗透率进行拟合，得到拟合表达式为k_ro(S_w)＝1.99×(1-S_w)^3.01；

将I1-P1注采方向的相关参数代入公式(5)，计算得到3年后I1-P1注采方向的含水饱和度为：

同理，采用公式(5)计算得到I1井组的I1-P2注采方向、I1-P4注采方向、I 1-I注采方向的含水饱和度分别为0.8210、0.8822、0.6162。

计算I1井组的4个注采方向的平均含水饱和度：

同理，采用公式(5)计算得到I2、I3、I4注采井组的各注采方向含水饱和度，计算含水饱和度的平均值，计算结果如表2所示。

表2各注采方向含水饱和度

将各注采方向井距以等差数列的形式分为20等分，注采方向的非均质参数保持不变，分别计算各注采方向在每个井距下的含水饱和度，线性回归各注采方向上的含水饱和度与井距的关系式S_wi＝gL_i+h，确定各注采方向含水饱和度随井距的平均变化率ΔS_wi/ΔL_i＝g_i，回归得到的关系式及含水饱和度的变化率如表3所示。

表3各注采方向含水饱和度线性回归公式及变化率

根据公式(6)确定I1-P1注采连线的方向向量：

根据公式(7)确定I1-P1注采方向需移动的距离：

D_I1-P1＝(0.7305-0.6210)/|-2.0804×10^-5|＝5263cm＝52.63m

根据公式(8)将I1-P1注采连线方向向量与井位的移动距离构成注采连线方向的加密井井位位移：

D_I1-P1＝52.63×(0.7071,0.7071)＝(37.21,37.21)

同理，根据公式(6)、公式(7)、公式(8)计算其它15个注采方向的加密井井位位移，结果如表4所示。

表4各注采方向加密井井位位移

根据公式(9)矢量合成I1井的井位位移：

S_I1＝(37.21,37.21)+(48.04,-44.83)+(-110.05,117.91)+(-46.25,-46.25)＝(-71.05,64.04)

同理，采用公式(9)矢量合成I2、I3、I4的井位位移分别为(12.89,106.49)、(141.88,-41.71)、(26.31,0.94)。

根据公式(10)计算加密井I1的下一个迭代加密井井位：

(x_I1',y_I1')＝(90,90)+(-71.05,64.04)＝(18.95,154.04)

由于该井位在加密范围(1～180,1～180)内，所以不需要进行处理。

同理，采用公式(10)计算得到加密井I2、I3、I4的下一个迭代加密井井位分别为(102.88,376.49)、(411.88,48.28)、(296.31,269.91)。

由于加密井位I2(102.88,376.49)和加密井位I3(411.88,48.28)超出了加密范围，需对这两个加密井位进行边界处理。

计算I2初始井位(90,270)与加密井位(102.88,376.49)的连线与加密边界(1～180,180～360)的交点，确定I2井下一个迭代加密井井位为(100.89,360)。

同理，计算I3初始井位(270,90)与加密井位(411.88,48.28)的连线与加密边界(1～180,180～360)的交点，确定I3井下一个迭代加密井井位为(360,63.54)。

步骤6、以I1、I2、I3、I4新的加密井位重复步骤3-6迭代计算，直到得到最优的加密井井位。最终得到实现油藏均衡驱替最大化的加密井I1、I2、I3、I4的最优井位为I1为(78,90)，I2为(84，114)，I3为(210，90)，I4为(222,222)，如图7所示。

对比初始规则加密下的剩余油饱和度分布和最终加密井位下的剩余油饱和度分布，如图8、图9所示，可以看出，以迭代优化得到的加密井井位进行生产时，可使油藏的驱替更加均衡，可改善油藏的开发效果。因此以上数据可以作为该实施例油藏开发设计方案的理论依据。

本发明实施例选用含水饱和度作为表征油藏均衡驱替的参数，在不背离本发明精神及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员也可选用含油饱和度、采出程度、累积注入孔隙体积、含水率作为表征均衡驱替参数，可作出各种相应的变形和改变，但都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、搜集与整理油藏的地质资料、目前的开发状况以及需进行加密的区域、加密井的井数和井型、注采井的井底流压；

步骤2、随机给定初始加密井位，对该加密井位的各注采连线方向的渗透率、孔隙度、初始含水饱和度进行等效处理；

步骤3、建立注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算在该加密井位下达到加密效果评价时间时各注采方向的含水饱和度及其平均值；

步骤4、确定各注采方向的井位位移；

步骤5、合成加密井位位移，确定加密井位的移动距离和移动方向，确定下一个加密井的井位；

步骤6、计算新的加密井位下各注采方向的含水饱和度，再迭代计算，直到得到最优的加密井井位。

2.根据权利要求1所述的水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于：步骤1的具体步骤如下：

步骤101、从区域出发，进行油藏的整体调查，了解油藏的地质情况，搜集与整理油藏的地质资料，包括：油藏的渗透率k分布、孔隙度φ分布；搜集与整理油藏流体物性资料，包括油相粘度μ_o、相渗曲线；确定目前油藏的剩余油分布情况；

