CN113032996A - 一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，包括以下步骤：S1、以油井为中心井，其与与其相关联的各水井分别组成注采井对，计算每组注采井对的井间传导率和连通体积，并通过得到的注采井对的井间传导率和连通体积计算每组注采井对的连通系数及时间常数；S2、计算每组注采井对的累积渗流能力和累积储存能力值；S3、以绘制每组注采井对的洛伦兹曲线，并计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数；S4、并计算每组注采井对的井间窜流指数，并根据计算得到的井间窜流指数确定注采井对的窜流通道的地质类型。本发明提供一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，为实时优化生产制度及策略实施提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法。
背景技术
某油田水平井开发区储层微裂缝发育，天然缝与人工缝共存，储层非均质性强。经过大规模压裂投产，随着生产时间的延续，部分区块暴露出低采出程度、高含水、注水水窜和低效无效的问题，严重制约水平井生产。裂缝性水平井见水后，尚无有效手段通过生产动态来验证判识来水方向、大小及窜流能力等，后期调整措施针对性较差，难实现有效动用，准确识别水平井水窜通道是解决该问题的关键。
现有的水窜通道识别方法主要包括井间示踪剂分析识别方法、吸水剖面识别方法、试井测试识别方法以及数值模拟识别方法。井间示踪剂分析识别方法通过井间示踪剂解释软件进行定量解释，可以判断油藏在平面和纵向上的非均质情况，能够定性地判断地层中高渗条带及定量地求得部分地层参数；吸水剖面识别方法根据不同时间所测得地吸水剖面资料，分析各层吸水量地变化，并结合测井曲线上其他参数的变化来判断水窜通道是否形成；试井测试识别方法通过压降、压力恢复和干扰试井可进行高渗通道及其方向的测试，能够定性预测储层优势通道；数值模拟方法通过复杂地质建模和实际生产动态模拟运算，借助流线追踪胜场定量判别优势流场和优势通道。这些方法对油藏早期阶段及常规油藏开发有一定的指导作用，但对于油藏开发中后期进行酸化压裂、调剖堵水等控水稳油措施的低渗裂缝型油藏的适用性及准确性较差，无法做到快速准确实时识别窜流通道。
油藏是个动力学平衡***，水井注入会引起油井产液波动时其连通的特征，利用注采动态数据间响应关系，建立快速的井间连通性模型，逐渐成为水窜通道识别的一类重要方法。许凌飞等在2017年首次利用连通性模型进行聚窜动态预测，并在实际油田进行了应用，实现了快速有效计算聚合物驱油水动态、定量表征地层特征，为现场实际开发提供了指导意见。沈文洁等在2018年使用连通性方法识别缝洞型油藏优势窜流通道，在验证了实际模型正确性的基础上，计算出注水井向周围水井的注水劈分，根据注水劈分识别优势通道，并得到调整措施。以上利用井间连通性识别窜流通道的研究主要用于单重介质，目前并不适用于双重介质，且仅能通过劈分系数进行识别，过程较为单一，识别过程不够直观，无法准确判断窜流类型。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其可以直观准确地识别水平井水窜通道及预测产出动态，从而实现水窜预警，为实时优化生产制度及策略实施提供指导。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，包括以下步骤：
S1、以油井为中心井，其与与其相关联的各水井分别组成注采井对，计算每组所述注采井对的井间传导率和连通体积，并通过得到的所述注采井对的井间传导率和连通体积计算每组所述注采井对的连通系数及时间常数；
S2、通过S1中计算得到的每组所述注采井对的连通系数及时间常数，计算每组所述注采井对的累积渗流能力和累积储存能力值；
S3、以S2中计算得到的间累积渗流能力为纵坐标，累积储存能力值为横坐标，依次绘制每组所述注采井对的洛伦兹曲线，并计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数；
