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1、35 油气采收率的测算,油气采收率的测算,石油采收率是一个比较难于确定的参数，但它的重要性又是十分突出的：不能准确地预测已发现油气田的采收率，就等于不知道能够获得的开采量和经济效益，这显然关系到企业的生产运作和国民经济的总体安排。由此可见，油气采收率测算的极端重要性。,一、概述,1油气采收率概念采收率的中文含义是明确的，它是指“采获的比率”、“采收到的百分比”。许多行业都使用采收率这一概念。石油行业中所指的采收率当然是指石油或天然气的“采获比率”。它定义为：式中：为油藏的最终采油量；N 为油气地质储量,概述,采收率是油田开发的重要概念和主要开发指标。它鲜明地刻画出油田开发的水平和效益。油田开发
2、的主要目标就是获取尽可能高的油气采收率。2油气采收率的一般水平石油采收率一般在1045左右。其中注水开发油田高者在35-45%上下；中等者2535左右；差的1525或更低。,概述,不适宜注水的稀油油藏，除有较强的气顶驱者采收率较高，可达30上下以外，其采收率一般较低，多数在1020左右。一些非均质性特别严重的油藏，如火山岩油藏、变质岩油藏、泥质岩油藏等，其采收率一般都低，多数在815左右，即使注水也难以有效提高其采收率。,概述,注蒸汽开发的稠油油藏，由于开采手段的强烈和开发井距一般很小(稠油流动性差，井距不能大，一般100200m，稀油开发井距一般300500m)，采收率一般可达3555上下。
3、气藏天然气的采收率较高，好的可达8090，中等者6080，差的在60以下。这说明，石油的采收率一般不高，到开采结束时地下油层中仍有大量石油无法采出。,概述,3油气采收率的影响因素 石油开采是一个复杂的系统工程，制约和影响油气采收率的因素甚多，这些因素可以归为两个方面：地质因素和人为因素。它们的情况如下。(1)地质因素,概述,储层物性：国内外大量资料表明，储层渗透率高低对油气采收率影响很大。高渗透油藏采收率较高，低渗透油藏采收率很低。我国大港油田研究发现：原油地下粘度小于11mPa s，水驱控制储量高于70的油藏，油层渗透率的对数值与最终采收率有很好的线性关系，随渗透率的增加，采收率随之增加。,
4、概述,油层非均质性：研究表明，油层连续性和渗透率的空间变化性是影响注水波及体积的两个基本因素。油层连续性差、砂体分布局限的油层其井网控制程度必然较低，注水采收率不高；非均质性严重的油层，其注水波及体积和水驱效率都低，一些火山岩变质岩油藏和裂缝型碳酸盐岩油藏，都是由于裂缝发育，非均质性严重导致采收率严重偏低。我国油田开发实践表明，在其它条件相同的情况下，油层非均质性影响采收率在10以上。,概述,油层润湿性和粘土矿物敏感性：油层岩石的润湿性直接影响水驱油效率，多种资料表明，亲水油层采收率较亲油油层高10以上。粘土矿物的敏感性将严重影响注水开发过程中油层渗透率变化，从而影响注水开发效果和最终采收率。
5、,概述,原油粘度：原油粘度严重影响石油采收率，它直接影响原油的流动性和水驱效率。同为稀油(地下粘度小于100mPas)：高粘油(10020mPas)就比低粘油(5mpas以下)的采收率大约下降二成以上。,概述,油层厚度：油层厚度对油气采收率的影响是明显的，原因主要在于注入水的重力作用(油水密度差异明显)导致厚油层下部水洗较好而中、上部水洗差，从而导致厚油层剖面动用程度降低，最终采收率较薄油层为低。尤其渗透率剖面变化较大的厚油层，如正韵律厚油层的采收率一般要比反韵律厚油层低2-3成。,概述,(2)开发技术水平开发层系组合划分：在多油层条件下，恰当地划分组合开发层系，是获取良好开发效果的关键。一般
6、来说，开发层系划分越细，一套开发层系内的油层数越少，油层的剖面动用程度就越高，油气采收率也越高。但油田开发在获取较高采收率的同时，还要兼顾开发投入和经济效益，因此，开发层系也不能划得过细。,概述,井网井距适应性：开发选用的井网井距是否适合油藏的地质条件，是获取高的采收率和好的经济效益的又一关键。一般来说，井距越小，油层平面动用程度越高，油气采收率也越高。但油田开发必须兼顾开发投入和经济效益，因此，就有一个合理井距和井网井距适应性的问题。,概述,开发战略与策略：开发战略与策略是否适合其地质条件，是否合理科学，是该油藏开发成败的又一关键。比如，注水时机的选择、注采强度的设计、调水配注的合理性、采油
