專利名稱：一種適于特低滲透儲層開采模式的產(chǎn)量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油開采領(lǐng)域，具體涉及對特低滲透儲層的油藏工程計(jì)算以及基于該計(jì)算結(jié)果得到的矩形井網(wǎng)的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
特低滲透儲層由于流體與巖石表面作用進(jìn)一步加大，滲流往往出現(xiàn)非達(dá)西特征(葛家理等.油氣層滲流力學(xué)[M].石油工業(yè)出版社，1982.)，即只有壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度情形下流體才能流動(dòng)。對于裂縫不發(fā)育的特低滲透儲層，由于吸附作用等原因引起的啟動(dòng)壓力梯度，需要滲流場具有更大的驅(qū)替壓力梯度才能實(shí)現(xiàn)更為有效的開采。一種設(shè)想就是利用人工裂縫和井網(wǎng)協(xié)同作用，形成大井距、小排距的線性驅(qū)替，可以在儲層內(nèi)形成更大的驅(qū)替壓力梯度(李道品等.低滲透砂巖油田開發(fā)[M].石油工業(yè)出版社，1997)，如圖1所示。此時(shí)壓裂的目的不單是改善井筒附近滲流能力和增產(chǎn)增注，而是起到改變滲流場作用，這種壓裂有別于傳統(tǒng)的壓裂，常常被稱為開發(fā)壓裂。
這種井網(wǎng)壓裂一體化模式已經(jīng)在大慶油田得到高度重視，并在一些油田得到應(yīng)用。但對具非達(dá)西滲流特征的特低滲透儲層井距井網(wǎng)參數(shù)，裂縫長短對產(chǎn)量指標(biāo)如何影響，如何計(jì)算，也就是說如何調(diào)控產(chǎn)量到目前為止尚未得到理論支持，從而沒有形成科學(xué)的控制方法。以往的設(shè)計(jì)計(jì)算通常都是基于傳統(tǒng)的達(dá)西滲流理論和條件，這顯然已滿足不了特低滲透儲層油藏工程計(jì)算的需要，使各種結(jié)果可信性受到懷疑。建立一套基于非達(dá)西的適應(yīng)特低滲透特征的油藏工程計(jì)算方法，無論在理論方面與實(shí)踐方面具有極其重要意義發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本發(fā)明的目的在于從已建立的非達(dá)西滲流的基本公式出發(fā)，結(jié)合油藏開發(fā)系統(tǒng)，建立了一套適于特低滲透儲層的人工裂縫與矩形井網(wǎng)一體化開采模式，建立了一套產(chǎn)量計(jì)算公式(并稱之為ND-II法)，并基于該計(jì)算提出一種產(chǎn)量控制方法。
運(yùn)用所建立公式計(jì)算啟動(dòng)系數(shù)，分析了裂縫半長、井排距以及注采壓差等參數(shù)對產(chǎn)量和儲量動(dòng)用情況的作用。形成一種適于特低滲透儲層的壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式的產(chǎn)量控制方法，以及產(chǎn)量計(jì)算方法。并且在特低滲透儲層壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式中的應(yīng)用。


圖1為人工裂縫與矩形井網(wǎng)系統(tǒng)示意2為單流管示意3為裂縫半長大于井距之半時(shí)計(jì)算子單元?jiǎng)澐质疽?為裂縫半長小于井距之半時(shí)計(jì)算子單元?jiǎng)澐质疽?為對圖3、圖4中III區(qū)的產(chǎn)量計(jì)算基本計(jì)算單元示意6為裂縫半長與產(chǎn)量關(guān)系7為井距與產(chǎn)量關(guān)系曲線圖8為排距與啟動(dòng)系數(shù)關(guān)系曲線圖9為壓差與產(chǎn)量的變化關(guān)系曲線圖10為壓并與啟動(dòng)壓力梯度關(guān)系曲線具體實(shí)施方式
本發(fā)明從已建立的非達(dá)西滲流的基本公式出發(fā)，結(jié)合已有的壓裂與矩形一體化開采模式，首先提出一種產(chǎn)量計(jì)算公式(并稱之為ND-II法)。
