二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法

摘要

本发明提供一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，包括：包括：步骤1，筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型；步骤2，求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式；步骤3，依据合理井网密度和极限井网密度设计理论，建立二氧化碳驱开发模式下经济最优井距和经济极限井距模型公式；步骤4，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。该二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义。

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳驱油藏工程研究与应用技术领域，特别是涉及到一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。

背景技术

我国低渗透油藏资源丰富，具有很大的开发潜力，上世纪多以水驱方式进行开发。但水驱开发效果差，通常表现出产量递减快、地层压力下降快、水驱采收率低等开发特点。随着二氧化碳驱油技术的出现，我国从20世纪80年代起，新疆、华北、胜利、江苏、吉林等油田，陆续开展了低渗透油藏二氧化碳驱室内实验和矿场试验。多年来的理论研究和矿场试验表明，二氧化碳驱可以大幅提高低渗透油藏的原油最终采收率，应用前景广阔。

与水驱开发相似，低渗透油藏二氧化碳驱同样存在启动压力梯度，如果井距不合理就无法形成有效的驱替系统，面临“注不进采不出”的局面。因此，在低渗透油藏的开发方案设计中，井距设计是否合理是决定整个开发方案成败的关键。目前，关于低渗透油藏水驱开发合理井距的相关研究已经相对完善，大致可分为经验公式法、数值模拟方法、油藏工程方法三种类型。油藏工程方法中较为成熟的研究思路是：通过建立启动压力梯度和渗透率之间的关系，来确定低渗透油藏的合理井距。然而，二氧化碳驱油作用机理与水驱作用机理相差很大，二氧化碳的溶解特性和膨胀特性决定了仅仅考虑启动压力梯度，无法满足低渗透油藏二氧化碳驱合理井距设计的需要。

在申请号：CN201811443556.2的中国专利申请中，涉及到一种不同生产压差下二氧化碳驱技术极限井距优化方法，包括五个步骤：S1、室内实验确定地层原油粘度；S2、室内实验确定CO

在申请号：CN201910137958.8的中国专利申请中，涉及到一种页岩气压裂水平井簇间距优化方法，属于石油开采技术领域。该方法首先建立单条裂缝诱导应力场分布模型；然后建立水平井分段单簇压裂诱导应力分布模型；再建立水平井分段多簇压裂诱导应力分布模型；最后根据诱导应力差的分布规律进行压裂参数优化和裂缝间距优化。

在申请号：CN201610416496.X的中国专利申请中，涉及到一种页岩气水平井射孔簇间距的优化方法，属于石油行业完井领域。该方法包括：(1)，建立页岩气井射孔的破裂压力预测模型，考虑应力干扰的影响，分析对比考虑应力干扰和不考虑应力干扰对破裂压力的影响；(2)，基于岩石力学理论及采油工程原理，考虑应力干扰的影响，分析多段分簇射孔及后续压裂产生网络裂缝的力学条件，建立裂缝转向区；(3)结合破裂压力获得水平井多段射孔最优簇间距，从而实现后续压裂产生网络裂缝最大化的目的，提高页岩气产量。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题。因此，需要从二氧化碳驱油作用机理出发，通过优选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立二氧化碳驱提高采收率评价模型。借助采收率评价模型与技术经济学原理间的相互关系，建立采收率、地层压力、二氧化碳最小混相压力、渗透率、井距与经济效益之间的关系。提出一种低渗透油藏二氧化碳驱合理井距设计方法，对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义。为此我们发明了一种新的二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，该二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法包括：

步骤1，筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型；

步骤2，求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式；

步骤3，依据合理井网密度和极限井网密度设计理论，建立二氧化碳驱开发模式下经济最优井距和经济极限井距模型公式；

步骤4，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，基于低渗透油藏的储层特征和流体特征，综合考虑国内低渗透油藏二氧化碳驱开发特点和二氧化碳驱提高采收率作用机理，利用广义油藏工程方法对比分析现有采收率评价方法，筛选出6项低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素，包括：地层非均质性、渗透率、流度比、井网、地层压力、注入体积。

