考虑非达西流动的油藏注采能力图版绘制方法

摘要

本申请涉及一种考虑非达西流动的油藏注采能力图版绘制方法，该方法包括如下步骤：(1)提取目标区块岩心，测试启动压力梯度，得到启动压力梯度的特征表达式；(2)搜集油藏基础数据，计算启动压力梯度；(3)修正低渗透油藏直井压裂产能计算模型，回归训练得到产能公式的修正因子；(4)设置参数变化区间，进行敏感性分析，完成产能计算图版的绘制；(5)计算注水井平衡吸水指数，设置不同的注采比，完成注水压力图版的绘制。本申请通过实际数据的回归训练获得产能公式，克服了低渗透油田开发过程中普遍存在的平面非均质性强，区域产注能力差异大等问题，提高了产能计算的精度，形成的产注一体化计算图版，易于指导低渗透油田的实际生产。

说明书

技术领域

本方法属于油气田开发领域，具体地，涉及一种低渗透油藏注采能力图版绘制方法。

背景技术

在已探明的储量中，低渗透油藏储量的比例很高，约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。低渗透油藏开发过程中具有典型的注不进、采不出的特点：注水井注入压力高，吸水能力差，甚至出现憋压等极端情况；采油井大多经过压裂改造才能具备生产能力，见水后无因此采液指数下降明显，油藏稳产难度大；因此，准确地计算低渗透油藏的产注能力具有现实而重要的意义。

目前，国内外的直井压裂产能计算模型主要基于启动压力梯度和应力敏感性，但这对于非均质较强的低渗透油田不具有普适性。直接利用产能计算模型计算的产能准确度较低，无法指导实际生产。

发明内容

针对低渗透油田平面非均质性强，区域产注能力差异大等问题，本发明对低渗透油田产能计算方法进行了相关研究，在考虑低渗透油藏非达西流动特征的基础上，修正低渗透油藏直井压裂稳态产能计算模型，通过数据回归训练得到与实际区块相配套的产能计算公式，解决低渗透油藏产注能力差异大的问题，并将其应用于合理产能图版的绘制；根据产注能力平衡及注水特征压力方程，完成注水压力图版的绘制，叠合两套图版，形成产注一体化的应用图版，以指导实际生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

考虑非达西流动的油藏注采能力图版绘制方法，包括以下步骤：

步骤一：提取目标区块岩心，测试启动压力梯度，得到特征表达式；

步骤二：搜集油藏基础数据，计算启动压力梯度；

步骤三：修正低渗透油藏直井压裂产能计算模型，回归训练得到产能公式的修正因子；

步骤四：设置参数变化区间，进行敏感性分析，完成产能计算图版的绘制；

步骤五：计算注水井平衡吸水指数，设置不同的注采比，计算注水井注水量，完成注水压力图版的绘制。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、考虑低渗透油藏非达西流动特征，修正直井压裂稳态产能计算模型；

2、根据不同油藏不同注采单元自身的特性，回归得到与具体注采单元配套的产能计算模型，克服了低渗透油田非均质较强，区域产注能力差异大等问题；

3、根据产注平衡原理，通过注水特征曲线，得到具有指导意义的产注一体化应用图版，方便生产实际应用。

附图说明

图1为考虑非达西流动的油藏注采能力图版绘制方法流程示意图；

图2为最小启动压力梯度测定实验装置；

图3为启动压力梯度实验与渗透率关系曲线；

图4为产能计算图版；

图5为注水指示曲线；

图6为注采一体化图版。

具体实施方式

如图1所示，考虑非达西流动的油藏注采能力图版绘制方法，包括以下步骤：

步骤一、提取目标区块岩心，测试启动压力梯度，得到特征表达式；具体地，包括如下步骤：

(1)、选定油藏目标区块，提取目标区块岩心，将岩心烘干后气测渗透率，然后将岩心在标准盐水中浸40h以上；所述标准盐水矿化度为10000mg/L,粘度为0.9038mPa·s；