1、基于非達(dá)西滲流的單流管產(chǎn)量計(jì)算公式假設(shè)油水井之間通過一系列流管相連，如圖2所示。根據(jù)非達(dá)西滲流基本公式(葛家理等.油氣層滲流力學(xué)[M].石油工業(yè)出版社，1982.)，截面處流量可表示為q=kμA(ξ)(dpdξ-λ)---(1)]]>式中A(ξ)-流管截面積；λ-啟動(dòng)壓力梯度。
上式積分有q∫LdξA(ξ)Kμ(Ph-Pf-λ∫Ldξ)---(2)]]>q=Kμ(Ph-Pf-λ∫Ldξ)∫LdξA(ξ)---(3)]]>L為流線可視為流管的中線。流線L及A(ξ)取決于井網(wǎng)方式。下面就對矩形井網(wǎng)的產(chǎn)量計(jì)算的方法進(jìn)行詳細(xì)的論述。
2、矩形井網(wǎng)計(jì)算單元的劃分計(jì)算單元?jiǎng)澐值幕驹瓌t是保持計(jì)算單元與實(shí)際流線盡量相一致，以保證計(jì)算結(jié)果的合理性。為此，分兩種情況進(jìn)行劃分1)裂縫半長大于井距之半如圖3所示計(jì)算單元，裂縫半長P之和大于井距之半，可以劃分成以下4個(gè)子計(jì)算單元。
q＝qDGA+qABCD+qBCEF+qEFH水井或油井產(chǎn)量為整個(gè)計(jì)算單元的4倍。
2)裂縫半長小于井距之半如圖4所示計(jì)算單元，裂縫半長大于井距之半，可以劃分成以下4個(gè)子計(jì)算單元。水井或油井產(chǎn)量為整個(gè)計(jì)算單元的4倍。
則ABFD區(qū)的流量應(yīng)為區(qū)域BCDA+BFDE-BCDE的流量。
q＝qABG+qDFH+qBCDAF+qBFDE-qBCDE3、子單元產(chǎn)量計(jì)算1)計(jì)算單元產(chǎn)量的公式對圖3(DGA和EFH)和圖4(AGB和DFH)中I區(qū)及II區(qū)采用如下方法計(jì)算其中L為井距，L1和L2分別為油井及水井的裂縫半長。
I區(qū)tgα1=L-L2d,]]>α1=arctgL-L2d,]]>tgα1=L-L2d,]]>d1=d2+(L-L2)2]]>qI=∫0α1Khμ(Ph-Pf-λd1sinβ+sinαsin(α+β))lnd1sinβrwsin(α+β)+α1β1lnd1sinαrwsin(α+β)dα,]]>β=β1α1α---(4)]]>II區(qū)tgα2=dL-L1,]]>α1=arctgdL-L1,]]>β2=π2-α2,]]>d2=d2+(L-L1)2]]>qII=∫0α2Khμ(Ph-Pf-λd2sinβ+sinαsin(α+β))lnd2sinβrwsin(α+β)+α2β2lnd2sinαrwsin(α+β)dα,]]>β=β2α2α---(5)]]>對于圖3和圖4中的III區(qū)的產(chǎn)量計(jì)算，可劃分為幾個(gè)不同的單元分別計(jì)算，其基本的計(jì)算單元如圖5所示III區(qū)當(dāng)L2＝kL1，k≠1時(shí)，dl=d12+(1-k)2l2-2d1(1-k)lcosα1]]>αl=π2-α1]]>A(ξ)=[ξd1(1-k)Δl+kΔl]h]]>
Δq=Kμ(ph-pf-λdl)∫0dl[ξdl(1-k)Δl+kΔl]hdξ=Khμ(ph-pf-λdl)dlΔl-kΔllndlkdl---(6)]]>dqdl=limΔl→0ΔqΔl=Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dl---(7)]]>qm=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dldl---(8)]]>當(dāng)L2＝L1，dl＝d1時(shí)dqdl=Khμ(ph-pf-λdl)dl---(9)]]>qIII=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)dldl=Khμ(ph-pf-λdl)L1dl---(10)]]>則最終Q0＝qI+qII+qIII2)啟動(dòng)系數(shù)的概念根據(jù)