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1、油藏工程(二),第二章 非混相驱替注水开发指标计算,1、混相与非混相2、驱替与吸吮,3、稳定与不稳定,4、为什么要计算开发动态,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,计算注水开发指标的方法：,1 岩心试验2 数值模拟3 解析解,4 各种经验方法,第二章 非混相驱替注水开发指标计算, 1 一维不稳定驱替, 2 重力分异情况下的驱替 3 底水锥进动态, 4 面积注水开发指标计算 5 剩余油饱和度及其流动性, 6 改善注水开发效果的水动力学方法,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,2-1 一维不稳定驱替,假设条件：,1)油水两相流动，且运动方向相同；2)岩石是水湿的；水驱油过程；3)流体不可以压缩，是
2、刚性流体；,4)毛管力和重力使流体饱和度在纵向上达到瞬时平,衡。,2-1 一维不稳定驱替,本节讨论：, 1 分流量方程, 2 恒速注水开发指标计算 3 恒压注水开发指标计算, 4 前缘推进方程的恒速与恒压关系, 5 具有可流动初始饱和度下的水驱动态 6 前缘推进方程解的局限性,（含水率）,、密,o,已知端面面积A，渗透率为K，流体粘度度 o 已知。求解出口端面的含水率变化？,2-1 一维不稳定驱替1、分流量方程计算一维考虑重力、毛管力下的出口端面动态,q = ,kkro A Po,o x,+ o g sin ,kkrw A Pw, w x,+ w g sin ,达西定律可以描述,PL,kA,对
3、于油相：qo = 对于水相：qw = ,qw = f w qt,qt = qo + qwqo = (1 f w ) qt,kk ro A Po,o x,+ o g sin ,kk rw A Pw, w x,+ w g sin , Po,+ o g sin , Pw,+ w g sin ,Po Pw,+,= x,qto A,（1 f w ),qt 1A w,qt 1A o,qto A,+ ( o w ) g sin ,x x,f w =,f w +,+,两式相减：,为油的流度为水的流度,kkrookkrw w,令 o =令 w =,qo = qw = ,= x,qtw A,f w,1 1o w,
4、qtA,qtAo,f w (,+ ( o w ) g sin,Pcx,) =,+,pc = po pw,+1 t f w ( + ) = A c +P( o w ) g sin, ,A+1 (wwow+) =oo) 1o+Ac +o(APco +P(cw+)(gsin)gsingsin ,f w+( ffwo,=x,o w w ),wwo w ww qt qx q x x o,o,+ ( o w ) g sin ,w,o A, g sin ,w o A, Pc ,qt (w + o ), , x ,+,ww + o,f w=, qt , Pc x,f w=,1 +w + o ,分析：什么因素影
5、响含水率的大小？,流体物性参数、油水相界面情况、地层性质、生产参数,考虑毛管力、重力，一维均质地层出口端的分流量方程,q 1 1 P,qtAo, , ,t t,w,o A, g sin ,Pc Pc,swx,=,x sw,1）水油流度油水流度，粘度关系,含水饱和度,2）毛管力, qt , Pc x,f w=,1 +w + o ,w,o A, g sin , qt , Pc x,f w=,1 +w + o ,3) 重力作用与地层倾角地层倾角的范围不同，重力差起的作用不同低部位注水，高部位采油（0）向上驱油 g sin 为正值。（ 2）向上驱油 g sin 为负值。, g sin ,o A, g
6、sin ,+,o A,分流量方程的简化形式：,当不考虑毛管力：,qt, ), Pc x,(1 +,f w=,ww + o,当不考虑毛管力、重力因素或者地层水平,qt, ), Pc x,(1 +,时：f w=,ww + o,),o Ag sin qt,(1 ,ww + o,=, w, w,krw ( S w )krw ( S w ) krw ( S w )w,=,ww + o,) =,o Ag sin qt,(1 ,ww + o,=,含水率,kro ( sw ) ,o,在取得了油水相对渗透率资料和油水粘度比以后，即可以计算出分流量曲线：,=,+,=,ww + o,f w =,11 + wkrw
