CN109543206A - 稠油热采水平井储层经济需热量优化方法 - Google Patents

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张丁涌
冯庆伟
万惠平
许德广
孙超
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曹锋
武文杰
郑新欣
乔真
高文华
张玉森
李敏
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Abstract

本发明提供一种稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，该稠油热采水平井储层经济需热量优化方法包括：步骤１，获取目标井的油藏地质参数及历史生产数据；步骤２，建立目标井油藏地质模型；步骤３，进行历史拟合，修正模型，确保模型准确性；步骤４，数值模拟得到储层注入不同热量条件下对应的产油量；步骤５，建立稠油热采效益产量最大化均衡条件；步骤６，建立储层经济需热量优化模型。该稠油热采水平井储层经济需热量优化方法创新形成了边际效应油汽比和效益产量最大化均衡界限，建立了储层经济需热量优化模型，使周期效益产量最大化，提高开发效益。

Description

稠油热采水平井储层经济需热量优化方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种稠油热采水平井储层经济需热量优化方法。
背景技术
目前水平井蒸汽吞吐工艺被大量应用于稠油油藏热采开发。蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽携带的热量向油层扩散后，再开井生产的一种稠油开采的增产方法。
在稠油蒸汽吞吐技术中，储层中注入的热量不同，会直接影响油藏的波及体积，从而影响油井的周期产油量。目前储层注入的热量都是以产量最大化或者油汽比最大化为条件进行优化，未综合考虑注入热量的投入费用与产油量的产出收益之间的经济关系，周期开发效益存在较大的挖潜增效空间。
为了使周期的效益产量最大化，提升开发效益，迫切需要一种稠油热采水平井储层经济需热量优化方法。为此我们发明了一种新的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种创新形成了边际效应油汽比和效益产量最大化均衡界限，建立了储层经济需热量优化模型的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，该稠油热采水平井储层经济需热量优化方法包括：步骤1，获取目标井的油藏地质参数及历史生产数据；步骤2，建立目标井油藏地质模型；步骤3，进行历史拟合，修正模型，确保模型准确性；步骤4，数值模拟得到储层注入不同热量条件下对应的产油量；步骤5，建立稠油热采效益产量最大化均衡条件；步骤6，建立储层经济需热量优化模型。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，获取目标井的含油饱和度、渗透率、原油粘度、油藏温度和压力这些油藏地质参数。
在步骤1中，获取目标井的日液、日油、含水、累计产油量、累计产水量及累计产液量这些历史生产数据。
在步骤2中，根据目标井的油藏厚度、控制面积划分网格与步长，同时根据粘温、渗透率、含油饱和度、油水界面、岩石流体物性这些油藏地质基础参数，建立油藏地质模型。
在步骤3中，根据目标井的实际注汽数据以及生产数据，运行数学模型，通过计算模拟该井的产油量、产水量以及含水率，并与实际数据对比，进行历史拟合，根据拟合结果调整相对渗透率数据，修正模型，误差控制在1.0％以内，保障模型的准确性。
在步骤4中，在建立的油藏地质模型的基础上，根据不同的热量，模拟对应的压力场、温度场以及饱和度场的变化，并通过计算得出储层不同注入热量条件下，对应的产油量。
在步骤5中，根据模拟计算结果建立储层注入不同热量条件下对应产油量曲线，从曲线中可以看出，当热量增加到一定水平以后，继续增加热量，产量增幅变缓，存在边际效应，即连续增加投入热量，新增产出即产油收益相对减少。
在步骤5中，边际收益等于边际成本是实现利润最大化的均衡条件，在稠油蒸汽吞吐中，边际收益即增加的产油收益＝ΔT产油量×吨油价格，边际成本即增加的注汽费用＝ΔT注汽量×吨汽费用，
效益产量最大化均衡条件为：
ΔT产油量×吨油价格＝ΔT注汽量×吨汽费用
将公式变形，得到：
ΔT产油量/ΔT注汽量＝吨汽费用/吨油价格。
在步骤5中，将ΔT产油量/ΔT注汽量定义为边际效应油汽比，由于增加不同热量产油量增幅不同，因此这是一个变值；将吨汽费用/吨油价格定义为效益产量最大化均衡界限，在一定油价条件下，这是一个定值。
在步骤5中，当边际效应油汽比大于效益产量最大化均衡界限时，边际收益大于边际成本，可继续增加热量。
在步骤5中，当边际效应油汽比小于效益产量最大化均衡界限时，边际收益小于边际成本，应停止增加热量。
在步骤5中，当边际效应油汽比等于效益产量最大化均衡界限时，边际收益等于边际成本，此时对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