S4、定义每组所述注采井对的连通系数和洛伦兹系数的乘积为所述注采井对的井间窜流指数，并计算每组所述注采井对的井间窜流指数，并根据计算得到的井间窜流指数确定所述注采井对的窜流通道的地质类型。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S4计算得到的井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为均质；S4计算得到的井间窜流指数为0.4-0.7时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为高渗条带；S4计算得到的井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为裂缝。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S3中计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数后，设定洛伦兹系数的阈值，筛选出所有洛伦兹系数大于所述阈值的所述注采井对用于S4中的计算。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S1中计算每组所述注采井对的连通系数的方法如下:
其中，j为中心井；i为与中心井相关联的水井；
为i井和j井间的连通系数；Tij为i井和j井间的井间传导率。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S1中计算每组所述注采井对的时间常数的方法如下:
其中，τij为时间常数，表征注采井间时滞性和衰减性；Vij为i井和j井间的连通体积。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S2中计算每组所述注采井对的累积渗流能力的方法如下:
其中，Fij为i井和j井间的累积渗流能力。
优选的是，所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法中，S2中计算每组所述注采井对的累积储存能力值的方法如下:
其中，Cij为i井和j井间的累积储存能力。
本发明的水窜通道识别方法利用日常动态数据，建立了基于连通性思想的数据驱动模型，提出了以洛伦兹系数定性判断井组水窜情况、以劈分系数定量表征水窜流量大小的组合方式，精细识别水平井水窜通道。建立概念模型对该识别方法进行了验证，并在实际区块进行应用，为后续制定相应的注采制度及调剖策略、长期高效平稳开发奠定了基础。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明中几种典型地质特征的洛伦兹曲线示意图；
图2为本发明实施例中概念模型渗透率场的示意图；
图3为本发明实施例中概念模型区块及部分单井拟合结果；
图4为本发明实施例中模型传导率拟合结果示意图；
图5为本发明实施例中部分水平井的洛伦兹曲线图；
图6为本发明实施例中劈分系数分布图；
图7为本发明另一实施例中特征参数反演结果示意图；
图8为本发明另一实施例中实际算例区块及部分单井的拟合结果示意图；
图9为本发明另一实施例中部分水平井的洛伦兹曲线图；
图10为本发明另一实施例中SP10-6井组劈分情况示意图；
图11为本发明另一实施例中SP 10-6井组实际生产动态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的实施例提供一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，包括以下步骤：
S1、以油井为中心井，其与与其相关联的各水井分别组成注采井对，计算每组所述注采井对的井间传导率和连通体积，并通过得到的所述注采井对的井间传导率和连通体积计算每组所述注采井对的连通系数及时间常数；
具体的，S1中计算每组所述注采井对的连通系数的方法如下:
其中，j为中心井；i为与中心井相关联的水井；
为i井和j井间的连通系数；Tij为i井和j井间的井间传导率。
S1中计算每组所述注采井对的时间常数的方法如下:
其中，τij为时间常数，表征注采井间时滞性和衰减性；Vij为i井和j井间的连通体积。
S2、通过S1中计算得到的每组所述注采井对的连通系数及时间常数，计算每组所述注采井对的累积渗流能力和累积储存能力值；
具体的，S2中计算每组所述注采井对的累积渗流能力的方法如下:
其中，Fij为i井和j井间的累积渗流能力。
S2中计算每组所述注采井对的累积储存能力值的方法如下:
其中，Cij为i井和j井间的累积储存能力。
S3、如图1所示，以S2中计算得到的间累积渗流能力为纵坐标，累积储存能力值为横坐标，依次绘制每组所述注采井对的洛伦兹曲线，并计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数，然后设定洛伦兹系数的阈值，筛选出所有洛伦兹系数大于所述阈值的所述注采井对用于S4中的计算；
