水驱特征曲线分析法d课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,（油田含水变化规律及其应用）,包括人工注水和天然水,专题四：水驱特征曲线分析法,（油田含水变化规律及其应用）包括人工注水和天然水专题四：水驱,1,（油田含水变化规律及其应用）,包括人工注水和天然水,专题四：水驱特征曲线分析法,（油田含水变化规律及其应用）包括人工注水和天然水专题四：水驱,2,引言,在水驱油田的动态分析和预测工作中，人们常发现，对于已经进入中高含水开发的油田，若将累积产水量Wp与累积产油量Np，或将水油比（WOR）与累积产油量Np在半对数坐标上作图，可以得到一条比较明显的直线关系图。该图通常称作：,水驱特征曲线,。,应用水驱特征曲线分析法，不但可以对油田的未来动态进行预测，而且还可以对油田的可采储量及采收率作出有效的测算。,得到广泛应用。,引言在水驱油田的动态分析和预测工作中，人们常发现，对于已经进,3,第一节 基本关系式的推导,1 出口端含水饱和度与累积产油量的关系式,水驱油田的累积产油量：,剩余地质储量,第一节 基本关系式的推导1 出口端含水饱和度与累积产油量,4,由容积法表示,N,和,N,or,：,束缚水饱和度,油层平均含水饱和度,第一节 基本关系式的推导,由容积法表示 N 和 Nor ：束缚水饱和度油层平均含水饱和,5,在注水保持地层压力的条件下，,B,o,=B,oi,，故,：,N,. (*),第一节 基本关系式的推导,在注水保持地层压力的条件下， Bo=Boi，故 ：N,6,Sor,Z,Swi,Swf,Z,f,1-Sor,0,x,见水前,Sw,第一节 基本关系式的推导,SorZSwiSwfZf1-Sor0x见水前Sw第一节,7,如上图：在水驱油的非活塞式条件下，由Buckley-Leverett的线性驱替理论，可以写出油井见水前的驱替方程：,截面积,累积注水量,有效孔隙度,第一节 基本关系式的推导,如上图：在水驱油的非活塞式条件下，由Buckley-Leve,8,Sor,Z,Swi,Swe,Z,e,1-Sor,0,x,见水后,Sw,Soe,L,第一节 基本关系式的推导,SorZSwiSweZe1-Sor0x见水后SwSoeL第一,9,当油井见水后，地层内的平均含水饱和度，可由如下的Welge方程表示为：,. (*),出口端含水饱和度,出口端的含水率,无因次累积注水量,第一节 基本关系式的推导,当油井见水后，地层内的平均含水饱和度，可由如下的Welge方,10,根据的实验理论研究表明，油水两相流动的出口端含油率，可由下式表示：,第一节 基本关系式的推导,根据的实验理论研究表明，油水两相流动的出口端含油率,11,残余油饱和度,出口端含水饱和度,微分：,第一节 基本关系式的推导,残余油饱和度出口端含水饱和度微分：第一节 基本关系式的推,12,将上两式代入地层平均含水饱和度公式(*）中：,. (*),因 (*) 式与 (*) 式相等，故可得出出口端含水饱和度与累积产油量的关系式：,. (),第一节 基本关系式的推导,将上两式代入地层平均含水饱和度公式(*）中：.,13,2. 累积产水量与累积产油量的关系式,对于油水两相稳定渗流，油水两相的相对渗透率比或有效渗透率比与出口端含水饱和度的关系，可表示为：,与储层结构和流体性质有关的常系数,第一节 基本关系式的推导,2. 累积产水量与累积产油量的关系式对于油水两相稳定渗流,14,在水驱的稳定渗流条件下，油水的相对渗透率比与油水产量之间有如下关系：,第一节 基本关系式的推导,在水驱的稳定渗流条件下，油水的相对渗透率比与油水产量之间有如,15,第一节 基本关系式的推导,第一节 基本关系式的推导,16,再将（*）式代入累积产油量,Np,公式中：,第一节 基本关系式的推导,再将（*）式代入累积产油量 Np 公式中：第一节 基,17,求导：,第一节 基本关系式的推导,求导：第一节 基本关系式的推导,18,所以由,Np,、,Wp,关系式可得：,积分：,第一节 基本关系式的推导,所以由Np、Wp关系式可得：积分：第一节 基本关系式的推,19,D,第一节 基本关系式的推导,D第一节 基本关系式的推导,20,再将()式代入：,设： E,取对数,设： A,1,B,1,第一节 基本关系式的推导,再将()式代入：设： E取对数设： A1B1第一节,21,Wp、Np,在半对数坐标上，一开始为曲线，而,Wp,加上一个常数C后，即可得一条直线关系。