一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法

技术领域

本发明属于油藏工程石油开发技术领域，尤其是涉及一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法。

背景技术

气顶边水油藏受限于气顶与边水的影响，相较于常规油藏而言，其流体渗流特征更复杂，开发难度更高。在开采这类油藏时，往往面临着“气窜水锥”的问题，造成大量剩余油难以被有效驱替而吸附滞留于岩石表面，严重制约了油藏开发效果。

现阶段，可通过及时调整生产制度、优化注采井井位等措施，有效缓解上述问题，但上述措施很大程度上依赖于对流体界面运移的正确认识和预测。因此，如何高效、快速、准确地确定界面运移位置是延长开发年限、提高采收率的核心。

对于气顶边水油藏的流体界面运移，目前现有的计算方法，大多采用传统油藏工程方法预测，难以有效考虑由顶部气侵指进引起的界面形态的动态变化对界面运移的影响，而采用数值模拟方法时，又需要对油藏动静态资料进行大量拟合分析，运算效率较低。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法，该方法通过地面累产量与油气藏内流体膨胀量、流体侵入量之间的对应关系，建立物质平衡方程，形成油气界面运移位置随时间变化的预测方法，解决该类油藏中采用油藏工程方法预测考虑气侵指进对界面运移的难题。

本发明提供一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法，包括以下步骤，

S1：将油藏沿倾角方向微分为若干小模块，从地面累产量与油气藏内流体膨胀量、流体侵入量之间的对应关系出发，对各小模块分别建立物质平衡方程；

S2：根据各小模块内上一时刻的油气界面位置，利用达西定律确定各自的采油速度，修正各小模块累产油量；

S3：结合流体高压物性参数与压力的函数关系，求解物质平衡方程中不同时刻下的地层压力；

S4：通过各时刻下的各小模块地层压力，更新各时刻的气侵量，从而确定油气界面运移速度及位置。

进一步的，所述S1包括以下步骤，

S11：基于气顶弱边水油藏特征，将实际油藏抽提为一个带倾角的平板模型，将平板模型沿倾角方向分割成N个小模块，各小模块为独立的油藏单元，当N足够大时，各模块内的油气界面可近似认为满足上下平行移动；

S12：对于各小模块j，根据地下流体体积平衡原则，均可建立对应的物质平衡方程。

进一步的，所述S12包括以下步骤，

S121：地面累产量等于因压力下降引起的流体膨胀量及流体侵入量之和，计算公式如下，

O

其中，O

S122：基于油藏工程方法，确定地下条件各项累产量及因压力下降引起的流体膨胀量、流体侵入量，计算公式如下，

O

G

G

E

E

I

I

其中，N

S123：对于弱边水油藏，计算天然水侵量，计算公式如下，

W

其中，H为模型油柱高度，m；B为模型侧面宽度，m；L为模型正面长度，m；

S124：将上述公式联立，得到各区块的物质平衡方程，计算公式如下，

进一步的，所述S2包括以下步骤，

S21：修正物质平衡方程中的累产油量；

S22：根据达西定律，各模块及总采油速度计算公式分别为，

其中，v

S23：基于采油速度，将累产油量在各模块中进行重新分配，计算公式如下，

N

其中，t为时间，d。

进一步的，所述S3包括以下步骤，

S31：通过各模块中修正后的采油速度v

其中，z为注采比；S

S32：通过构建新函数，利用二分法求取任一时刻的压力，确定高压物性参数。

进一步的，所述S32包括以下步骤，

S321：将物质平衡方程两端作差得到一个新函数f(p)(a＜p＜b，a＝1atm，b＝p

S322：确定两个端点函数值是否异号以及函数f(p)是否单调或是否只有一个零点；

S323：若步骤S322的条件满足，则采取二分法流程确定某一时刻的压力：如果

S324：重复进行步骤S323，直到满足误差要求，终止运算，此时的压力值即可近似为t时刻油藏的压力。

进一步的，所述S4包括以下步骤，

S41：通过气顶部分弹性膨胀量与气顶气采出量，计算气顶气体积相对于原始条件下的改变量，即气侵量，计算公式如下，

其中，V

S42：计算各模块的油气界面运移速度，计算公式如下，

其中，v

S43：确定任一时刻的油气界面的位置为，计算公式如下，

其中，x

S44：连接各模块中的油气界面，即可刻画出整个油藏内的油气界面位置。

进一步的，本发明还提供一种装置，运行上述的数据处理方法。

进一步的，本发明还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的算法，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的数据处理方法。

