海洋油气工程课程设计注水开发油田储采比变化特征的研究.doc

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1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 海洋油气工程课程设计 题 目 注水开发油田储采比变化特征的研究 院 系 石油工程学院 专业班级 海油12-1班 学生姓名 学生学号 指导教师 2015年7月24日东北石油大学课程设计任务书 课程 课程设计 题目 注水开发油田储采比变化特征研究 专业 海洋油气工程 姓名 学号 120402140127 1、主要内容 （1）假设产量上升阶段产量变化符合指数关系，推导产量上升阶段储采比与产量之间的 关系； （2）推导稳产阶段储采比与开发时间的关系； （3）假设油田产量递减符合双曲递减，推导递减阶段储采比与产量之间的关系； （4）假设油田产量可由威布尔预测模

2、型给出，推导全程储采比与开发时间的关系； （5）根据给定的可采储量和产量历史数据，计算不同时刻累积产量和储采比，并绘制产量、累积产量和储采比随时间的变化曲线； （6）根据(5)中计算结果数据，编制计算机程序，进行线性回归，得到产量递减阶段的递减指数、威布尔预测模型中各参数和可采储量及(1)-(4)中各关系式的系数，并根据(1)中的直线截距计算可采储量； （7）绘制产量上升阶段储采比与时间的关系曲线； （8）绘制稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线； （9）绘制递减阶段储采比与产量的关系曲线； （10）绘制全程储采比与开发时间的关系曲线。 （11）对比两种方法计算得到的可采储量与给定可采储量。 2

3、、基本要求 （1）基础数据：某油田或区块的可采储量和产量历史数据。 （2）设计要求：该专题设计最终要求是学生通过自选上述基础数据，利用所学知识完成 规定设计内容，编制相应软件，并提交规范设计报告。 3、主要参考资料 1 陈元千. 双曲线递减的简化及确定可采储量的截距法.天然气工业J，1994，14(4)：32-37； 2 陈元千，赵庆飞. 油气田储采比变化关系的研究. 断块油气田J，1999，6(6)：23-26； 3 陈元千，胡建国. 预测油气田产量和可采储量weibull模型. 新疆石油地质J，1995，16(3)：250-255； 4 陈元千. 油田可采储量计算方法. 新疆石油地质J，2

4、000，21(2)：130-137： 5 陈元千. 油气藏工程实践.石油工业出版社M，2005.11； 完成期限 2015年7月6日2015年7月24日 指导教师 专业负责人 2015年 7月6日 目 录1 前 言11.1设计目的和意义11.2设计要求11.3设计内容11.4 设计方法22 基础数据33 基本理论53.1储采比与油田开发模式53.2产量上升阶段储采比变化特征53.3稳产阶段储采比变化特征63.4递减阶段储采比变化关系63.5全程储采比变化关系73.6确定和常数方法84 程序设计框图94.1计算机程序框图95 设计结果及分析135.1计算过程及绘图135.2 计算结果分析215.

5、3 计算结果的讨论226 认识与结论237 参考文献24附录：计算机程序与结果251.计算机代码252程序运行界面51东北石油大学课程设计成绩评价表551 前 言1.1设计目的和意义 储采比是油田开发的重要指标，它不仅直接反映了油田的开发程度，而且与油田的稳产形式密切相关。因此本次课程设计运用指数模型、双曲线模型和威布尔模型，对于注水开发油田的产量上升阶段提出了储采比与产量的关系、稳产阶段储采比与时间的关系、递减阶段储采比与产量关系和全程储采比与时间的关系。并通过实例运用此方法和验证此方法的有效性。本课题的目的是让学生通过自选一组实验数据，利用所学专业知识，在指导教师的指导下独立完成对某一油田

6、或区块不同开发阶段储采比变化规律1.2设计要求本课题设计最终要求是，学生通过自选上述实验基础数据，利用所学只是完成规定设计内容，编制相应软件，并提交相应规范设计报告。根据(5)中计算结果数据，编制计算机程序，进行线性回归，得到产量递减阶段的递减指数、威布尔预测模型中各参数和可采储量及(1)(4)中各关系式的系数，并根据(1)中的直线截距计算可采储量；1.3设计内容1、假设产量上升阶段产量变化符合指数关系，推导产量上升阶段储采比与产量之间的关系；2、推导稳产阶段储采比与开发时间的关系；3、假设油田产量递减符合双曲递减，推导递减阶段储采比与产量之间的关系；4、假设油田产量可由威布尔预测模型给出，推