(2)、组合并安装启动压力梯度测试实验装置：

启动压力梯度测试实验装置包括高压驱替泵、岩心夹持器、带刻度毛细管三大部分，如图2所示，可以快速准确地测定最小启动压力梯度。所述高压计量泵主要提供高精度流量或高精度恒定高压的液体或气体的驱替，包括液体驱替模块、气体驱替模块，并配备计算机软件控制注入压力和注入量，可以设计三相(气、油、水)岩芯分析测试系统；

(3)、利用高压驱替泵缓慢向饱和岩心中注入流体，通过观测出口端毛细管中气柱移动情况，当气柱发生单位位移1mm时，判断驱动压力已经克服岩心最小启动压力，确定最小启动压力范围，并停泵，关闭入口端阀门；

所述注入流体为实验用煤油，粘度为1.6166mPa·s。

(4)、当毛细管中气柱不再移动且精密仪表读数不变时，记录仪表压力值P_g，进一步求得岩心最小启动压力梯度为：

其中，G为岩心最小启动压力梯度；p_g为记录仪表压力值；L为岩心的长度。

(5)、计算机将处理之后的实验数据做出散点图，并进行简单地数据拟合，得到启动压力梯度的特征表达式；

步骤二、搜集油藏基础数据，计算启动压力梯度；具体地，包括如下步骤：

(1)、搜集目标区块的生产数据、储层物性、流体性质等基础数据；

所述生产数据是指生产压差、产液量、裂缝长度；储层物性是指有效厚度、应力敏感系数；流体性质是指渗透率、粘度。

(2)、利用启动压力梯度测试实验得到的特征表达式，计算启动压力梯度；

步骤三、修正低渗透油藏直井压裂产能计算模型，回归训练得到产能公式的修正因子；具体地，包括如下步骤：

(1)、考虑非达西流动的低渗透油藏直井压裂的产能公式如下：

其中，q是产液量，k是渗透率，h是地层厚度，μ是粘度，α是应力敏感系数，p_e是油藏压力，p_wf是井底流压，(p_e-p_wf)是生产压差，x_f是裂缝长度，G是启动压力梯度，u_e和u_w是中间变量(u_e≈ln(2R_e/x_f)，u_w≈0)。

对直井压裂产能公式简化处理，添加影响因子β1、β2、β3、β4、β5，对产能公式进行修正。修正后的产能公式如下：

(2)、将油藏基础数据代入修正产能公式中，构建目标函数的方程组，构建最优化的目标函数方程组如下：

f(x)＝q-q_实际

其中，q是计算产液量；q_实际是实际产液量；f(x)为目标函数；x为输入参数；n为目标单元的生产井数；z为目标函数方程组。

(3)、采用最优化迭代方法对方程组进行回归训练，求取影响因子系数β1、β2、β3、β4、β5，代入修正产能计算公式中，从而得到与目标区块配套的产能计算公式；

(4)、测试回归的产能计算公式的准确性，若满足精度<10％，则输出产能公式；若精度大于10％，则继续进行下一次回归训练，直至达到精度要求；

步骤四、设置参数变化区间，进行敏感性分析，完成产能计算图版的绘制；具体地，包括如下步骤：

(1)、设置参数变化区间，对产能公式进行敏感性分析，对比产能变化幅度大小，确定影响区块产能的主控因素；

(2)、统计非主控因素的平均值，设置主控因素的变化区间；

(3)、绘制产能计算图版；

步骤五、计算注水井平衡吸水指数，设置不同的注采比，完成注水压力图版的绘制；具体地，包括如下步骤：

(1)、统计注采单元的注水压力和注水量数据，计算注水井平衡吸水指数和注水启动压力；

所述吸水指数为注水井在单位注水压差下的日注水量，它反映了注水井注水能力及油层吸水能力的大小；

(2)、设置不同的注采井数比，绘制不同注水方式下的注入特征曲线，注水量计算公式如下式所示：

J_w'＝J_w×C

q_inj＝J_w'×(p_f-p_c)