进一步的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机算法，所述计算机算法被处理器执行时实现所述的数据处理方法。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明提出了一种预测倾斜气顶边水油藏开发过程中油气界面位置的方法，从理论上推导了开发过程中不同时刻下界面任意位置计算公式，确定了流体界面随时间的变化规律，为开发过程中及时调整工作制度提供了简便快捷的计算方法。本发明充分反映了气顶边水油藏内的流体界面运移规律，可直接用于该类油藏的开发过程评估，研究成果可有效缓解注采矛盾、降低气窜水锥风险，有利于油田开发年限的延长与采收率的提升。

附图说明

图1是本发明实施例的整体流程图。

图2是本发明实施例的气顶弱边水油藏概念模型图。

图3是本发明具体实施例的地质模型示意图。

图4是本发明具体实施例的油相体积系数随压力变化关系图。

图5是本发明具体实施例的气相体积系数随压力变化关系图。

图6是本发明具体实施例的溶解气油比随压力变化关系图。

图7是本发明具体实施例的累计气油比随压力变化关系图。

图8是本发明具体实施例的开发过程中界面两端距离预测结果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

如图1所示，一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法，包括以下步骤。

S1：基于油藏工程方法，将油藏沿倾角方向微分为若干小模块后，从地面累产量与油气藏内流体膨胀量、流体侵入量之间的对应关系出发，对各小模块分别建立物质平衡方程。

基于气顶弱边水油藏特征，将实际油藏抽提为一个带倾角的平板模型，自上而下分布有气顶气、原油、边水，采用“气顶采气，油环采油、边水注水”的思路进行开发。由于气体粘度小、油气密度差异明显，气顶气易在储层上部侵入油层，指进现象难以避免，油气界面呈抛物线型。为精细刻画油气界面，将平板模型沿倾角方向分割成N个小模块，各小模块为独立的油藏单元，当N足够大时，各模块内的油气界面可近似认为满足上下平行移动，如图2所示。

对于各小模块j，根据地下流体体积平衡原则，均可建立对应的物质平衡方程，即地面累产量等于因压力下降引起的流体膨胀量及流体侵入量之和：

O

其中，O

基于油藏工程方法，确定地下条件各项累产量及因压力下降引起的流体膨胀量、流体侵入量：

O

G

G

E

E

I

I

其中，其中，N

对于弱边水油藏，天然水侵量为：

W

其中，H为模型油柱高度，m；B为模型侧面宽度，m；L为模型正面长度，m。

将上述公式(1～11)联立，得到各区块的物质平衡方程：

S2：考虑到上部地层内气顶气的指进效应，不同模块内的采油速度将有所差异，进而修正物质平衡方程中的累产油量。

具体而言，根据达西定律，各模块及总采油速度分别为：

其中，v

因此，基于采油速度，将累产油量在各模块中进行重新分配：

N

其中，t为时间，d。

S3：结合流体高压物性参数与压力的函数关系，求解物质平衡方程中不同时刻下的地层压力。

S31：在物质平衡方程中一类参数为累产数据，包括式(10)中的累产油、累产气及累注水，可以通过各模块中修正后的采油速度v

其中，z为注采比；S

S32：物质平衡方程中另一类参数为高压物性参数，包括原油体积系数、气体体积系数、溶解气油比及累计汽油比，这些均是压力的函数，因此整个方程均转变为了关于压力的一个函数关系，可通过构建新函数，利用二分法求取任一时刻的压力。具体步骤为：