7、导全程储采比与开发时间的关系；5、根据给定的可采储量和产量历史数据，计算不同时刻累积产量和储采比，并绘制产量、累积产量和储采比随时间的变化曲线；6、根据5中计算结果数据，编制计算机程序，进行线性回归，得到产量递减阶段的递减指数、威布尔预测模型中各参数和可采储量及1-4中各关系式的系数，并根据1中的直线截距计算可采储量；7、绘制产量上升阶段储采比与产量的关系曲线；8、绘制稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线；9、绘制递减阶段储采比与产量的关系曲线；10、绘制全程储采比与开发时间的关系曲线；11、对比两种方法计算得到的可采储量与给定可采储量。1.4 设计方法根据老师给出的时间和年产量的基础数据，编制

8、计算机程序计算累积产量、储采比，计算各个阶段所需数据并进行线性回归，求出相关参数。最后对储采比和可采储量预测。设计报告具体内容如下：目录、前言、基础数据、基本理论、设计结果及分析、认识或结论、参考文献。2 基础数据某油田的产量历史数据，见表2-1。表2-1 某油田产量历史数据油田可采储量（万吨）172968.2序号年年产量（万吨）序号年年产量（万吨）11933113.72519576044.621934318.72619585860.331935571.92719595726.041936863.82819605559.7519371186.22919615364.9619381532.330

9、19625145.2719391896.13119634904.4819402272.03219644646.6919412654.43319654375.81019423037.83419664096.11119433417.13519673811.31219443786.93619683525.01319454142.23719693240.81419464478.33819702961.71519474790.53919712690.41619485074.84019722429.31719495327.54119732180.41819505545.44219741945.219195

10、15725.94319751725.02019525867.14419761520.42119536044.645 19771331.9续表2219546044.64619781159.72319556044.64719791003.62419566044.63 基本理论3.1储采比与油田开发模式 储采比定义为某年的剩余可采储量与当年年产量之比。它是油气田开发的一个敏感指标。油气田的开发形势与储采比密切相关。油田开发模式是指油田从投产到开发结束，油田产量随时间变化全过程的态势。3.2产量上升阶段储采比变化特征若产量上升阶段的产量随时间的关系符合如下指数递减关系： 则产量上升阶段的累积产量可表示

11、为： 将（3-1）式代入（3-2）式得： 将（3-3）式代入储采比的定义式中得到下式： 对于产量上升阶段，因此有： 对（3-5）式两边取常用对数得： 则（3-6）式可改写为： 其中：。3.3稳产阶段储采比变化特征在稳产阶段某一开发时间的储采比表示为： 在稳产阶段某一开发时间的累积产量可表示为： 将（3-9）式代入（3-8）式可得，在稳产阶段储采比与开发时间的关系式为： 则（3.2.3）式可写成： 其中：。3.4递减阶段储采比变化关系进入递减阶段之后的储采比可表示为： 进入递减阶段累积产量与产量之间的关系如下： 则（3-13）式可以简化为： 其中：。将（3-14）式代入（3-12）式可得： 由于

12、（3-14）式可知： 注水开发油田的可采储量可表示为： 由（3-16）式和（3-17）式可得： 将（3-18）式代入（3-15）式可得： 将（3-19）式两边取常用对数得： 则（3-20）式可改写为： 其中：。3.5全程储采比变化关系假设全程产量、累积产量、和可采储量随时间的关系可由威布尔预测模型表示： 将（3-22）、（3-23）、（3-24）式代入储采比的定义式中得到下式： 将（3-25）式两边取常用对数得： 则（3-26）式可简化为： 其中：。3.6确定和常数方法由产量随时间的关系可由威布尔预测模型表示： 将（3-28）式改写成： 将（3-29）式等号两端取常用对数得： 则（3-30）式