步骤102、搜集与整理油藏目前已有井的井口坐标与井型，划定油藏需进行加密的区域，确定加密井的井数、井型，注采井的井底流压p_e、p_i、以及加密效果评价时间t和加密效果开始评价时间t_i。

3.根据权利要求1-2所述的水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于：步骤2的具体步骤如下:

步骤201、随机给定初始加密井井位(x_o,y_o)，在搜索半径R内确定与该加密井构成注采关系的井，确定注采连线数目N及各注采连线的长度L₁，L₂，…,L_N；

步骤202、对各注采连线的储层非均质参数进行等效处理，等效方法如下：

对各注采连线的渗透率进行等效，计算公式如下：

$K_i=\frac{1}{L_i}\underset{l}{\∫}{k}_i(x,y){\mathrm{dx}}_i---\left(1\right)$

其中，i为第i个注采方向；K_i为第i个注采方向等效渗透率；k_i(x,y)为第i条注采方向(x,y)处的渗透率；

对各注采方向的孔隙度进行等效，计算公式如下：

${\mathrm{\φ}}_i=\frac{1}{L_i}\underset{l}{\∫}{\mathrm{\φ}}_i(x,y){\mathrm{dx}}_i---\left(2\right)$

其中，φ为第i个注采方向等效孔隙度；φ_i(x,y)为第i个注采方向(x,y)处的孔隙度；

对各注采方向的初始含水饱和度进行等效，计算公式如下：

$S_{wi}=\frac{1}{L_i}\underset{l}{\∫}{S}_{wi}(x,y){\mathrm{dx}}_i---\left(3\right)$

其中，S_wi为第i个注采方向初始等效含水饱和度；S_wi(x,y)为第i个注采方向(x,y)处的初始含水饱和度。

4.根据权利要求1-3所述的水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于：步骤3的具体步骤如下：

步骤301、对油水相对渗透率曲线进行拟合，拟合公式如下：

k_ro(S_w)＝a(1-S_w)^b (4)

其中，k_ro(S_w)为油相的相对渗透率；S_w为含水饱和度；a、b为拟合系数；

步骤302、确定各注采方向含水饱和度和井距之间的关系，计算公式如下：

$S_w=1-{\[{(1-S_{wi})}^{1-b}+\frac{a(b-1)k(p_e-p_i)(t-t_i)}{{\mathrm{\φ\μ}}_o{L}^2}\]}^{\frac{1}{1-b}}---\left(5\right)$

步骤303、将相关参数代入公式(5)，计算在加密井位下生产t时间后各注采方向的含水饱和度S_w1，S_w2，…,S_wN，及其平均值

5.根据权利要求1-4所述的水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于：步骤4的具体步骤如下：

步骤401、将各注采方向井距以等差数列的形式分为M等分，注采方向的非均质参数保持不变，分别计算各注采方向在每个井距下的含水饱和度数值，线性回归第i个注采方向上的含水饱和度S_wi与井距L_i的关系式S_wi＝gL_i+h，确定各注采方向均衡驱替参数随井距的平均变化率ΔS_wi/ΔL_i＝g_i；

步骤402、确定各注采连线的方向向量，计算公式如下:

$d_i=\frac{(x_i-x_0,y_i-y_0)}{\sqrt{{(x_i-x_0)}^2+{(y_i-y_0)}^2}}---\left(6\right)$

其中，d_i为第i个注采方向的方向向量；(x_o,y_o)为加密井井位；(x_i,y_i)为与加密井构成第i个注采方向的井位；

步骤403、根据各注采方向的含水饱和度与平均含水饱和度的差别，以及步骤401确定的各注采方向含水饱和度随井距的变化率，确定各注采方向需移动的井位距离，计算公式如下：

$D_i=(\stackrel{\‾}{S_w}-S_{wi})/\left|g_i\right|---\left(7\right)$

其中，D_i为加密井需沿第i个注采方向移动的距离；

步骤404、将步骤402确定的注采连线方向向量与步骤403确定的井位的移动距离，构成注采方向的加密井井位位移，计算公式如下：

D_i＝D_i·d_i (8)

其中，D_i为加密井沿第i个注采方向的位移。

6.根据权利要求1-5所述的水驱油藏加密井井位确定方法，其特征在于：步骤5的具体步骤如下：

步骤501、根据加密井沿各注采方向的移动位移，根据矢量合成的方式，合成加密井的井位位移，计算公式如下：

S＝D₁+D₂+…+D_n (9)

其中，s为加密井的井位位移；

步骤502、根据目前加密井的井位位移，确定下一个加密井井位，计算公式如下：

(x',y')＝(x₀,y₀)+S (10)

其中，(x’,y’)为下一个加密井井位；

步骤503、判断加密井井位是否在加密范围内，如果在加密范围内，则进行步骤6，否则，以井位(x_o,y_o)与(x’,y’)的连线与加密范围边界的交点作为下一个加密井井位。