7、( sw ),krw ( sw ) w,kro ( sw )o,krw ( sw ) w,10.90.80.70.60.50.40.30.20.10,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,水饱和度,分流量方程的应用：,1)确定水驱油前缘含水饱和度2)确定任意出口端饱和度下的含水率，采出程度,f w,( ) =,( ) swf =,( ) sw =,3)确定前缘饱和度面移动速度由BL方程：,qt dt,x =, tA 0,任意饱和度面的移动速,度：dxdt,qt f w A sw ,dxdtdxdt,qt f w A sw swfqt f w A sw sw,油水前
8、缘任意饱和度面,f w 为含水率对含水饱和度的导数，也称为含水上升率,要求掌握考虑重力和毛管力情况下的分流量方程的具体形式，最好能够推倒。掌握各种因素对含水率的影响规律。,123456,分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速与恒压关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性,2、恒速注水动态预测,一维地层求注水动态,1)见水前：产量，含水，累积产油量，累积注水量随时间的变化规律？2)见水后：产液量、含水率、产油量、平均含水饱和度，累积产油量，采出程度随时间的变化？,已知：L ; ; A ; o ; w ; kro ; krw注入速度恒定Qi ，刚性驱
9、替,地层水平，不考虑重力和毛管力，。,见水前动态,Qi = Qo,Qw = 0,f w = 0,Wp = 0,Wi = N p = Qi tXf,t x f,SorSwmax,sw Adx,Adx,x2,sw x x ,sw 1,Wi = N p = Ax f (S w S wi ) = Qi t关键是求解油水两相区间的平均含水饱和度对于任意的区间（x1x2）的平均饱和度：,=,x2x1x2x1,sw,1,xdsw,sw 2x2 x1,x1,x2,S w,sw 2,sw x x ,sw 1,f w ,= 2 w 2 1 w 1 ,sw,Adx,x,s Adx,qt dt,tA 0,Q x =,
10、sw2sw1,sw2sw1,f w( ) sw dsw,xdsw =,qi tA,=,=,sw2sw1,x2x1,2x1x 2x1,w,xdsw,x s x s 1x2 x1 x2 x1,sw dxx2 x1,sw,总的表达形式,为：,f sw 2f sw 1,df w,qi tA,xdsw,x21,x2 x1,x2 sw 2 x1 sw 1x2 x1,qi t ( f w 2 f w 1 )A ( x2 x1 ),sw, f w 2 f w1 ,qi tA,选取两个端点分别为入口端和油水的前缘。对应的X1、X2 分别为 0 和 Xf。对应为最大含水饱和度Swmax和前缘含水饱和度Swf,x2
11、 sw 2 x1 sw 1x2 x1,qi t ( f w 2 f w 1 )A ( x2 x1 ),sw,x f swf 0 sw maxx f 0,qi t ( f swf 1)A ( x f 0),sw,qi t ( f swf 1)Ax f,swswf ,f w,f swf,qi t (1 f swf )A x f,S w = swf +,(1 f swf ),S w = swf +,f w,sw,swc,swf,sw,求平均饱和度可以直接用图解法,qt dt,qi tAx,=,1,f w tA 0,Q x =,),Wi = N p = Qi t = Ax f (S w S wi,可以
12、求解任意前缘下的累积产量，以及任意前沿距离下所用的时间。,Qi = Qo,Qw = 0,f w = 0,Wp = 0,Wi = N p = Qi t,N pQi,t见水 =,),Wi = N p = Qi t = AL (S w S wiQo = Qi (1 f swf ),无水产油量、无水采油期X2L 注入水到达出口端,见水后动态,Wi = Qi t,),N p = AL(sw swc,Sor,Swmax2)见水后，产液量、含水率、产量、地层平均含水饱和度，油藏累积产油量，累积产水量、采出程度随时间的变化？,Qi = Qt,Qw = Qi f w,Qo = Qi (1 f w ),Wp =
13、Qi t N p,),),w,(s,N,N p, swc,=,R =,=,(1 swc ),AL(1 swc ),AL(sw swc,以上的所有问题归结为求解任意出口端含水饱和度下的地层油水两相区的平均含水饱和度大小以及和时间的关系。,即可求出出口端的 f w、Q o、Q w,；,设出口端饱和度,S w2 S wf,x2 sw 2 x1 sw1x2 x1,qi t ( f w 2 f w1 )A ( x2 x1 ),sw,无因次注入倍数Q n,总注水量地层孔隙体积,qi tAL,(1 f w 2 )f w 2,sw = sw 2,x2 sw 2 x1 sw 1x2 x1,qi t ( f w