13、可简化为： 其中：那么： 根据油田开发的实际产量和相应的时间的数据，给出不同的值，利用（3-31）式进行线性迭代试差，能得到相关系数最高的值，即为所求的值。由线性回归得到直线的斜率和截距值后，再由（3-32）式和（3-33）式求出和的数值。4 程序设计框图4.1计算机程序框图输入x和y值分别计算计算计算直线的斜率计算直线的截距计算线性相关系数输出拟合公式开始结束1、最小二乘法程序设计框图，见图4-1。图4-1 最小二乘法程序设计框图2、产量上升阶段程序设计框图，如图4-2所示开始输入产量上升阶段起始点计算调用最小二乘法进行直线拟合绘出散点图和拟合直线图利用直线截距求出可采储量结束图4-2 产量

14、上升阶段程序设计框图3、稳产阶段程序设计框图，如图4-3所示开始输入稳产阶段起始点调用最小二乘法进行直线拟合绘出散点图和拟合直线图结束图4-3 稳产阶段程序设计框4、递减阶段程序设计框图，如图4-4所示。开始输入产量递减阶段起始点计算调用最小二乘法进行直线拟合绘出散点图和拟合直线图利用直线斜率求出递减指数n结束图4-4 递减阶段程序设计框图5、全程程序设计框图，如图4-5所示。开始输入全程起始点计算调用最小二乘法进行直线拟合绘出散点图和拟合直线图利用直线斜率求出b值输入b值调用最小二乘法进行直线拟合绘出散点图和拟合直线图利用直线截距与斜率求出值结束相关度好不好否是图4-5 全程程序设计框图5

15、设计结果及分析5.1计算过程及绘图1、 利用已知数据求得累积产量和储采比，见表5-1。表5-1累计产量和储采比可采储量（万吨）172968.2序号年年产量（万吨）Np（万吨）w11933113.7113.71477.36068421934318.7432.4541.363351131935571.91004.3300.682986541936863.81868.1198.0745543519371186.23054.3143.23942619381532.34586.6109.8859884719391896.16482.787.80243658819402272.08754.772.2756

16、162919412654.411409.160.863396621019423037.814446.952.181842121119433417.11786445.389628631219443786.921650.939.957220951319454142.225793.135.529863361419464478.330271.431.863318671519474790.535061.928.786765471619485074.840136.726.174075831719495327.545464.223.932557481819505545.451009.621.99215566

17、1919515725.956735.520.298887512019525867.162602.618.81036628 续表2119536044.668647.217.257998882219546044.674691.816.257998882319556044.680736.415.257998882419566044.68678114.257998882519576044.692825.613.257998882619585860.398685.912.674948382719595726.0104411.911.972231922819605559.7109971.611.33034

18、1572919615364.9115336.510.741747283019625145.2120481.710.200419813119634904.4125386.19.7012478593219644646.6130032.79.2394869373319654375.8134408.58.8112802233419664096.1138504.68.4129537853519673811.3142315.98.0416130983619683525.0145840.97.6947517733719693240.8149081.77.3695383863819702961.7152043

19、.47.0640172873919712690.4154733.86.7763529594019722429.3157163.16.5046721284119732180.4159343.56.2472023484219741945.2161288.76.002570434319751725.0163013.75.7688115944419761520.4164534.15.5451197054519771331.91658665.3299046474619781159.7167025.75.121324484719791003.6168029.34.9178955762、 绘制产量、累积产量

20、和储采比随时间的变化曲线：图5-1 产量与时间关系曲线图5-2 累积产量和时间的关系曲线图5-3 储采比和时间的关系曲线3.产量上升阶段储采比与产量的关系曲线，如图5-4所示。图5-4 产量上升阶段储采比与产量的关系曲线4、稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线，如图5-5所示。图5-5 稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线5、递减阶段储采比与产量的关系曲线，如图5-6所示。图5-6 递减阶段储采比与产量的关系曲线6、全程储采比与开发时间的关系曲线，如图5-7所示。图5-7 全程储采比与开发时间的关系曲线7、求威布尔模型中的和的值关系曲线，如图5-8所示。图5-8 求威布尔模型中的和的值关系曲线8、