其中，J_w为平衡吸水指数；C为注采比；J'_w为吸水指数；p_f为注水压力；p_c为注水启动压力；q_inj为注水井注水量；

(3)、将注水指示曲线与产能计算图版叠合，形成注采一体化图版；

实施例

步骤一、提取目标区块岩心，测试启动压力梯度，得到特征表达式；

选定油藏A中的一个注采区块，表1为启动压力梯度实验数据，图3为计算机将处理之后的数据做出的散点图及拟合的启动压力梯度实验与渗透率关系曲线

表1启动压力梯度实验数据

渗透率(md)10.222.612.02.84.12.32启动压力梯度(MPa/m)0.1050.6040.0820.4060.3280.528

拟合启动压力梯度随渗透率的变化关系式为

G＝1.1811k^-0.995

步骤二、搜集油藏基础数据，计算启动压力梯度；

搜集注采区块生产数据、储层物性、流体性质的基本参数，并利用启动压力梯度测试实验得到的特征表达式，如表2所示：

表2区块统计信息

井号渗透率地层厚度生产压差启动压力梯度裂缝长度产液量18.212.38.20.01455675.64.2211.28.210.40.1067371007.5314.516.512.50.082552122.515.1415.910.215.20.07531814622.3519.812.111.20.06054913214.268.3269.50.14381556.34.271011.413.50.11947812415.28161815.60.07484913020.3

压力敏感系数为0.037，粘度为1.1mPags

步骤三、修正低渗透油藏直井压裂产能计算模型，回归训练得到产能公式的修正因子；

考虑非达西流动的低渗透油藏直井压裂的产能公式如下：

添加影响因子β1、β2、β3、β4、β5修正，对产能公式进行修正。修正后的产能公式如下：

将油藏基础数据代入修正产能公式中，构建目标函数的方程组，构建最优化的目标函数方程组如下：

采用Levenberg-Marquardt最优化迭代方法对上述方程组进行回归训练，求取影响因子系数β1、β2、β3、β4、β5，代入修正产能公式，得到与目标区块配套的产能计算公式为：

另取一组生产数据对修正的产能公式进行精度测试，精度测试结果如下表所示：

表3精度测试表

经过精度测试，误差<10％，满足精度要求，因此输出产能公式，作为与区块A配套的产能公式。

步骤四：设置参数变化区间，进行敏感性分析，完成产能计算图版的绘制；

设置各参数变化区间，对产能公式进行敏感性分析。表4为设置的参数变化范围及产液量变化表。

表4敏感性分析表

油藏参数参数最小值最大值变化幅度排序渗透率取值10204产液量6.146.410.26地层厚度取值10153产液量6.146.560.41生产压差取值5102产液量6.1410.404.25启动压力梯度取值00.055产液量6.146.210.06裂缝半长取值1001501产液量6.1411.405.25

根据敏感性实验，确定裂缝半长和生产压差为该注采单元产能的两个主控因素。统计非主控因素的平均值，如表5所示，设置主控因素变化范围分别为：生产压差设置为5-20MPa，裂缝半长设置为(10m 50m 100m 150m 200m)。

表5注采单元平均参数

基于matlab或excel，绘制该区块的产能计算图版，如图4所示

步骤五：计算注水井平衡吸水指数，设置不同的注采比，完成注水压力图版的绘制；

根据实际生产资料求得吸水指数为40m³/(dgMPa)，水井启动压力p_c为22MPa。设置不同的注采井数比，计算不同注采井数比(C)下的平衡吸水指数，如表6所示：

表6平衡吸水指数表

注采井数比1:11:21:3平衡吸水指数m³/(dgMPa)0.821.642.46

根据注水井注水量计算公式绘制注水指示曲线，绘制不同注水方式下的注入特征曲线，如图5所示。

将注水指示曲线与产能计算图版叠合，形成注采一体化图版，形成注采一体化图版，如图6所示。