基于流線的非達(dá)西滲流的理論，在一定壓力差及井距下并不是整個(gè)單元都能啟動(dòng)，則注水驅(qū)替能啟動(dòng)的面積與整個(gè)單元面積的比值即為啟動(dòng)系數(shù)，對于特低滲透儲層，由于啟動(dòng)壓力梯度的存在產(chǎn)生的非達(dá)西滲流，使遠(yuǎn)離主流線的區(qū)域難以啟動(dòng)，即ph-pf-λL＝0見圖3及圖4，對于I區(qū)和II區(qū)其單元的啟動(dòng)角可用下式計(jì)算ph-pf=λlsinα+sinβsin(α+β)---(11)]]>式中，α和β為最大所能啟動(dòng)的角，l為油水井井距，λ為啟動(dòng)壓力梯度，L為能啟動(dòng)的最長的流線的長度。
在利用產(chǎn)量公式(4)、(5)、(8)、(10)進(jìn)行單元產(chǎn)量計(jì)算時(shí)，其積分的上限分別為其最大能啟動(dòng)的角α1，α2，α0。
4、井網(wǎng)參數(shù)對啟動(dòng)系數(shù)和產(chǎn)量的影響1)裂縫半長的作用取大慶肇源油田一區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，壓差為19MPa，啟動(dòng)壓力梯度為0.05MPa/m，排距為150m，水井裂縫半長分別取為50m、80m和120m，利用上述公式計(jì)算了三種不同情況下產(chǎn)量隨油井半長的關(guān)系曲線(如圖6)，由圖6可以看出，當(dāng)水井半長不變時(shí)，隨著油井裂縫半長的加大，產(chǎn)量增加，并且在兩條縫長之和為井距時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)。
計(jì)算還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓差足夠大時(shí)，裂縫半長對啟動(dòng)系數(shù)的影響很小。
2)井距、排距的作用經(jīng)計(jì)算，隨著井距及排距的減小油井的產(chǎn)量增加。為進(jìn)一步研究井距對產(chǎn)量的影響，大慶肇源油田一區(qū)塊進(jìn)行計(jì)算，水井裂縫長為井距的0.8倍，油井裂縫長取井距的0.7倍，排距為150m，壓差為15MPa，計(jì)算結(jié)果見圖7。則從中以看出，井距此時(shí)與產(chǎn)量成正比關(guān)系。取井距及裂縫半長不變，當(dāng)?shù)萌鐖D8所示的排距與啟動(dòng)系數(shù)之間的曲線關(guān)系，可以看出初期緩慢下降，至一定排距時(shí)急速下降。
3)注采壓差的作用取大慶一區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，啟動(dòng)壓力梯度為0.05MPa/m，排距為150m，水井裂縫半長為80m，油井裂縫半長取為60m，井距為300m，則計(jì)算了產(chǎn)量隨壓差的關(guān)系曲線(見圖9)，和啟動(dòng)壓力梯度與壓差的關(guān)系曲線(見圖10)。由圖9可以看出，當(dāng)其它條件不變時(shí)，壓差與產(chǎn)量成線性增長關(guān)系；并且由圖10可見，當(dāng)壓差較大時(shí)，矩形井網(wǎng)的啟動(dòng)系數(shù)變化并不大，隨著壓差的下降至一定程度(＜11Mpa)，啟動(dòng)系數(shù)驟減。
綜上實(shí)驗(yàn)，根據(jù)該區(qū)塊條件，可以確定應(yīng)控制的參數(shù)為注采壓差大于17.5Mpa，井距擴(kuò)大至350m，排距縮小至80m。
本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過采用擴(kuò)大井距，縮小排距，在井排方向設(shè)定壓裂等方式可以有效控制產(chǎn)油量。方法可用于特低滲透儲層人工裂縫與矩形井網(wǎng)一體化開采模式的產(chǎn)量控制。
權(quán)利要求