,lgW,p,Np,第一节 基本关系式的推导,Wp、Np 在半对数坐标上，一开始为曲线，而Wp 加上一个常,22,与岩石、流体性质有关的常数,与地质条件、井网部署、油田管理措施有关or 与水驱动态储量有关。,第一节 基本关系式的推导,与岩石、流体性质有关的常数与地质条件、井网部署、油田管理措施,23,根据实际生产数据，C 值可由下式确定：,对实际油藏的水驱曲线lg(Wp+C)Np 可用曲线位移法使其变为直线：,C偏小,C偏大,C正确,lg,(,W,p,+C,),N,p,第一节 基本关系式的推导,根据实际生产数据，C 值可由下式确定：对实际油藏的水驱曲线l,24,具体步骤：,A 在 线上，取1，3两点,求：,B,查出 对应的 ，由该三点确定C,三点满足：,第一节 基本关系式的推导,具体步骤：A 在,25,由（1）、（2）、,（,3）可解出C：,其它开发指标计算公式中，仅对Wp项加上C即可。,第一节 基本关系式的推导,由（1）、（2）、（3）可解出C： 其它开发指标计算,26,随着油田持续生产， 含水率、累积产水量的连续增加，常数C的影响逐渐减小，以至消失，因此：,-甲型水驱特征曲线,若设：,（原油采出程度）,第一节 基本关系式的推导,随着油田持续生产， 含水率、累积产水量的连续增加，常数C的影,27,等式两端各减,lgN,-无因次甲型水驱曲线,-水的采出程度,lg R,w,R,o,第一节 基本关系式的推导,等式两端各减 lgN-无因次甲型水驱曲线-水的采出程,28,3. 水油比与累积产油量,在油水同时产出的条件下：,将（）式代入：,E,第一节 基本关系式的推导,3. 水油比与累积产油量在油水同时产出的条件下：将（）,29,取对数：,-乙型水驱特征曲线,第一节 基本关系式的推导,取对数：-乙型水驱特征曲线第一节 基本关系式的推导,30,再设：,则：,或：,第一节 基本关系式的推导,再设：则：或：第一节 基本关系式的推导,31,4. 地层平均含水饱和度与水油比的关系式,地面生产水油比的大小，可以直接反映地层平均含水饱和度的变化。,第一节 基本关系式的推导,4. 地层平均含水饱和度与水油比的关系式地面生产水油比的,32,将上式代入水油比定义式中：,取对数：,第一节 基本关系式的推导,将上式代入水油比定义式中：取对数：第一节 基本关系式的推,33,将甲型水驱曲线的斜率式,B,1,代入：,代入,变形,设：,第一节 基本关系式的推导,将甲型水驱曲线的斜率式 B1 代入：代入变形设：第一节,34,则：,-地层平均含水饱和度与水油比在半对数上成直线,第一节 基本关系式的推导,则：-地层平均含水饱和度与水油比在半对数上成直线第一节,35,5. 油水相对渗透率比与,N,p,、R,o,的关系式,地层油水两相的相对渗透率变化与地面累积产油量,N,p,、,采出程度,R,o,有着直接的联系：,E,第一节 基本关系式的推导,5. 油水相对渗透率比与 Np、Ro 的关系式地层油水两,36,A,4,B,4,或：,第一节 基本关系式的推导,A4B4或：第一节 基本关系式的推导,37,上述直线的斜率与甲型或乙型水驱曲线的直线段斜率相等，符号则相反。,第一节 基本关系式的推导,上述直线的斜率与甲型或乙型水驱曲线的直线段斜率相等，符号则相,38,6. 含水率与,N,p,、R,o,的关系式,含水率,f,w,随着累积产油量,N,p,或,采出程度,R,o,的增加而增加。当水驱曲线的直线段出现之后，便可建立预测,f,w,随,N,p,或,R,o,的变化关系。,已知甲型水驱曲线：,对其微分：,第一节 基本关系式的推导,6. 含水率与 Np、Ro 的关系式含水率 fw 随着累,39,微分,（）,第一节 基本关系式的推导,微分（）第一节 基本关系式的推导,40,而：,第一节 基本关系式的推导,而：第一节 基本关系式的推导,41,又因：,所以：,第一节 基本关系式的推导,又因：所以：第一节 基本关系式的推导,42,第二节,水驱特征曲线的分析及对比,1 对于甲型水驱曲线：,第二节 水驱特征曲线的分析及对比1 对于甲型水驱,43,甲型水驱曲线的斜率和截距，主要取决于油田的地质储量,N,和地层油水粘度比,对于地层,相同而,N,不同的油田，,N,，则甲型曲线的斜率,B,1,，而截距,A,1, ;,对于地质储量,N,相同，而地层,的油田，,甲型曲线的斜率相等；而,不同,甲型曲线的截距。