在步骤5中，建立的储层经济需热量优化模型包括：边际效益油汽比变化曲线以及不同油价条件下效益产量最大化均衡界限，两条线的交点对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
本发明中的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，与传统的注汽量优化方法相比，率先考虑原油价格对蒸汽价格的影响，通过分析不同油价下注入不同蒸汽量的投入与产出原油的收益情况，创新形成了边际效应油汽比和效益产量最大化均衡界限，建立了储层经济需热量优化模型，将技术理论、产量、经济效益三者有机结合，实现了热量优化与效益开发的深度融合，为效益产量最大化提供了理论基础，更为科学的预测与量化了热采水平井注汽量(热量)。
附图说明
图1为本发明的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中油藏地质模型的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中储层不同注入热量条件下产油量变化曲线图；
图4为本发明的一具体实施例中储层经济需热量优化模型的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法的流程图。
在步骤101，获取目标井的含油饱和度、渗透率、原油粘度、油藏温度和压力等油藏地质基础参数；目标井的日液、日油、含水、累计产油量、累计产水量及累计产液量等油井生产参数。
在步骤102，通过CMG软件的STARS模块，根据目标井的油藏厚度、控制面积等划分网格与步长，同时输入粘温、渗透率、含油饱和度、油水界面、岩石流体物性等油藏地质基础参数，建立油藏地质模型。
在步骤103，输入该井的实际注汽数据以及生产数据，运行数学模型，通过计算模拟该井的产油量、产水量以及含水率，并与实际数据对比，进行历史拟合，根据拟合结果调整相对渗透率等数据，修正模型，误差控制在1.0％以内，保障模型的准确性。
在步骤104，在建立的油藏地质模型的基础上，输入不同的热量，模拟对应的压力场、温度场以及饱和度场的变化，并通过计算得出储层不同注入热量条件下，对应的产油量。
在步骤105，根据模拟计算结果建立储层注入不同热量条件下对应产油量曲线，从曲线中可以看出，当热量增加到一定水平以后，继续增加热量，产量增幅变缓，存在边际效应，即连续增加投入(热量)，新增产出(产油收益)相对减少。
边际收益等于边际成本是实现利润最大化的均衡条件。在稠油蒸汽吞吐中，边际收益即增加的产油收益＝ΔT产油量×吨油价格，边际成本即增加的注汽费用＝ΔT注汽量×吨汽费用。
效益产量最大化均衡条件为：
ΔT产油量×吨油价格＝ΔT注汽量×吨汽费用
将公式变形，得到：
ΔT产油量/ΔT注汽量＝吨汽费用/吨油价格。
将ΔT产油量/ΔT注汽量定义为边际效应油汽比，由于增加不同热量产油量增幅不同，因此这是一个变值；将吨汽费用/吨油价格定义为效益产量最大化均衡界限，在一定油价条件下，这是一个定值。
当边际效应油汽比大于效益产量最大化均衡界限时，边际收益大于边际成本，可继续增加热量；当边际效应油汽比小于效益产量最大化均衡界限时，边际收益小于边际成本，应停止增加热量；当边际效应油汽比等于效益产量最大化均衡界限时，边际收益等于边际成本，此时对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
在步骤106，建立储层经济需热量优化模型，包括：边际效益油汽比变化曲线以及不同油价条件下效益产量最大化均衡界限，两条线的交点对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
在应用本发明的一具体实施例中，目标井位草20-平**井。
草20-平**井生产馆陶二，油藏埋深950米，储层有效厚度5.5米，筛管井段1177.3-1276.50米、1304.53-1404.07米，原油粘度10307mPa.s，渗透率215.888×10-3μm2，孔隙度31.76％。该井累计生产7个周期，累计注汽17613吨，累计生产1064天，累计产油5375吨，产水13004吨，油汽比0.31。
在以上数据的基础上建立了藏地质模型(图2)，并进行了历史拟合，修正模型，确保模型的准确性。
在地质模型的基础上，通过数值模拟得出第8周期储层注入不同热量条件下对应的产油量(表1)，并绘制储层注入不同热量条件下产油量变化曲线，如图3所示。
表1储层注入不同热量条件下对应产油量数值模拟结果表
如图4所示，根据模拟结果建立了储层经济需热量优化模板，包括边际效益油汽比曲线以及油价50美元/桶条件下效益产量最大化均衡界限。
当边际效应油汽比等于效益产量最大化均衡界限时，边际产出等于边际投入，此时对应的热量505000×104KJ，即为油价为50美元/桶时效益产量最大化储层需热量。
在油价50美元/桶的条件下，按照追求油汽比最大化的常规优化方法，该井储层需热量为424044×104KJ，对应的注汽量为1912吨(注汽干度86％)，周期产油为1085吨，周期产出减去周期投入为168万元；按照本优化方法，该井储层需热量为505000×104KJ，对应的注汽量为2228吨(注汽干度86％)，周期产油为1159吨，周期产出减去周期投入为174万元。本优化方法较常规优化方法周期产油增加74吨，周期效益增加6万元，开发效益显著提升。