14、2 f w 1 )A ( x2 x1 ),sw,=,L sw 2 0 sw maxL 0,qi t ( f w 2 1)A ( L 0),qi t (1 f w 2 )AL,= sw 2 +,sw = sw 2Qn (1 f w 2 ),f w 2,含水率一阶导数,平均含水饱和度,(1 f w 2 )f w 2,sw = sw 2,sw sw 21 f w 2,=,一阶导数是过Sw2、fw2点的切线,sw 2,f w,sw,swc,sw 2,f w 2,R = =,AL(sw swc ) (sw swc ),AL(1 swc ) (1 swc ),f sw 2,Wi = Qi t = AL Q
15、n = AL,),N p = AL(sw swc,N pN,=,对应任意出口端饱和度的时间：,WiQi,见水后，出口端饱和度不断上升，可以适当减小步长，增加计算点,出口端含水饱和度0.4690.495,含水率 含水率导数0.798 2.160.848 1.75,无因次注水量 平均含水饱和度0.463 0.5630.572 0.582,0.52,0.888 1.41,0.711,0.6,0.5460.5720.597,0.920 1.130.946 0.8510.965 0.649,0.887 0.6171.176 0.6361.54 0.652,0.622,0.980 0.477,2.1,0.
16、666,0.6490.674,0.990 0.3170.996 0.195,3.16 0.6815.13 0.694,0.7,1 0.102,9.8,0.7,含水率,导数,无因次注水量,平均含水饱和度,1086420,12,0,0.2,0.4,0.6,0.8,含水饱和度,0.70.60.50.40.30.20.10,0.8,无因次注水量平均含水饱和度,0.60.50.40.30.20.10,10.90.80.7,0,0.2,0.4,0.6,0.8,含水饱和度,1.510.50,2.52,含水率含水率导数,123456,分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速与恒压关
17、系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性,3,1)度等指标随时间的变化规律？2)见水后：产液量、含水率、产油量、平均含水饱和度，累积产油量、累积产水量、采出程度、累积注水量等指标随时间的变化？,一维地层求注水动,恒压注水动态预测已知：L ; ; A ; o ; w ; kro ; krw生产压差恒定p ，刚性驱替,地层水平，不考虑重力和毛管力。,分三步求解动态：,初始时刻的产量,注水没有突破时的动态：,见水以后的动态：, P,初始时刻的产量：,ko A Po L,Q0 =,=,Kk ro ( S wc ) A ( Pi p )o L,分三步求解动态：,注水没有突破时的动态：,见
18、水以后的动态：,初始时刻的产量,kkro A dP ,o dx ,kkrw A dP ,w dx , dP,总液量：qt = （ ）kA,qt = r kA,见水之前：,kro krwo w dx, dP dx,kroo,krw w,r =,+,总相对流度, ,对于油相：qo = 对于水相：qw = ,qt = r kA,r,r 1dx, dP dx,qt dx = kAdP,1r,L0,Ppqt dx = kA dPPi,1r,qt =,kA( Pi Pp )L 1dx0,积分上下限：x0 ；ppixL ；ppp,=,L0,kA( Pi Pp ),kro krwS w x,注意： r, dx
19、,dx +, ,r,r 1dx,L0,r 1dxL dx0,r 1 =,qt =,kA( pi p p )r 1 L,=,L0,qt =,kA( Pi Pp ),kA( Pi Pp )L 1dx0,对于见水前，地层由油水两相区和未波及区组成,=,L0,1,r 1dxL dx0,r,=,L0,r 1dxL,L r 1dx = r 1 L0r 1 : 平均视粘度(流度),=,Lx f,r,r,dx +,dx,1 1x f L0 x f,x f 0,=,x f0,纯油区中,Swc是常数r 1dx + r 1 ( L x f )L,f swf,f swf,f sw max,r sw,r 1dx = r