21、产量上升阶段储采比与产量的变化曲线，如图5-9所示。图5-9 产量上升阶段储采比与产量的变化曲线9、稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线，如图5-10所示。图5-10 稳产阶段储采比与开发时间的关系曲线10、递减阶段储采比与产量的关系曲线，如图5-11所示。图5-11 递减阶段储采比与产量的关系曲线11、全程储采比与开发时间的关系曲线，如图5-12所示。图5-12 全程储采比与开发时间的关系曲线5.2 计算结果分析1、产量上升阶段：产量上升阶段储采比和产量呈现双对数的直线关系，直线关系式为。符合其理论直线关系为。2、稳产阶段：稳产阶段储采比与时间呈直线递减关系，直线关系式为。其理论直线关系为，经

22、对比可知理论描述的稳产阶段储采比的变化特征较为合理。3、递减阶段：递减阶段储采比和产量呈现双对数的直线关系，直线关系式为，利用直线斜率可求得递减指数。其理论直线关系为，经对比可知理论描述的递减阶段储采比的变化关系较为合理。并由此推断得的递减指数应为正确值。4、全程：全程储采比和时间呈双对数的直线关系，直线关系式可表示为。其理论直线关系为经对比可知理论描述的全程储采比的变化规律合理有效。5、求威布尔模型中的和的值，及利用和的值求得可采储量值。直线关系为：。根据拟合的直线的截距和斜率可求出：由于，将和的值代入求可采储量公式得可采储量为： (104t)由威布尔模型预测可采储量值：(104t)，实际给

23、的已知(104t)，相对误差为1.02%，这说明威布尔模型预测可采储量是有效的。5.3 计算结果的讨论根据各阶段用实际数据的拟合的直线关系与相应的理论关系式进行对比分析，可知各阶段描述的储采比与时间的变化关系合理有效。威布尔预测模型预测注水开发油田可采储量与实际值相当误差较小，说明此法预测的可采储量较为准确。威布尔预测模型能很好的预测注水开发油田产量、累积产量、可采储量、储采比随时间的变化关系，但是不能预测油田的含水率、产水量、产液量及累积产水量和累积产液量，而这些开发指标却是水驱开发油田所需要预测的。乙型水驱曲线法是油藏工程中重要的预测方法，但它只能预测累积产水量和累积产油量之间的关系，却不

24、能预测开发指标与时间的关系，而油田开发指标的预测，都离不开与时间的关系。因此如果将两者结合起来进行预测，不仅可以完善各种的理论，而且更有利于预测出更多的油田开发的相关参数。因此我们应该用威布尔模型和乙型水驱曲线联解来预测油田开发指标。6 认识与结论1、产量上升阶段：产量上升阶段储采比和产量呈现双对数的直线关系。2、稳产阶段：稳产阶段储采比与时间呈直线递减关系。3、递减阶段：递减阶段储采比和产量呈现双对数的直线关系。4、全程：全程储采比和时间呈双对数的直线关系。5、威布尔模型预测可采储量NR值：由威布尔模型预测可采储量值：NR=174737.11 (104t )，实际给的已知，NR=172968

25、.2 (104t )，相对误差为1.02 %，这说明威布尔模型预测可采储量有效。7 参考文献1. 陈元千，双曲线递减的简化及确定可采储量的截距法，天然气工业J，1994.14（4），32-37;2. 陈元千，赵庆飞，油气田储采比变化关系的研究，断块油气田J，1999.6（6），23-26；3. 陈元千，胡建国，预测油气田产量和可采储量威布尔模型，新疆石油地质，1995.16（3），250-255；4. 陈元千，油田可采储量计算方法，新疆石油地质J，2000.12（2），130-137；5. 陈元千，油气藏工程实践，石油工业出版社M,2005.11;附录：计算机程序与结果1.计算机代码Form1

26、代码：Dim t() As Single, nian() As Single, Q() As Single, NP() As Single, w() As SingleDim A As Single, B As Single, QS As Single, QAa As SingleDim xx As String, yy As StringDim XMAX As Single, YMAX As SingleDim XMIN As Single, YMIN As SingleDim x() As Single, y() As SingleSub ercheng(x() As Single, y(

27、) As Single, m As Integer, n As Integer) 定义最小二乘法过程进行线性拟合 Dim i As Integer, R As Single Dim ER() As Single ReDim ER(5, m - 1 To n) XMAX = x(m): YMAX = y(m) 求出横坐标和纵坐标的最大，最小值。画图使用XMIN = x(m): YMIN = y(m) For i = m To n If XMAX x(i) Then XMAX = x(i) If YMAX x(i) Then XMIN = x(i) If YMIN y(i) Then YMIN =