其中，洛伦兹系数指的是曲线与对角线围成的封闭图形面积和坐标轴与对角线围成的面积之比，洛伦兹系数越大，说明该井组平面非均质性越强，可能存在窜流通道，反之如果洛伦兹曲线近似与对角线重叠，说明该井组为均质油藏；
S4、定义每组所述注采井对的连通系数和洛伦兹系数的乘积为所述注采井对的井间窜流指数，并计算每组所述注采井对的井间窜流指数，并根据计算得到的井间窜流指数确定所述注采井对的窜流通道的地质类型具体的，井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为均质；井间窜流指数为0.4-0.7时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为高渗条带；井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为裂缝。
该实施例中，计算每组注采井对的井间传导率和连通体积采用现有计算方法即可实现，例如通过建立井间连通性模型，本实施例中可采用一种名为INSIM模型的井间连通性模型。
为明确水平井具体见水部位及来水大小，可以进一步通过劈分系数方法对水窜通道进行定量表征。
判断井间连通性的一个重要参数是劈分系数，其定义如下：对于以注水井为中心的注采井组，劈分系数表示了流向某一口生产井的液量占注入水总量的百分比。假设在第n个时间步，注入井的编号为i，与其相连的生产井编号为j，从i井流向j井的劈分系数为：
式中，nc表示与注水井j相关联的生产井的个数。
通过连通性模型获取含水率等动态指标，分节点计算注水劈分系数，根据注采井对间劈分水量和劈分油量计算注水利用率(注入1方水贡献的产油量)，明确注水受效状况，判断注水利用率低的注采井对存在水窜通道。
为验证该水窜通道识别方法正确性，选取一个含有高渗条带的二维非均质油藏模型进行论证。该油藏模型为一个含水平井的五注十二采Eclipse油藏模拟器模型，渗透率分布图如图2所示，模型网格数为191×101×1，dX＝dY＝15m；油藏初始含油饱和度为0.8，平均孔隙度为0.2，原油粘度为2.9mPa·s，油藏初始压力为25MPa，模拟生产时间为900d。
图3为运用INSIM模型进行历史拟合反演得到的区块及部分生产井累油量和含水率拟合结果，可以看出，历史拟合后的INSIM模型与Eclipse模型有较好的拟合效果，说明该模型可以较好地模拟生产动态。
历史拟合后得到的模型传导率拟合结果如图4所示，图4中红色表示传导率高，蓝色表示传导率低。从图4可以看出传导率连线为红色的位置与图中高渗条带位置基本一致，验证了该模型反演参数的可靠性。
根据每个注采井对间的传导率和连通体积进行计算并绘制洛伦兹曲线，图5为部分水平井的洛伦兹曲线图，由洛伦兹曲线可以看出P2井附近为均质地层，P5、P9、P11井附近为非均质地层，且P5井附近非均质性最强。在此基础上计算各井对间的窜流指数，如下表所示，P5-I4井对间窜流指数为0.7093，判断可能存在裂缝，P9-I3、P11-I4井对间可能存在高渗条带，这三个井对间均有可能存在窜流通道。
部分水平井窜流指数表
为进一步明确窜流量大小、准确识别窜流通道，计算该区块的劈分系数及注水利用率，劈分系数分布图如图6所示。其中I4对P5井的劈分系数为0.407，注水利用率33.97％，与区块的平均注水利用率50.41％相差较大，判断为水窜优势窜流通道。该结论与初始地质建模认识一致，证明了该水窜通道识别方法的正确性。
选取某油田的部分区块，该区块所在位置地层渗透率较低，微裂缝发育，天然裂缝与人工裂缝共存，其平均孔隙度、渗透率分别为0.119和0.35mD。区块总井数154口，其中生产井87口(含水平井51口、直井36口)，注水井67口，生产起止时间从2010年1月1日到2019年7月1日。值得注意的是，因该区块水平井射孔点过多，为方便所建连通性模型分析判断，将每个水平井射孔点简化为4个，该简化在不影响拟合精度的条件下，能够减少计算量，提高计算速度，且易于定位见水部位。将单井及区块的产油作为拟合指标，对INSIM连通性模型的传导率和连通体积进行自动历史拟合，特征参数反演结果如图7所示，得到的区块及部分单井的拟合指标如图8所示，总体拟合率达到80％以上。由此可见，区块和单井的油水动态拟合结果较为精确。
应用拟合后的模型特征参数可以计算各油井的累计渗流能力及累计储存能力，进而绘制洛伦兹曲线，计算洛伦兹系数及窜流指数。图9为部分生产井的洛伦兹曲线，其中SP4-5、SP5-3、SP6-4生产井洛伦兹系数较小，附近非均质性较弱，判断不存在水窜通道；SP10-6、SP7-6、SP8-11生产井洛伦兹系数较大，附近非均质性较强，判断有可能存在水窜通道。