20、 i sw,f swf,f swf,f sw max,x f0,r 1dx + r 1 ( L x f )L,r 1 =,x f =,t0,A,LQ df,x f0,1,x f0,=,1,相对渗透率,求相关参数计算相对渗透率曲线,油水相对渗透率曲线10.90.80.70.60.50.40.30.20.10,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,含水饱和度,含水率,含水上升率,分流量曲线,10.90.80.70.60.50.40.30.20.10,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,含水饱和度,876543210,求相关参数计算含水率、含水率导数曲线,0
21、.666,0.70,含水率,含水上升率,10.90.80.70.60.50.40.30.20.10,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,876543210,计算基本曲线分流量曲线,含水饱和度计算此时积分的同时，也得到了见水后不同出口端饱和度下平均视粘度的积分值。,视粘度,平均视粘度,不同出口端饱和度下对应的地层流体视粘度43.532.521.510.50,0.66,0.68,0.7,0.72,0.74,0.76,0.78,出口端饱和度无因次注入倍数与平均视粘度的关系43.532.521.51,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,无因次注入倍数,顺序计
22、算油水前沿到达各等份位置时的时间。,计算从最大含水饱和度（1-SOR-SIW ）到前沿含水饱和度（SWF）下，关于视粘度的积分，是一定值。已经完成,将地层见水前分成10等份（距离），求各等份位置的无因次注入倍数，计算油水前沿到达各等份距离时的视粘度，是关于无因次注入倍数的线性表达式。,根据不同等份位置时的视粘度，计算各时刻的产量；,产量（方/天）,3020100,将Swf1-SOr-Siw按0.003的间隔划分，并计算不同的出口端含水饱和度下地层的视粘度;计算不同的出口端含水饱和度下的产液量,产油量,产水量,含水率,累积产油量,注水量,产水量;计算不同的出口端含水饱和度下所对应的开发时间恒压注
23、水条件下生产动态605040,0,300,600,900,1200,1500,时间（天）,qoqwqt,123456,分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速与恒压关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性,f w , ,4 前缘推进方程的恒速与恒压解的关系,恒速注水速度、产液速度恒压生产压差,地层中油水的流动、分布规律与生产控制条件无关，在相同的,前缘饱和度下，流体分布是相同的。且都符合下述规律：,qt dt = LQn f w ,x =,tA 0,产量和压差之间都符合下述的规律：,L0,=,kA( pi p p )1r dx,qt =,kA( p
24、i p p )r 1 L,生产压差、产液量、两者之间可以相互控制。,生产压差改变产液量在改变,123456,分流量方程恒速注水开发指标计算恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速与恒压关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性,5 具有可流动初始饱和度下的水驱动态,如果在初始的情况下，含水饱和度大于束缚水饱和度，进行注水开发，油藏的动态如何变化？,关键是求解在该初始饱和度下的前缘含水饱和度，以及前缘饱,和度下的平均含水饱和度？注入水见水以后的动态求法相同。,qo = qt (1 f wi )qw = qt f wi,无论恒速还是恒压注水，都应求解前缘饱和度和平均饱和度, (S,
25、,=, (S, (S,+,w,wi dt,L0,t t qt dt = qt f0 0, S wi )Adx,w, S wi )AdxAL,+,qt f wi dtAL,L0,t tqt dt0 oAL,w, S wi )AdxAL,Qn = f wi Qn +,L0,=,1 f wiS w S wi,1Qn,S w = S wi + (1 f wi )Qn,=,1 f wiS w S wi,1Qn,以初始水饱和度点作斜率(注入倍数导数)不同的直线，得到平均含水饱和度得到平均含水饱和度后，即可求解相应的其他参数见水以后的平均饱和度求法，同以前的方法,123456,分流量方程恒速注水开发指标计算