Claims (13)

1.稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，该稠油热采水平井储层经济需热量优化方法包括：
步骤1，获取目标井的油藏地质参数及历史生产数据；
步骤2，建立目标井油藏地质模型；
步骤3，进行历史拟合，修正模型，确保模型准确性；
步骤4，数值模拟得到储层注入不同热量条件下对应的产油量；
步骤5，建立稠油热采效益产量最大化均衡条件；
步骤6，建立储层经济需热量优化模型。
2.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤1中，获取目标井的含油饱和度、渗透率、原油粘度、油藏温度和压力这些油藏地质参数。
3.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤1中，获取目标井的日液、日油、含水、累计产油量、累计产水量及累计产液量这些历史生产数据。
4.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤2中，根据目标井的油藏厚度、控制面积划分网格与步长，同时根据粘温、渗透率、含油饱和度、油水界面、岩石流体物性这些油藏地质基础参数，建立油藏地质模型。
5.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤3中，根据目标井的实际注汽数据以及生产数据，运行数学模型，通过计算模拟该井的产油量、产水量以及含水率，并与实际数据对比，进行历史拟合，根据拟合结果调整相对渗透率数据，修正模型，误差控制在1.0％以内，保障模型的准确性。
6.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤4中，在建立的油藏地质模型的基础上，根据不同的热量，模拟对应的压力场、温度场以及饱和度场的变化，并通过计算得出储层不同注入热量条件下，对应的产油量。
7.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，根据模拟计算结果建立储层注入不同热量条件下对应产油量曲线，从曲线中可以看出，当热量增加到一定水平以后，继续增加热量，产量增幅变缓，存在边际效应，即连续增加投入热量，新增产出即产油收益相对减少。
8.根据权利要求7所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，边际收益等于边际成本是实现利润最大化的均衡条件，在稠油蒸汽吞吐中，边际收益即增加的产油收益＝ΔT产油量×吨油价格，边际成本即增加的注汽费用＝ΔT注汽量×吨汽费用，
效益产量最大化均衡条件为：
ΔT产油量×吨油价格＝ΔT注汽量×吨汽费用
将公式变形，得到：
ΔT产油量/ΔT注汽量＝吨汽费用/吨油价格。
9.根据权利要求8所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，将ΔT产油量/ΔT注汽量定义为边际效应油汽比，由于增加不同热量产油量增幅不同，因此这是一个变值；将吨汽费用/吨油价格定义为效益产量最大化均衡界限，在一定油价条件下，这是一个定值。
10.根据权利要求9所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，当边际效应油汽比大于效益产量最大化均衡界限时，边际收益大于边际成本，可继续增加热量。
11.根据权利要求9所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，当边际效应油汽比小于效益产量最大化均衡界限时，边际收益小于边际成本，应停止增加热量。
12.根据权利要求9所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，当边际效应油汽比等于效益产量最大化均衡界限时，边际收益等于边际成本，此时对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
13.根据权利要求1所述的稠油热采水平井储层经济需热量优化方法，其特征在于，在步骤5中，建立的储层经济需热量优化模型包括：边际效益油汽比变化曲线以及不同油价条件下效益产量最大化均衡界限，两条线的交点对应的热量，即为效益产量最大化储层需热量。
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