在步骤1中，在此基础上，建立5项低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素表征函数，包括：地层非均质性影响校正、渗透率与流度比协同参数校正、井网影响因子、地层压力影响校正、注入体积对采收率影响校正。

在步骤1中，地层非均质性影响校正的表征函数为：

f(V

其中，V

渗透率与流度比协同参数校正的表征函数为：

其中，k为渗透率，mD；M为流度比，f；c为表征函数系数，f；

井网影响因子的表征函数为：

其中，n为井网密度，口/km

地层压力影响校正的表征函数为：

其中，P为地层压力，MPa；P

注入体积对采收率影响校正的表征函数为：

E

其中，PV为二氧化碳注入体积占总孔隙体积的比值，f。

在步骤1中，依据低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素表征函数，构造出低渗透油藏二氧化碳驱采收率评价理论模型为：

其中，V

在步骤2中，利用油藏数值模拟虚拟开发的方式，求解出低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率各主控因素表征函数的系数，得到各主控因素表征函数的系数分别为：a＝-0.98，b＝1.2444，c＝-0.01914，d＝0.3965，g＝0.296，m＝1.2；E

在步骤2中，由此得到各主控因素表征函数的完整公式形式分别为：

地层非均质性影响校正的表征函数公式为：

f(V

渗透率与流度比协同参数校正的表征函数为：

井网影响因子的表征函数为：

地层压力影响校正的表征函数为：

注入体积对采收率影响校正的表征函数为：

E

因此，低渗透油藏二氧化碳驱采收率评价理论模型的完整公式形式为：

其中，

E

在步骤3中，考虑经济成本的二氧化碳驱井距计算公式为：

NET

其中，NET

在步骤3中，经济最优井距计算公式为：

经济极限井距计算公式为：

NET

在步骤4中，利用公式12和公式14，计算不同渗透率条件的经济最优井距；

利用公式12和公式15，计算不同渗透率条件的经济极限井距；

利用采液速度公式16，计算不同渗透率条件的单位压差下年采液速度，即：

其中，V

在步骤4中，依据经济最优井距、经济极限井距、单位压差下年采液速度的计算结果，绘制各参数关系曲线，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版。

在步骤4中，二氧化碳驱开发模式下的合理井距设计具体包括以下步骤：

步骤①：确定目标油藏的储层非均质性，选取对应垂向非均质系数的井距设计图版；根据目标油藏的地层厚度，在图版上画1条垂直于该地层厚度的直线；

步骤②：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济最优井距关系曲线中，找到该渗透率与步骤①所画垂线的交点；从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏的经济最优井距；

步骤③：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济极限井距关系曲线中找到该渗透率与步骤①所画垂线的交点；从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏的经济极限井距；

步骤④：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的单位压差下年采液速度关系曲线中，找到该渗透率与步骤①所做垂线的交点；从该交点做单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的垂线，垂线与单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏单位压差下的初期年采液速度；

步骤⑤：依据单位压差下的初期年采液速度，考虑压裂措施的影响，给出单位压差下的预期年采液速度，计算出单位压差下的预期年采液速度所对应的井距，即为目标油藏的合理井距。

在步骤⑤中，计算目标油藏的合理井距的公式为：

其中，L

本发明中的二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，该方法包括以下步骤：筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型；求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式；依据合理井网密度和极限井网密度设计理论，建立二氧化碳驱开发模式下经济最优井距和经济极限井距模型公式；建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。本发明的二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，解决了现有方法无法满足低渗透油藏二氧化碳驱合理井距设计要的问题，对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义。