26、恒压注水开发指标计算前缘推进方程的恒速与恒压关系具有可流动初始饱和度下的水驱动态前缘推进方程解的局限性,任何理论的求解方法都有一定的局限性，不同的是与实际的接近程度不同。,1 模型的假设条件苛刻，地层均质、流体分布均质、流,动方向均质，不能考虑非均质性的影响。,2 刚性驱替。,3 单采单注模型。,5 是岩心模型，但是对毛细管末端效应没有考虑。,4 没有考虑重力和毛管力的影响。,简单计算油藏注水开发指标,7)掌握前缘方程的局限,需要掌握的内容,1)分流量方程，推倒，影响因素，应用。2)含水上升率，平均视粘度的概念 。,3)掌握恒速注水动态的求解 。4)掌握恒压注水动态的求解 。,5)能够求解基本
27、的开发指标（特殊点）。,6)了解初始水饱和度高于束缚水情况下的动态求解。性。,8)分流量、驱替、稳定不稳定、混相、含水率、含水上升率、视粘度、平均视粘度、无水采油期、无水采收率。,第二章 非混相驱替注水开发指标计算, 1 一维不稳定驱替, 2 重力分异情况下的驱替 3 底水锥进动态, 4 面积注水开发指标计算 5 剩余油饱和度及其流动性, 6 改善注水开发效果的水动力学方法,本节的主要内容, 1 水平油藏的重力分异 2 倾斜油藏的重力分异, 3 重力分异流动时的相对渗透率 4 多层油藏动态计算,本部分考虑的内容是只有重力情况下的垂,向平衡，暂时不考虑毛管力的影响。,1 hb,kroz = (1
28、 hb )kro,qw = ,qo = ,Kkrwz A p w x,Kkroz A po x,？,hb整个界面上的饱和度变化是一个跳跃变化，在重力作用下处于垂向平衡。在任一剖面上，其有关物性参数可按厚度加权平均。S w 2 = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,krwz = hb krw,/ ,M hb,M +,1 hb,(1 hb ) kro / o,/ ,krw w,krw w,kro o,hb,/ ,(1 hb ) kro / o,krwz / w,/ ,/ ,hb,krw w,M hb,M hb + 1 hb,f wz,QwQw + Qo,=,端点流度比,令 M
29、=,+ 1,=,f wz,krwz / wkroz / okroz o,1 h bh b,S w 2 = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,kroz = (1 hb )kro,qw = ,qo = ,Kk rwz A p w x,Kk roz A po x,krwz = hb krw,krwz / wkrwz / w + kroz / o,=,+ 1,=,hb,=,M ,=,f wz,1 + ( M 1)hb,=,M hb,hbS wz,f wzhb,=,f wzS wz,含水上升率：,M (1 + ( M 1)hb )2,=,f wzhb,=,hbS wz,11 Sor
30、S wc,M (1 Sor S wc )(1 + ( M 1)hb )2,=,f wzS wz,S w 2 = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,1 + ( M 1)hb,=,已知： f wz,hb =,swz1 sor swc,所以：,M hb,f wz 1,M (1 Sor S wc )(1 + ( M 1)hb )2,=,f wzS wz,由B-L方程,=S wz Qi 2,S wz = S wz 2 + (1 f wz 2 )Qi 2,S w 2 = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,f wz,1 + ( M 1)hb,=,找出了以上水淹厚度比,
31、与各种参数的关系,注水刚刚突破时(hb = 0)：,(1 Sor S wc )(1 + ( M 1)hb )2M ,Qi 2 =,(1 Sor S wc )M ,Qi =,M (1 Sor S wc )(1 + ( M 1)hb )2,=,f wzS wz,由B-L方程,找出了以上,水淹厚度比与各种参数的关系,注水刚刚突破时(hb = 0)：,(1 Sor S wc )(1 + ( M 1)hb )2M ,Qi 2 =,(1 Sor S wc )M ,Qi =,S wz = S wz 2 + (1 f wz 2 )Qi 2当hb1时，(Swz21Sor)系统为完全驱替,本节的主要内容,1234