7、速度设计、压力水平的保持、开发调整的设计与实施情况、剩余油研究与提高采收率工作的水平等，都是严重影响最终采收率的重要因素。,概述,技术工艺措施水平：油水井注采措施的合理性，所采用的技术工艺水平，也是影响油气采收率的重要因素。如油井投产时的压裂酸化措施、注水井投注措施，油水井在生产过程中的压裂、酸化、转抽、检泵、增产、增注措施，以及抽油技术、堵水技术等等。这些技术工艺措施的合理性与成功率，都会影响油气的采收率。,二、原油采收率的测算方法,原油采收率是计算可采储量的一项必不可少的参数，然而也是较难确定的参数，需要用多种不同的方法进行测算，然后通过分析比较选定较为合理的原油采收率值。常用的采收率测算
8、方法有：驱动类型估算法、经验公式法、岩心分析法、产量预测法、驱替特征曲线法和类比法。,原油采收率的测算方法,1根据油藏驱动类型估算采收率 杨通佑等在石油及天然气储量计算方法(石油工业出版社，1990)一书中认为：国内外不同驱动类型油藏原油最终采收率经验值为：水压驱动 30-50；气顶驱动 2040；溶解气驱 1020；重力驱动 10-20。,原油采收率的测算方法,他们认为：在勘探阶段，资料很少的情况下，根据油藏的地质条件和原油性质，以及油藏驱动类型，在上述经验值范围内，确定采收率估计值。我们通过实践检验认为，上述方法实在太粗，问题太大，不宜采用。其问题表现在：,原油采收率的测算方法,重力驱动几
9、乎不可能取得高达10甚至5以上的采收率；一些稠油油藏依靠原始能量进行冷抽时，可能取得百分之几甚至10左右的采收率，但主要贡献是弹性能量和溶解气能量，重力在其中的作用十分有限。,原油采收率的测算方法,水压驱动、气顶驱动和溶解气驱油藏的采收率同样受很多因素影响，其采收率大大低于上述数值的油藏实例也不是少数。国内注水采收率低于30的油藏已有不少，溶解气驱采收率低于10的也非个别。故此，上述数值仅供参考。,原油采收率的测算方法,2相关经验公式法 收集开发结束或临近结束的各类油田的实际采收率资料，分别对主要油藏类型研究影响采收率的各项因素，选择其中的主要影响因素研究其对采收率的影响程度，据此回归建立具有
10、统计规律的数学关系式，就成为测算油气采收率的经验公式。自上世纪50年代以来，国内外学者都根据各自收集的资料陆续建立了不少的经验公式，对油气采收率的测算起到重要的作用。,原油采收率的测算方法,(1)我国的经验公式 1)童宪章公式 1978年，我国学者童宪章根据实际油田开发资料的研究和统计理论，推导出有关水驱曲线的规律，并进而将水驱曲线的关系式和油藏流体性质、油层物性联系起来，推导出确定水驱油藏原油采收率的经验公式如下：,原油采收率的测算方法,式中：-油的相对渗透率，小数-水的相对渗透率，小数-地层原油粘度，mpas-地层水粘度，mpas。,原油采收率的测算方法,上式的优点是简单，而且易于理解。式
11、中两个主要因素，一是油水粘度比，很容易测定；另一个因素是油、水相对渗透率比值，可以根据相对渗透率曲线求得。、2)国家储办公式 1985年我国石油专业储量委员会，利用美国和前苏联公布的109个油藏和我国114个水驱砂岩油藏资料进行了多元回归分析，发现影响采收率的主要因素有两个：油层渗透率和原油地下粘度，回归得出相关经验公式；如下：,原油采收率的测算方法,为了检验国内外相关经验公式对我国油田的适用性，选择了我国开发时间较长且资料比较多的23个油田进行测算和比较，发现美国和前苏联的经验公式的计算结果普遍偏高，而我国的上述经验公式的计算结果与各油田标定的采收率值吻合较好。,原油采收率的测算方法,3、岩
12、心实验确定采收率用岩心实验确定石油采收率，有三种方法。第一种是用岩心进行水驱油试验确定出驱油效率，再应用油田实际资料确定注水波及系数，由此计算出油藏注水采收率；第二种是应用常规取心分析确定水驱采收率；第三种是钻取注水开发到中、后期油层的实际岩心，分析其残余油饱和度，由此确定油田注水采收率。,原油采收率的测算方法,(1)岩心水驻油实验法 用岩心进行室内水驱油实验，是测定油藏水驱油效率的基本方法之一。实验中可直接采用从油层中取出的岩心做实验，也可以用人造岩心做实验。实验的步骤如下：选取油层有代表性的岩心样品，洗净烘干，测定其孔隙度与渗透率。,原油采收率的测算方法,将洗净烘干的岩样饱和地层水，计量进