附图说明

图1为本发明的二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法的一具体实施例的流程图；

图2是本发明实施例一提供的Vk＝0均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版；

图3是本发明实施例一提供的Vk＝0.3非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版；

图4是本发明实施例一提供的Vk＝0.5非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版；

图5是本发明实施例一提供的Vk＝0.8非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版；

图6是本发明实施例二提供的Vk＝0.3非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版；

图7是本发明实施例三提供的Vk＝0.5非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S11，筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型；

步骤S12，求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式；

步骤S13，依据合理井网密度和极限井网密度设计理论，建立二氧化碳驱开发模式下经济最优井距和经济极限井距模型公式；

步骤S14，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。

本实例筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型。利用油藏数值模拟“虚拟开发”方式，求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式，以及经济最优井距和经济极限井距模型公式。依据模型公式计算结果，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法。本发明解决了现有方法无法满足低渗透油藏二氧化碳驱合理井距设计要的问题，对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义。

优选的，上述步骤S11中，筛选二氧化碳驱提高采收率主控因素，建立主控因素表征函数，构造二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价理论模型，具体为：

基于低渗透油藏的储层特征和流体特征，综合考虑国内低渗透油藏二氧化碳驱开发特点和二氧化碳驱提高采收率作用机理，利用广义油藏工程方法对比分析现有采收率评价方法，筛选出6项低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素，包括：地层非均质性、渗透率、流度比、井网、地层压力、注入体积。

在此基础上，建立5项低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素表征函数，包括：地层非均质性影响校正、渗透率与流度比协同参数校正、井网影响因子、地层压力影响校正、注入体积对采收率影响校正。

地层非均质性影响校正的表征函数为：

f(V

其中，V

渗透率与流度比协同参数校正的表征函数为：

其中，k为渗透率，mD；M为流度比，f；c为表征函数系数，f。

井网影响因子的表征函数为：

其中，n为井网密度，口/km

地层压力影响校正的表征函数为：

其中，P为地层压力，MPa；P

注入体积对采收率影响校正的表征函数为：

E

其中，PV为二氧化碳注入体积占总孔隙体积的比值，f。

依据低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率主控因素表征函数，构造出低渗透油藏二氧化碳驱采收率评价理论模型为：

其中，V

优选的，上述步骤S12中，求解理论模型未知系数，建立二氧化碳驱开发模式下提高采收率评价模型公式，具体为：

利用油藏数值模拟“虚拟开发”的方式，求解出低渗透油藏二氧化碳驱提高采收率各主控因素表征函数的系数，得到各主控因素表征函数的系数分别为：a＝-0.98，b＝1.2444，c＝-0.01914，d＝0.3965，g＝0.296，m＝1.2；E

地层非均质性影响校正的表征函数公式为：

f(V

渗透率与流度比协同参数校正的表征函数为：

井网影响因子的表征函数为：

地层压力影响校正的表征函数为：

注入体积对采收率影响校正的表征函数为：

E

因此，低渗透油藏二氧化碳驱采收率评价理论模型的完整公式形式为：

其中，

E

优选的，上述步骤S13中，依据合理井网密度和极限井网密度设计理论，建立二氧化碳驱开发模式下经济最优井距和经济极限井距模型公式，具体为：

考虑经济成本的二氧化碳驱井距计算公式为：

NET

其中，NET

经济最优井距计算公式为：

经济极限井距计算公式为：

NET

优选的，上述步骤S14中，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，提出一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，具体为：

利用公式12和公式14，计算不同渗透率条件的经济最优井距；

利用公式12和公式15，计算不同渗透率条件的经济极限井距；

利用采液速度公式16，计算不同渗透率条件的单位压差下年采液速度，即：

其中，V

依据经济最优井距、经济极限井距、单位压差下年采液速度的计算结果，绘制各参数关系曲线，建立不同地层非均质性条件下二氧化碳驱合理井距设计图版，如图2～图5所示。

在此基础上，提出一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，具体为：

步骤①：确定目标油藏的储层非均质性，选取对应垂向非均质系数的井距设计图版。根据目标油藏的地层厚度，在图版上画1条垂直于该地层厚度的直线。

步骤②：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济最优井距关系曲线中，找到该渗透率与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏的经济最优井距。