32、,水平油藏的重力分异倾斜油藏的重力分异重力分异流动时的相对渗透率多层油藏动态预测实际的油藏中是重力差和毛管力共同作用下形成油水界面，能否保持稳定还要看这两者与粘滞力的比较。,如果驱替过程中油水界面能够保持稳定，即稳定驱替，否则为不稳定驱替,tan 0,= tan = C,dydx,= tan = 0,dydx,Kkrw A,+ o g sin = qt,Kkro A po ,o, x,Kkrw A pw,o, + w g sin = qt 油水流量相等,Kkro A,Kkro A Kkrw A,o w,在稳定驱替条件下，在油水界面,上：, x ,qo = qw = , wo,+ w g sin
33、+ o g sin,pwxpox,qt =qt =,本节的主要内容,1234,水平油藏的重力分异倾斜油藏的重力分异重力分异流动时的相对渗透率多层油藏动态预测,对于倾斜的油藏，存在重力和毛管力的情况下，如何计算动态？方法同水平分异条件下的相同，只有找到地层垂向上的油水分布比例与各参数的关系即可以。主要是含水饱和度的关系,在地层的截面上进行厚度的加权平均，得到平均的参数。S wz = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,hb =,S wz S wc1 Sor S wc,kroz ( S wz ) = (1 hb )kro,krwz ( S wz ) = hb krw,在地层的截面
34、上进行厚度的加权平均，得到平均的参数。S wz = hb (1 Sor ) + (1 hb ) S wc,hb =,S wz S wc1 Sor S wc,krwz ( S wz ) = hb krw ( S w ) + (1 hb )krw ( S w ),1Sor,Swc,krwz ( S wz ) = hb krwk roz ( S wz ) = hb kro ( S w ) + (1 hb )kro ( S w )kroz ( S wz ) = (1 hb )kro,)krw,厚度平均相对渗透率和厚度平均含水饱和度是线性关系。在稳定驱替条件下没有跃变前沿。,)kro,S wz S wc
35、1 Sor S wc1 Sor S wz1 Sor S wc,krwz ( S wz ) = (kroz ( S wz ) = (,本节的主要内容,1234,水平油藏的重力分异倾斜油藏的重力分异重力分异流动时的相对渗透率多层油藏动态预测,当油藏存在多层时动态如何计算？剖面压力均等模型K1,h1K2,h2K3,h3K4,h4K5,h5粘滞力远远大于毛管力和重力；纵向上的渗透发生在瞬间,完成；活塞式驱替,动态计算时，首先将地层按渗透率的大小进行排序，对于,不同时刻的参数 ，如渗透率，饱和度等采用厚度加权平均方,程求出。,K1,h1K2,h2K3,h3K4,h4K5,h5, k w dpw ,dz,
36、A ,dz +, k w dpw ko dpo ,dz,B ,K1,h1K2,h2K3,h3K4,h4K5,h5,AB,A,uwx dz + B uox dz,A uwx dz,f wz =,=,A, w dx w dx o dx ,每一层的生产压差相等，即任一剖面上压力梯度相等,w,A (k,f wz =,A (k w / w )S or dz/ w )Sor dz + B (ko / o )S wi dz,S wz, w,o,k j krwj,k j kroj, w, h, S, (1 S,k j krwj,K1,h1K2,h2K3,h3K4,h4K5,h5,AB,w,A (k,f wz
37、=,A (kw / w )Sor dz/ w )Sor dz + B (ko / o )S wi dz,oi,S wi dz,A, B, Sor )dz +h,A ( S,h j,f wz =,h jnj = m +1,mj =1,mj =1h j +,wj, h, j h j,S wz =,mj =1,nj = m +1,orj ) j h j +,h,j,j,nj =1, =, k h,1,M, h, h,j j,f wz =,nj = m +1,mj =1,mj =1k j h j + k j h j,j,jh,+ S wc,S wz =,mj =1,nj = m +1,(1 Sor )