,第二节,水驱特征曲线的分析及对比,甲型水驱曲线的斜率和截距，主要取决于油田的地质储量 N 和地,44,2 对于乙型水驱曲线：,乙型水驱曲线的斜率，主要取决于油田的地质储量,N,，截距主要取决于地层油水粘度比 。,对于地质储量,N,相同，而地层 越大，,截距,A,2,也越大。,第二节,水驱特征曲线的分析及对比,2 对于乙型水驱曲线：乙型水驱曲线的斜率，主要取决于油田的,45,3 甲乙型水驱特征曲线的斜率相等,：,B,1,=B,2,，也就是说，同一油田的两种水驱特征曲线的直线是平行的，但截距不相同，其关系为：,A,2,=A,1,+lg2.303 B,1,第二节,水驱特征曲线的分析及对比,3 甲乙型水驱特征曲线的斜率相等：B1=B2，也就是说，,46,对于一个固定的开发层系和注采系统，当油田的开采达到一定的程度之后，无论是甲型或是乙型水驱曲线，便会出现直线段。,根据实际生产数据，当经线性回归取得直线的斜率和截距之后，便可对油田的可采储量、地质储量和未来的开发动态指标作出有效的测算和预报。,第三节 水驱特征曲线的应用,对于一个固定的开发层系和注采系统，当油田的开采达到一定的程度,47,1 测算水驱油田的可采储量和采收率,（）,甲型水驱曲线：,第三节 水驱特征曲线的应用,1 测算水驱油田的可采储量和采收率（）甲型水驱曲,48,根据合理的经济极限，当给出最大的水油比(WOR),max,值之后，可由上式确定可采储量：,第三节 水驱特征曲线的应用,根据合理的经济极限，当给出最大的水油比(WOR)max 值之,49,当油田的最终含水率取为 (f,w,),max,=98% 时，相应的最大水油比 (WOR),max,=49 ，此时：,所以，水驱的采收率为：,第三节 水驱特征曲线的应用,当油田的最终含水率取为 (fw)max=98% 时，相应的最,50,2 测算水驱油田的地质储量,根据童宪章提供的统计研究方法，将国内外135个水驱油藏（128个砂岩和7个碳酸盐岩）的地质储量和相应的甲型水驱特征曲线斜率的倒数，绘制在双对数坐标上，并对其进行线性回归处理后，可得如下相关经验公式：,(10,4,t),甲型水驱曲线直线的斜率,第三节 水驱特征曲线的应用,2 测算水驱油田的地质储量根据童宪章提供的统计研究方法，将,51,10,2,10,3,10,4,10,1,1/B,1,N (10,4,t ),10,1,10,2,10,3,10,4,也可得采收率计算的相关经验公式：,第三节 水驱特征曲线的应用,1021031041011/B1N (104 t ) 101,52,3. 预报油田开发的未来动态,1）由规划的年产量或由油藏工程方法（比如产量递减法）求得的年产油量,Q,o,，计算未来不同年份的累积产油量,Np,。,2）由,lgW,p,=A,1,+B,1,N,p,，计算未来不同年份的累积产水量,W,p,。,3）由,WOR=2.303B,1,W,p,，计算未来不同年份的水油比,WOR,。,第三节 水驱特征曲线的应用,3. 预报油田开发的未来动态1）由规划的年产量或由油藏工程,53,4）由,计算未来不同年份的含水率,f,w,。,5）由,计算未来不同年份的,产水量,Q,w,。,6）由,计算未来不同年份的,产液量,Q,L,。,第三节 水驱特征曲线的应用,4）由计算未来不同年份的含水率 fw 。5）由计算未来不同年,54,第四节,水驱特征曲线的应用应注意的问题,水驱特征曲线的直线段：, 利用它求解油田地质与开发问题的基础。,对于一个固定的开发层系、井网系统和注采方式的油田 ，水驱曲线的直线段出现之后，也会由于井网密度和开发方式的重大调整, 改变直线斜率。,e.g. 成批加密井的投产 直线斜率变小；,开发措施不当 直线斜率变大。,第四节 水驱特征曲线的应用应注意的问题水驱特征曲线的,55,油田统计经验表明，,各水驱特征曲线直线段的出现时间，应在含水率达到50%以后,。