1.一種適于特低滲透儲層的壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式的產(chǎn)量控制方法，具體包括以下步驟1)、將所述矩形井網(wǎng)分為I、II、III個(gè)計(jì)算區(qū)域，利用公式計(jì)算所述矩形井網(wǎng)單元產(chǎn)量Q0Q0＝qI+qII+qIIII區(qū)tgα1=L-L2d,α1=arctgL-L2d,tgα1=L-L2d,d1=d2+(L-L2)2]]>qI=∫0α1Khμ(Ph-Pf-λd1sinβ+sinαsin(α+β))lnd1sinβrwsin(α+β)+α1β1lnd1sinαrwsin(α+β)dα,β=β1α1α---(4)]]>II區(qū)tgα2=dL-L1,α1=arctgdL-L1,β2=π2-α2,d2=d2+(L-L1)2]]>qII=∫0α2Khμ(Ph-Pf-λd2sinβ+sinαsin(α+β))lnd2sinβrwsin(α+β)+α2β2lnd2sinαrwsin(α+β)dα,β=β2α2α---(5)]]>III區(qū)當(dāng)L2＝kL1；k≠1時(shí)，dl=d12+(1-k)2l2-2d1(1-k)lcosαl]]>αl=π2-α1]]>A(ξ)=[ξd1(1-k)Δl+kΔl]h]]>Δq=Kμ(ph-pf-λdl)∫0dl[ξdl(1-k)Δl+kΔl]hdξ=Khμ(ph-pf-λdl)dlΔl-kΔllndlkdl---(6)]]>dqdl=limΔl→0ΔqΔl=Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dl---(7)]]>qIII=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dldl---(8)]]>當(dāng)L2＝L1，dl＝d1時(shí)dqdl=Khμ(ph-pf-λdl)dl---(9)]]>qIII=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)dldl=Khμ(ph-pf-λdl)L1dl---(10)]]>式中，L為井距，L1和L2分別為油井及水井的裂縫半長，Ph為注入井井底流壓，Pf為采出井井底流壓，q為流量，α為注入井角度，β為油井角度，α1為I區(qū)注入井角度、α2為II區(qū)注入井角度、β1為I區(qū)油井角度、β2為II區(qū)油井角度，d為排距，d1為水井到油井縫長的長度，d2為油井到水井縫長的長度，K為地層滲透率，k為油井縫長與水井縫長之比，h為地層有效厚度，rw為井的半徑，μ為地層流體粘度，A(ξ)為流管截面積，Δl為任一流管的寬度，ξ為III區(qū)計(jì)算單元中任一流管的流線的長度，λ為啟動(dòng)壓力梯度；2)、計(jì)算井網(wǎng)的啟動(dòng)系數(shù)對于I區(qū)和II區(qū)，單元的啟動(dòng)角用下式計(jì)算ph-pf=λlsinα+sinβsin(α+β)---(11)]]>對于III區(qū)，利用下式計(jì)算啟動(dòng)的情況，進(jìn)而計(jì)算出啟動(dòng)的面積ph-pf-λL＝0式中，α和β為最大所能啟動(dòng)的角，l為油水井井距，λ為啟動(dòng)壓力梯度，L為能啟動(dòng)的最長的流線的長度。根據(jù)式(11)計(jì)算出I區(qū)和II區(qū)的啟動(dòng)角，且在利用產(chǎn)量公式(4)、(5)、(8)、(10)進(jìn)行單元產(chǎn)量計(jì)算時(shí)，其積分的上限分別為其最大能啟動(dòng)的角α1，α2，αo；3)、分別改變裂縫半長L1和L2、井距L、排距d和注采壓差Ph和Pf，依據(jù)步驟1)和2)計(jì)算得到改變值對產(chǎn)量和啟動(dòng)系數(shù)的影響；4)、依據(jù)步驟3)的結(jié)果確定井網(wǎng)的控制參數(shù)。