38、,若各层油水相渗端点值相同、孔隙度相同：,第m1小层的前缘推进速度：,=,v swz ( m +1),qt f wz ( m +1) f wzmA S wz ( m +1) S wzm,fw,Swz,本节掌握内容,1 什么是毛管力重力垂向平衡，油水分布特征？,2 端点流度比？,3 了解水平油层重力分异条件下的油层动态计算方法。,4 掌握倾斜油藏重力分异条件下，稳定驱替的条件即影,响因素。,5 了解重力分异条件下的相对渗透率处理。,6 了解多层油藏的动态计算方法。,第二章 非混相驱替注水开发指标计算23 底水锥进,油井生产时的压力梯度使近井地带的油气界面降低，油水界面升高。油层之上较轻的气及油层
39、下面较重的水使流体梯度得以平衡。这些平衡力使油气及油水界面呈锥状分布。,油气界面油水界面,油气界面油水界面,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,23,底水锥进,影响流体在井底附近流动分布的三种基本力是：（1）毛细管力；（2）重力；（3）粘滞力。毛细管力对锥进的影响通常很小而被忽略不计。重力是垂向的，其影响随流体密度而变；粘滞力是与流体渗流有关的压力梯度。流体界面和射孔层段之间的重力和粘滞力处于平衡当井眼处动力（粘滞力）大于重力时，一个“锥进”就会最终突破井眼。,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,23,底水锥进,三个概念来阐述锥进的具体特征。（1）稳定锥进；（2）不稳定锥进；（3）临界产量如果
40、油井以定产量生产而且泄油区域内的压力梯度也保持稳定，就达到了稳定状态。此时，如果油井中动力（粘滞力）小于重力，那么已形成的气或水的锥进就不会到达井筒，锥进也不会前进或后退，形成一个稳定锥进。,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,23,底水锥进,如果井底流动压差足以克服重力作用，不稳定锥进就会继续推进，并最终突入井中。应注意：稳定锥进只是拟稳态的，因为整个油藏泄油体积内压力分布都在不断变化。如在衰竭式开采中，油水界面会逐渐推进，进入井的完井层段，增大了锥进发生的可能。临界生产速度是指在生产中保证锥进不进人井筒的极限产量，如果超过这个数值，相应井筒处的压力梯度会导致气或水锥进人井筒，在临界生产速度
41、下，气或水锥处于稳定,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,23,底水锥进,计算锥进的公式大致有以下三类。（1）临界产量公式；（2）突破时间预测：（3）突破后井的生产动态预测。上述公式可用于计算直井和水平井的锥进问题。,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,23,底水锥进,锥体上升的高度取决于由 ( w o )引起的重力与垂向压力梯度的平衡。当qo小于临界产量qoc，底水的锥体是稳定的。,2-3,底水锥进,一、临界产量的计算在锥体表面以下任意点（r，z）的势：,= 0, wz, w (r , z ) = 常数在锥体内，po = pw = p,由势的定义：,2-3,底水锥进,若流体不可压缩：, gz
42、,p o, o (r , z ) =, o = w =, gz gz,po0pw0,dpo odpw w, 为常数，且考虑毛管力0, o o (r , z ) + gz o = p, o ( o (r , z ) + gz ) = w ( w (r , z ) + gz ), o w,( , , ) ) ) o ( , z( , o r ),( ow rr zz +=gz gz =( w )r+ zgz ) gz w, gz,p w, w (r , z ) =, w w (r , z ) + gz w = p, o d o o, w dz, w, o, , o, d o , , o,2-3,底
43、水锥进, w (r , z ) =,( o (r , z ) + gz ) gz, o w,+,g g = 常数,= g + w g = 常数,d odz,= g w o,d odz,rre 处，油相中的势油水接触界面处的势,= g w o,= dz v, e ovhv,定义生产压差的势 常数, d o ,( )v =, ho, o,2-3,底水锥进, w o o,= = g dz v, e ovhv,定义生产压差的势 常数 (r , z ),zho,z D =,无因次高度, DVhDV,= , e ov hohv ,=, Dz D, o / z / ho,令 hDV = hV / ho,=