,也就是说，,在利用水驱特征曲线方法求解问题时，首先应当在含水率大于50%以后的地方去判定直线段的位置,，而不应在含水率小于50%之前。,第四节,水驱特征曲线的应用,油田统计经验表明，各水驱特征曲线直线段的出现时间，应在含水率,56,1 水驱曲线的意义和形态,（1） 甲型水驱曲线,油田含水达到50%左右后，才会出现具有代表性的直线段。,第四节,水驱特征曲线的应用,1 水驱曲线的意义和形态（1） 甲型水驱曲线油田含水达到5,57,（2）乙型水驱曲线,在同一坐标系中，直线段与甲型水驱曲线平行。,(or),lgWOR,lgWp,Np,R,第四节,水驱特征曲线的应用,（2）乙型水驱曲线在同一坐标系中，直线段与甲型水驱曲线平行。,58,（3）丙型水驱曲线,如果甲型曲线已出现有代表性的直线段，也就是说已确定出斜率,B,1,，这时令：,-无量纲累积产水量,-无量纲累积产油量,采收率,第四节,水驱特征曲线的应用,（3）丙型水驱曲线如果甲型曲线已出现有代表性的直线段，也就是,59,当含水率 98% 时， WOR=49,斜率=1,第四节,水驱特征曲线的应用,当含水率 98% 时， WOR=49斜率=1第四节,60,丙型曲线：,无量纲化的；采收率为模数斜率为1 的一组直线段,基本上是一种样板曲线。,在理想情况下，任何水驱油藏的代表曲线，总是与图中的样板曲线平行。,实际曲线如果符合这一规律，则可用内插法定出油藏采收率。,第四节,水驱特征曲线的应用,丙型曲线：基本上是一种样板曲线。在理想情况下，任何水驱油藏的,61,2 其它水驱曲线 (Timmerman 经验公式）,（世界上已公布的水驱曲线形式已有20多种）,（1）累积产水量累积产油量关系式,（甲型水驱曲线）,第四节,水驱特征曲线的应用,2 其它水驱曲线 (Timmerman 经验公式）（世界上,62,（2）水油比累积产油量关系式,（乙型水驱曲线）,第四节,水驱特征曲线的应用,（2）水油比累积产油量关系式（乙型水驱曲线）第四节,63,（3）累积产液量累积产油量关系式,累积产液量,第四节,水驱特征曲线的应用,（3）累积产液量累积产油量关系式累积产液量第四节,64,（4）液油比累积产油量的Timmerman关系式,液油比,第四节,水驱特征曲线的应用,（4）液油比累积产油量的Timmerman关系式液油比第四,65,（5）含水率累积产油量关系式,油田最终经济极限年度综合含水率,第四节,水驱特征曲线的应用,（5）含水率累积产油量关系式油田最终经济极限年度综合含水率,66,3 关于水驱曲线 应用中的几点认识,（1）应用条件和范围,水驱曲线应用的条件：,从曲线来看，是出现直线段；,从油田生产上看，则要求生产保持相对稳定，无重大调整措施。,第四节,水驱特征曲线的应用,3 关于水驱曲线 应用中的几点认识（1）应用条件和范围水驱,67,水驱曲线是公认的经验方法。其应用范围不应受到过多的限制，只要满足工程精度就可以了。,因此，水驱曲线不但可以以油田、油藏为单元使用，也可以以单井或某些井组合使用。,应用范围：,第四节,水驱特征曲线的应用,水驱曲线是公认的经验方法。其应用范围不应受到过多的限制，只要,68,（2）直线段出现的时间、后期上翘问题,矿场资料分析与数值模拟研究表明：一条完整的,lgWpNp,曲线形态，一般情况下，可分为三个阶段：第一阶段-曲线，凸向Wp轴； 第二阶段-直线； 第三阶段-曲线，凸向Np轴。,lgW,p,Np,第四节,水驱特征曲线的应用,（2）直线段出现的时间、后期上翘问题矿场资料分析与数值模拟研,69,绝大多数油田：,第一阶段：,f,w,=030%；,第二阶段：,f,w,=30 70%- 92 98% 之间；,影响水驱曲线形态的地质因素：,A 油水相渗曲线的形态,不同的油水相渗曲线，关系式中的系数,n、m,不同。不同束缚水饱和度、残余油饱和度对水驱曲线有明显的影响。,第四节,水驱特征曲线的应用,绝大多数油田：影响水驱曲线形态的地质因素：A 油水相渗曲线,70,B 油层非均质性,油层非均质性越严重，直线段出现的时间越晚；,C 原油粘度,越大，直线段出现的时间,越晚。