2.一種適于特低滲透儲層的壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式的產(chǎn)量控制模型，是將所述矩形井網(wǎng)分為I、II、III個(gè)計(jì)算區(qū)域，利用公式計(jì)算所述矩形井網(wǎng)單元產(chǎn)量Q0Q0＝qI+qII+qIIII區(qū)tgα1=L-L2d,α1=arctgL-L2d,tgα1=L-L2d,d1=d2+(L-L2)2]]>qI=∫0α1Khμ(Ph-Pf-λd1sinβ+sinαsin(α+β))lnd1sinβrwsin(α+β)+α1β1lnd1sinαrwsin(α+β)dα,β=β1α1α---(4)]]>II區(qū)tgα2=dL-L1,α2=arctgdL-L1,β2=π2-α2,d2=d2+(L-L1)2]]>qII=∫0α2Khμ(Ph-Pf-λd2sinβ+sinαsin(α+β))lnd2sinβrwsin(α+β)+α2β2lnd2sinαrwsin(α+β)dα,β=β2α2α---(5)]]>III區(qū)當(dāng)L2＝kL1，k≠1時(shí)，dl=d12+(1-k)2l2-2d1(1-k)lcosαl]]>αl=π2-α1]]>A(ξ)=[ξd1(1-k)Δl+kΔl]h]]>Δq=Kμ(ph-pf-λdl)∫0dl[ξdl(1-k)Δl+kΔl]hdξ=Khμ(ph-pf-λdl)dlΔl-kΔllndlkdl---(6)]]>dqdl=limΔl→0ΔqΔl=Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dl---(7)]]>qIII=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)lnkk-1dldl---(8)]]>當(dāng)L2＝L1，dl＝d1時(shí)dqdl=Khμ(ph-pf-λdl)dl---(9)]]>qIII=∫0L1Khμ(ph-pf-λdl)dldl=Khμ(ph-pf-λdl)L1dl---(10)]]>式中，L為井距，L1和L2分別為油井及水井的裂縫半長，Ph為注入井井底流壓，Pf為采出井井底流壓，q為流量，α為注入井角度，β為油井角度，α1為I區(qū)注入井角度、α2為II區(qū)注入井角度、β1為I區(qū)油井角度、β2為II區(qū)油井角度，d為排距，d1為水井到油井縫長的長度，d2為油井到水井縫長的長度，K為地層滲透率，k為油井縫長與水井縫長之比，h為地層有效厚度，rw為井的半徑，μ為地層流體粘度，A(ξ)為流管截面積，Δl為任一流管的寬度，ξ為III區(qū)計(jì)算單元中任一流管的流線的長度，λ為啟動(dòng)壓力梯度；通過改變井網(wǎng)注采參數(shù)，計(jì)算改變值對產(chǎn)量的影響。
3.權(quán)利要求2所述的產(chǎn)量控制模型在特低滲透儲層壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明從已建立的非達(dá)西滲流的基本公式出發(fā)，結(jié)合油藏開發(fā)系統(tǒng)，建立了一套適于特低滲透儲層的人工裂縫與矩形井網(wǎng)一體化開采模式，建立了一套產(chǎn)量計(jì)算公式(ND－II法)，并基于該計(jì)算提出一種產(chǎn)量控制方法。本發(fā)明運(yùn)用所建立公式計(jì)算啟動(dòng)系數(shù)，分析了裂縫半長、井排距以及注采壓差等參數(shù)對產(chǎn)量和儲量動(dòng)用情況的作用。形成一種適于特低滲透儲層的壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式的產(chǎn)量控制方法，以及產(chǎn)量計(jì)算方法。并且在特低滲透儲層壓裂與矩形井網(wǎng)一體化開采模式中的應(yīng)用?？蓱?yīng)用于低滲透儲層的油藏工程評價(jià)，以及特低滲透儲層的面積井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
文檔編號E21B43/00GK1789661SQ20051013005
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者計(jì)秉玉 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司