步骤③：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济极限井距关系曲线中找到该渗透率与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏的经济极限井距。

步骤④：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的单位压差下年采液速度关系曲线中，找到该渗透率与步骤①所做垂线的交点。从该交点做单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的垂线，垂线与单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的交点对应的数值，即为目标油藏单位压差下的初期年采液速度。

步骤⑤：依据单位压差下的初期年采液速度，考虑压裂措施的影响，给出单位压差下的预期年采液速度，利用公式17计算出单位压差下的预期年采液速度所对应的井距，即为目标油藏的合理井距。

其中，L

实施例二

为了实施例一提供的一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法的应用效果有更直观的理解，现以采用上述方法的胜利油田M1油藏二氧化碳驱开发模式下，合理井距设计过程为例，说明本发明的具体实施方式。

胜利油田M1油藏的地层厚度为15m，渗透率为1mD，垂向非均值系数为0.3。该油藏合理井距设计方法如图6所示，合理井距设计方法具体步骤为：

步骤①：确定目标油藏的储层非均质性，选取V

步骤②：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济最优井距关系曲线中，找到渗透率为1mD的曲线与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值L

步骤③：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济极限井距关系曲线中，找到渗透率为1mD的曲线与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值L

步骤④：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的单位压差下年采液速度关系曲线中，找到渗透率为1mD的曲线与步骤①所做垂线的交点。从该交点做单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的垂线，垂线与单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的交点对应的数值ΔQ

步骤⑤：依据单位压差下的初期年采液速度，考虑压裂措施的影响，给出单位压差下的预期年采液速度为ΔQ

综上所述，应用本发明提供一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，得出胜利油田M1油藏的合理井距为153m。

实施例三

为了实施例一提供的一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法的应用效果有更直观的理解，现以采用上述方法的胜利油田M2油藏二氧化碳驱开发模式下，合理井距设计过程为例，说明本发明的具体实施方式。

胜利油田M2油藏的地层厚度为20m，渗透率为5mD，垂向非均值系数为0.5。该油藏合理井距设计方法如图7所示，合理井距设计方法具体步骤为：

步骤①：确定目标油藏的储层非均质性，选取Vk＝0.5的非均质地层条件下二氧化碳驱合理井距设计图版。根据目标油藏的地层厚度，在图版上画1条垂直于地层厚度为20m的直线。

步骤②：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济最优井距关系曲线中，找到渗透率为5mD的曲线与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值L最优＝320m，即为目标油藏的经济最优井距。

步骤③：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的经济极限井距关系曲线中，找到渗透率为5mD的曲线与步骤①所画垂线的交点。从该交点做井距所在纵坐标轴的垂线，垂线与井距所在纵坐标轴的交点对应的数值L极限＝80m，即为目标油藏的经济极限井距。

步骤④：根据目标油藏渗透率，从不同渗透率的单位压差下年采液速度关系曲线中，找到渗透率为5mD的曲线与步骤①所做垂线的交点。从该交点做单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的垂线，垂线与单位压差下年采液速度所在纵坐标轴的交点对应的数值ΔQ1＝0.12％/(MPa·a)，即为目标油藏单位压差下的初期年采液速度。

步骤⑤：依据单位压差下的初期年采液速度，考虑压裂措施的影响，给出单位压差下的预期年采液速度为ΔQ2＝0.4％/(MPa·a)，利用公式17计算得出单位压差下的预期年采液速度所对应的井距L合理＝175m，即为目标油藏的合理井距。

综上所述，应用本发明提供一种二氧化碳驱开发模式下合理井距设计方法，得出胜利油田M2油藏的合理井距为175m。

本发明解决了现有方法无法满足低渗透油藏二氧化碳驱合理井距设计要的问题，对二氧化碳驱开发模式下合理井距的油藏工程方法研究和科学设计具有重要的现实意义。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。