,第四节,水驱特征曲线的应用,B 油层非均质性油层非均质性越严重，直线段出现的时间越晚；,71,水驱曲线后期上翘问题：,从理论上讲，由于横坐标是,Np,或,Ro,，不可能无限增长，是有极限值的。而,Wp,或,WOR,可以“无限”增长，因此曲线上翘是必然的。,什么时候上翘？其影响因素和规律性？还有待于进一步研究。,第四节,水驱特征曲线的应用,水驱曲线后期上翘问题：从理论上讲，由于横坐标是 Np 或 R,72,（3）油井措施对水驱曲线的影响,目前，常规的油井措施主要有：,放大生产压差提高产液量；,油井压裂、补孔，改善差油层出油条件；,封堵高含水层。,第四节,水驱特征曲线的应用,（3）油井措施对水驱曲线的影响目前，常规的油井措施主要有：,73,A 放大生产压差提高产液量,自喷井放大油嘴、转抽、抽油井换泵、调参等均属于放大生产压差的措施。,数值模拟研究表明，放大生产压差只是提高采油速度，对采收率影响不大，因此水驱曲线变化也不大。,第四节,水驱特征曲线的应用,A 放大生产压差提高产液量自喷井放大油嘴、转抽、抽油井,74,B 油井压裂、补孔，改善差油层出油条件,补孔有新层投入开发，提高了储层的动用程度，增加了可采储量。由于有新层采出液含水较低，使水驱曲线偏向,Np,轴。,压裂和补孔类似。,第四节,水驱特征曲线的应用,B 油井压裂、补孔，改善差油层出油条件补孔有新层投入开,75,C 封堵高含水层,油井堵水降低了油田的水油比，也使水驱曲线向 Np 轴偏转；是否能增加可采储量，取决于水驱曲线的变化，即堵水后改善层间和平面矛盾的程度。,第四节,水驱特征曲线的应用,C 封堵高含水层油井堵水降低了油田的水油比，也使水驱曲线向,76,4 油田开发调整对水驱曲线的影响,针对不同油田开发过程中存在的不同问题，不断进行油田开发调整：注采系统调整，油井转注、增加油层连通程度，提高注入水波及体积。同样，层系划分或井网加密调整，提高了储量动用程度和水驱采收率。调整井投产，提高了油田生产能力，增加了低含水产液量。水驱曲线斜率变得越小，可采储量增加幅度越大。,lgW,p,Np,层系调整,注采系统和二次加密调整,第四节,水驱特征曲线的应用,4 油田开发调整对水驱曲线的影响针对不同油田开发过程中存,77,实例：,(1).求出,WORRo,之间的关系方程；,(2).求出,fwRo,之间的关系方程；,(3).求出,fw,=90,95,98%对应的采出程度，这一,计算说明了什么？,(4). 求出含水率50%时的含水上升率。,已知某油田L油层，地质储量为 2409万吨，为注水开发油田，根据其累计产水量和累计产油量资料获得的甲型水驱特征曲线为：,第四节,水驱特征曲线的应用,实例：(1).求出WORRo之间的关系方程； 已知某油田L,78,解：,(1) 甲型水驱曲线：,微分,（）,第四节,水驱特征曲线的应用,解：(1) 甲型水驱曲线：微分（）第四节,79,题中：,N=2409，A,1,=0.913 ， B,1,= 0.002564,代入,WOR=.( Ro ),第四节,水驱特征曲线的应用,题中：N=2409，A1=0.913 ， B1= 0.002,80,(2) 求 fwRo关系式：,第四节,水驱特征曲线的应用,(2) 求 fwRo关系式：第四节 水驱特征曲线的,81,Np=N.Ro,题中：,N=2409，A,1,=0.913 ， B,1,= 0.002564,代入,第四节,水驱特征曲线的应用,Np=N.Ro题中：N=2409，A1=0.913 ， B1,82,(3) 求 fw=90%、95%、98%时对应的Ro：,Ro,越大，,fw,也越高，到了开采后期，fw曲线变平缓。,fw,0.6,0.65,0.7,0.75,0.8,0.85,0.90,0.95,0.98,0.99,Ro,0.242,0.257,0.273,0.290,0.310,0.335,0.368,0.420,0.487,0.536,第四节,水驱特征曲线的应用,(3) 求 fw=90%、95%、98%时对应的Ro：Ro,83,第四节,水驱特征曲线的应用,第四节 水驱特征曲线的应用,84,(4) 含水上升率:,对,fwRo,关系式求导：,Ro,=0.5时，,fw,= 0.983397,第四节,水驱特征曲线的应用,(4) 含水上升率:对 fwRo 关系式求导： Ro=0.,85,