S321：将物质平衡方程两端作差得到一个新函数f(p)(a＜p＜b，a＝1atm，b＝p

S322：确定两个端点函数值是否异号以及函数f(p)是否单调或是否只有一个零点。

S323：若步骤S322的条件满足，则采取二分法流程确定某一时刻的压力：如果

S324：重复进行步骤S323，直到满足误差要求，终止运算。此时的压力值即可近似为t时刻油藏的压力。

S4：为更新各时刻的气侵量，确定油气界面运移速度及位置。

在得到任一时刻下压力的基础上，通过气顶部分弹性膨胀量与气顶气采出量，计算气顶气体积相对于原始条件下的改变量，即气侵量：

其中，V

进而计算各模块的油气界面运移速度：

其中，v

任一时刻的油气界面的位置为：

其中，x

连接各模块中的油气界面，即可刻画出整个油藏内的油气界面位置。

以下将结合具体实施案例对本发明做进一步的阐述。

本具体实施案例JZ油田位于渤海辽东湾海域，于古近系沙河街组沙二段发育有受构造控制的典型气顶边水砂岩油气藏，主要采用“气顶采气、边水注水、油环采油”方式进行开发。基于实际油藏地质参数，建立长250m、宽63m、油柱高度33m、地层倾角15°的概念模型，地质模型示意图如图3所示，具体参数如表1所示。其中，油井位于油环中部，考虑到实际开发过程中采油速度、采气速度、注采比等工作制度参数的变化情况，不同开发阶段的工作制度参数如表2所示。这里通过不同阶段的变生产制度以验证本发明在开发现场具有更强的实用性，可以通过快速简便计算流体界面运移情况以及时调整生产制度，为长期高效开发保驾护航。

表1储层及流体静态参数及模型参数

表2不同生产制度下地层压力变化情况

此外，这里提供了由室内实验获得的目前油藏流体的高温物性参数随压力变化情况，其中油相体积系数随压力升高先快速升高而缓慢下降，气相体积系数随压力升高而快速下降，溶解汽油比随压力升高在经历持续上升后保持稳定。利用商业数模软件Eclipse计算确定目标油藏的累计气油比，随压力升高而逐渐降低，后保持稳定。具体如图4-7所示。

采用本发明中所提出的一种气顶边水油藏开发过程中油气界面位置预测方法，包括以下步骤，

S1：将油藏沿倾角方向微分为若干小模块，分别建立物质平衡方程。

S2：利用达西定律修正各小模块累产油量。

S3：结合流体物性参数，求解物质平衡方程中各时刻下的地层压力。

S4：更新各时刻的气侵量，确定油气界面运移速度及位置，预测结果如图8所示。

分析结果可知，在经过开发阶段1的初始状态后，采用定采油速度生产2年时，界面两端距离逐渐增大，但变化幅度整体较小。在开发阶段4中，采油速度增大一倍时，各小模块的采油量将明显提升，导致气侵量在顶部增加，指进现象突出，界面两端距离将较之前增加明显。在开发阶段5中，采气速度提升一倍后，气顶压力降低，气体膨胀效应凸显，将油气界面进一步拉长。而在最后的开发阶段6中，注采比提高后，边水能量增强，但由于开发阶段5时油气界面已穿过油井位置，导致气窜严重，因此最终界面两端距离将进一步增加。因此需要通过及时调整采油速度、采气速度以及注采比等工作制度参数，以便对油气界面进行有效控制，为油田的持续长期高效开发提供保障。

总体来说，本发明通过对气顶边水油藏中的顶部气侵指进现象进行分析，利用油藏工程方法，对油藏中各部分建立对应的物质平衡方程，求解不同开发时间下的地层压力，确定不同层位、不同时间下的气侵量，从而预测各开发时期的油气界面运移位置，为油田及时调整工作制度提供依据，也为油田的长期高效开发提供指导。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。