28、 y(i) Next i For i = m To n ER(1, i) = x(i) ER(2, i) = y(i) ER(3, i) = ER(1, i) * ER(2, i) ER(4, i) = ER(1, i) 2 ER(5, i) = ER(2, i) 2 Print xx; (; i; ) =; Format(ER(1, i), 0.00), yy; (; i; ) = ; Format(ER(2, i), 0.00) If i = 47 Then CurrentX = Form1.Width / 2 CurrentY = 0 ElseIf i 47 Then CurrentX

29、= Form1.Width / 2 End If ER(1, m - 1) = ER(1, m - 1) + ER(1, i) ER(2, m - 1) = ER(2, m - 1) + ER(2, i) ER(3, m - 1) = ER(3, m - 1) + ER(3, i) ER(4, m - 1) = ER(4, m - 1) + ER(4, i) ER(5, m - 1) = ER(5, m - 1) + ER(5, i) Next i ER(1, m - 1) = ER(1, m - 1) / (n - m + 1) ER(2, m - 1) = ER(2, m - 1) / (

30、n - m + 1) R = (ER(3, m - 1) - (n - m + 1) * ER(1, m - 1) * ER(2, m - 1) / _ Sqr(ER(4, m - 1) - (n - m + 1) * ER(1, m - 1) 2) * (ER(5, m - 1) - (n - m + 1) * ER(2, m - 1) 2) A = (n - m + 1) * ER(1, m - 1) * ER(2, m - 1) - ER(3, m - 1) / (n - m + 1) * ER(1, m - 1) 2 - ER(4, m - 1) B = ER(2, m - 1) -

31、A * ER(1, m - 1) If i 47 Then Picture2.Print 拟合公式为： 输出拟合公式和相关性系数 If A = 1 Then Picture2.Print yy; =; xx Else Picture2.Print yy; =; Format(A, 0.000000); xx; End If If B 0 Then Picture2.Print +; Format(B, 0.0000) ElseIf B 0 Then Print +; Format(B, 0.0000) ElseIf B 1 ThenReDim t(m), nian(m), Q(m), NP(m

32、), w(m) Open E:数据34.txt For Input As #1 j = 0 Do While Not EOF(1) j = j + 1 ReDim Preserve t(j), Q(j), nian(j) Input #1, t(j), nian(j), Q(j) Loop Close #1 For i = 1 To m NP(i) = NP(i - 1) + Q(i) w(i) = (YZNR - NP(i) / Q(i) Print t(i), nian(i), Q(i), Format(NP(i), 0.0), Format(w(i), 0.0) If i = 45 Th

33、en 换列输出 CurrentX = Form1.Width / 2 CurrentY = 0 ElseIf i 45 Then CurrentX = Form1.Width / 2 End IfNext i Else Print 输入已知数据的个数必须大于一 End If Command2.Enabled = True 控制按钮可用性 Command3.Enabled = True Command4.Enabled = True Command5.Enabled = TrueEnd SubPrivate Sub Command2_Click() 产量上升阶段 Dim NR As Single

34、 Dim m As Integer, n As Integer Form1.Cls Picture1.Visible = True Print xx = lgQyy = lgw m = InputBox(输入数据的起点, 上升阶段, 1) 输入数据起点和终点 n = InputBox(输入数据的终点, 上升阶段, 21) ReDim x(m To n), y(m To n) For i = m To n x(i) = Log(Q(i) / Log(10) y(i) = Log(w(i) / Log(10) Next i Call ercheng(x(), y(), m, n) 调用最小二乘法过程 Picture1.Cls 绘图 Picture1.Scale (-2, Int(YMAX) + 2)-(Int(XMAX) + 2, -2) 定义坐标系 Picture1.DrawWidth = 2 Picture1.Line (0, 0)-(0, Int(YMAX + 1) 画横坐标 Picture1.Line (0, 0)-(Int(XMAX + 1), 0) 画纵坐标 Picture1.CurrentX = (Int(XMAX) + 1.5): Picture1.CurrentY = -0.5: Picture