44、g w o, DVhDV,纵向上无因次势梯度, o , D,rDe ,qoc = 2 r ro wc o, rD, r ro, D,rDe , rD,qoc = 2gho ( w o ), D, rDe , rD,2-3,底水锥进,= g, DVhDV, w o ho o ,re dz,ho0,k k ( s )Bo o,临界产量：,kvkr,rho,令 rD =,10,dz D,qoc, rDe, o,kr kro ( swc )Bo o,= 2ho,hDV DV, o = g( w o )ho,因为：,无因次化：,10,2,dz D, rDe,kr kro ( swc ) hDVBo o
45、DV,qoc = 2gho (, w o ),10,dz D,hDV DV,(rDe , bD ) =, rDe,令,2,(rDe , bD ),kr kro ( swc )Bo o,bho,bD =,qoc = 2gho ( w o ),2-3,底水锥进,kr kro ( swc )Bo o,2如何确定：1、图版法：使用范围：,(rDe , bD ),5rDe800.1bD0.75rDe,bD,2-3,底水锥进,2,(rDe , bD ),kr kro ( swc )Bo o,qoc = 2gho (, w o ),如何确定：2、回归公式法,1B(bD ) + C (bD ) ln rDe,
46、( rDe , bD ) = A(bD ),其中系数：,2gho ( w o )kr,2gho ( w o )kr,二、预测底水锥进时间（1）水锥体突破完井段的时间；（2）当时间t突破时间，油井含水变化,hDV,H Dv,qo Bo o,2,=,t,g( w o )kV (1 + M )2oho,t D =,无因次突破高度：,(hDv ) BT = 1 bD = 1 b / ho,无因次突破时间：,t BT,g( w o )kV (1 + M )2oho,(t D ) BT =,tBT时无因次水锥高度：,2,( H Dv ) BT,(1 bD ),=,qo Bo o,(t D ) BT ( H
47、 Dv ) BT :,(t D ) BT,2,( H Dv ) BT 16 + 7( H Dv ) BT 3( H Dv ) BT4 7 2( H Dv ) BT,=, = 0.94 lg, f wc t, + 0.24,t/tBT,二、预测底水锥后含水变化f wc /( f wc )lim水锥突破后，油井以大于临界产量生产时，含水变化, 5.7, 5.7, 0.56,f wc = 1.0,tt BT, ( f wc ) t t BT,tt BT,f wc = 0,tt BT,当,当 0.56 ,当,第二章 非混相驱替注水开发指标计算,2-4,面积注水开发指标计算,1、精确解2、近似解,o (
48、log,+ 0.682, 0.798), w (log,+ 0.682, 0.798),一、 精确解,油水粘度相同，刚性驱替。（1）直线排状注水系统,i =,0.1178 KK ro ( S wc )hPa drw a,a,d,上式可以计算当初始注水和含水100%时的注水量，即产量。,i =,0.1178 KK rw ( Sor )hPa drw a,o (log,+ 0.682, 0.798),o (log, 0.2688),o (log, 0.2472),o (, 0.1183),2 + R, 0.1183) ,2 + R,(2)交错排状注水系统,i =,0.1178 KK ro ( S
49、wc )hPa drw a,(3)五点井网,0. 1178 KK ro ( S wc )hPdrw,i =,(4)反七点井网,0 .1571KK ro ( S wc )hPdrw,i =,(5)反九点井网,0.1178 KK ro ( S wc )hPic1 + R d)(logrw,i =,0.3012 + R,0.1178 KK ro ( S wc )hPis3 + R d)(logrw,i =,o (,角井,边井,二、近似解d,d,（1）见水前：三个阻力区间：注水井到油水前沿、油水前沿到排油坑道、排油坑道到生产井底注水井底到油水前沿的阻,力：,rfrw,ln, w2KhK rw (S w
50、m ),R1 =,油水前沿到排油坑道的阻,力：,drf,ln, o2KhK ro (S wc ),R2 =,排油坑道到生产井底的阻,ln,d2(m + 1)rw,力：R3 =,o 12KhK ro (S wc ) m,内部阻力, w K ro ( S wc ) r f d 1,o K rw ( S wm ), rw r f,2(m + 1)rw ,产量驱动力除以阻力,d ,qL =,ln,o ln + ln +,2KhK ro ( S wc )Phm,qLm,qo =,),rf,d,油水前沿的移动计算：q L dt = 2r f hdr f (S wf S wc (S wf S wc )oq