选取有可能存在水窜通道的生产井进一步分析，因篇幅受限，在此只以SP10-6井组为例，其他生产井均可用同等方法识别是否为水窜通道。经过拟合结果判断与SP10-6井相连通的水井有S162-28、S160-26、S164-22，计算得到的窜流指数表下表，其中SP10-6与S164-22井间窜流指数为0.4224，判断可能存在类型为高渗通道的水窜优势通道。
SP10-6窜流指数表
图10为SP10-6井组的劈分情况，可以看出注水劈分显示S162-22井注入水主要向SP10-6分配，该注水井对山平10-6井影响较大。经过计算，S164-22井的注水利用率为10.6％，S160-26的注水利用率为36.4％，S162-28的注水利用率为55.5％，S164-22井的注水利用率远低于其他井，判断该井与SP10-6井井间存在窜流通道，且见水方向为水平井尾部。
为验证该识别结果的正确性，对该井组的生产动态及历史措施进行总结归纳，如图11所示，可以看出，S164-22井与SP10-6井之间存在动态响应，2016.12注水劈分水量464方后发生水窜，后经轮注轮采措施水窜情况得到改善。生产动态分析结果与本文水窜通道识别结果一致，证明了该水窜通道识别方法的正确性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (7)
1.一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以油井为中心井，其与与其相关联的各水井分别组成注采井对，计算每组所述注采井对的井间传导率和连通体积，并通过得到的所述注采井对的井间传导率和连通体积计算每组所述注采井对的连通系数及时间常数；
S2、通过S1中计算得到的每组所述注采井对的连通系数及时间常数，计算每组所述注采井对的累积渗流能力和累积储存能力值；
S3、以S2中计算得到的间累积渗流能力为纵坐标，累积储存能力值为横坐标，依次绘制每组所述注采井对的洛伦兹曲线，并计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数；
S4、定义每组所述注采井对的连通系数和洛伦兹系数的乘积为所述注采井对的井间窜流指数，并计算每组所述注采井对的井间窜流指数，并根据计算得到的井间窜流指数确定所述注采井对的窜流通道的地质类型。
2.如权利要求1所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S4计算得到的井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为均质；S4计算得到的井间窜流指数为0.4-0.7时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为高渗条带；S4计算得到的井间窜流指数为0-0.4时，对应的所述注采井对的窜流通道的地质类型为裂缝。
3.如权利要求2所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S3中计算每条洛伦兹曲线对应的洛伦兹系数后，设定洛伦兹系数的阈值，筛选出所有洛伦兹系数大于所述阈值的所述注采井对用于S4中的计算。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S1中计算每组所述注采井对的连通系数的方法如下:
其中，j为中心井；i为与中心井相关联的水井；
为i井和j井间的连通系数；Tij为i井和j井间的井间传导率。
5.如权利要求4所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S1中计算每组所述注采井对的时间常数的方法如下:
其中，τij为时间常数，表征注采井间时滞性和衰减性；Vij为i井和j井间的连通体积。
6.如权利要求5所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S2中计算每组所述注采井对的累积渗流能力的方法如下:
其中，Fij为i井和j井间的累积渗流能力。
7.如权利要求6所述的一种用于低渗裂缝型油藏水平井的水窜通道识别方法，其特征在于，S2中计算每组所述注采井对的累积储存能力值的方法如下:
其中，Cij为i井和j井间的累积储存能力。
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