13、入岩心中的水量；然后用真实原油(或模拟油)进行油驱水，直到驱出的液体己不含水，即岩心中已无可动水，计量存留在岩样中的油量和驱出的水量，从而在岩心中建立起束缚水饱和度与原始含油饱和度。这时岩样中的束缚水饱和度 为：,原油采收率的测算方法,公式中：-束缚水饱和度，小数；-岩心中饱和的总水量，-从岩心中驱出的水量，,原油采收率的测算方法,对上述岩样进行水驱油实验，直到洗出的液体己不含油，即岩样中已无可动油时结束。计量驱出的油量后，实验结束。水驱效率计算：应用上述实验取得的数据，可以计算出该岩心样品的水驱油效率。计算方法如下：,原油采收率的测算方法,在水驱油结束以后，该岩心样品中的残余油饱和度 为：该
14、岩心样品的水驱油效率()为：公式中：-水驱油效率，小数；-驱出的油量，-岩样中的总油量，,原油采收率的测算方法,水驱采收率：水驱油实验计算出的水驱油效率，一般高达6080左右，实际油藏的水驱采收率远低于这一数值。原因主要有两点：一是该实验是在室内对岩心进行充分水洗后得出的数据，实验水洗的用水量数十倍于该岩样的孔隙体积，而实际油藏注水远低于这一注水量倍数。二是由于实际油藏的井距远大于实验岩心尺寸，岩心室内水洗的波及体积可达100，而实际油藏注水波及体积不可能达到100。,原油采收率的测算方法,实际油藏的采收率可按下式计算：式中：-采收率，小数；-体积波及系数，小数；-面积波及系数，小数；-厚度波
15、及系数，小数。,原油采收率的测算方法,一般而论，实际油藏注水开发的平面波及系数一般只有0.80.9左右，其厚度波及系数一般只在0.7左右。因此，如果某实际油藏的岩心水驱油效率为0.7，则其注水开发的最终采收率仅为：可见，依据岩心水驱油实验可以大体确定储层的注水采收率。,原油采收率的测算方法,(2)分析常规岩心残余油饱和度法 取心过程中，钻井液对岩心的冲洗作用，与注水开发油田时注入水的驱油过程相似。可以认为钻井液冲洗后的岩心残余油饱和度，与水驱后油藏的残余油饱和度相当。因此只需要分析常规取心的残余油饱和度就能求出油藏注水开发时的驱油效率。即,原油采收率的测算方法,式中：-校正系数，其余符号同前。
16、原始含油饱和度的求取我们在前面已有叙述。残余油饱和度的测定方法通常有蒸馏法、色谱法和干馏法。由于岩心从井底取到地面时压力降低，残余油中的气体分离出来，相当于溶解气驱油，使地面岩心分析的残余油饱和度减小，所以应进行校正，一般为0.020.03。上述方法求得的驱油效率乘以注水波及系数，即为水驱采收率。,原油采收率的测算方法,用分析常规岩心的残余油含量来测定水驱油效率从而确定采收率，虽简便易行，但是实际上，取心过程与水驱油过程毕竟差别很大，用这样的方法求得的水驱采收率往往误差很大，只能在勘探阶段作为一种粗略的估计方法使用。,原油采收率的测算方法,(3)检查井密闭取心确定采收率 在老油田开发井网中选择
17、有代表性的部位钻检查井，在油层部位进行密闭取心并速送室内进行分析化验，测取岩心含油饱和度 此即地下油层真实的水洗后的剩余油饱和度，据此可以计算出油藏的最终采收率。即,原油采收率的测算方法,4产量递减法预测采收率 不同驱动类型的油、气田在其开发的整个过程中，其产量随开采时间或采出程度的变化，都会在达到高峰期以后进入一个漫长的产量递减阶段。当油、气田进入产量递减阶段以后，如果将产量和相应的时间数据绘制成关系曲线，此曲线便称为产量递减曲线。外推产量递减曲线以计算井或油藏未来的产油量和最大的累积产油量，就可获得最终产油量和采收率，此即产量递减法预测采收率。,原油采收率的测算方法,(1)递减率，当油、气
18、田进入递减阶段之后，它的产量将按照一定的规律随时间而连续递减。产量递减的大小或快慢，通常采用一个叫做递减率的参数来表示。所谓递减率，是指在单位时间内产量递减的比率，一般用百分数表示。计算公式为：,原油采收率的测算方法,公式中：-油井产量递减率，-分别为不同的时间，分别为与 相对应的油井产量上式可改写成微分形式：以上微分公式清楚地表明，递减率 是产量的自然对数对时间关系曲线的斜率。,原油采收率的测算方法,(2)油井产量递减曲线的类型油井产量递减有三种类型：即指数曲线型、双曲线型和调和曲线型。指数曲线型和双曲线型较普遍，而调和曲线型则比较少见。人们可以根据产量递减率来判断油井的产量递减类型。下面简
19、单地介绍指数曲线型。,原油采收率的测算方法,指数型递减又称定值百分比型递减，其递减方程式中的递减率 不随时间发生变化，即 为常数。由此我们可以得出以下结论：产量的自然对数与时间呈直线关系，则是这条直线的斜率，如下图所示。,图3-5-1指数型产量递减曲线,原油采收率的测算方法,由上图我们还可以来计算一口油井未来某一时间 的产量，或者已知该井的经济极限产量，就可以预测油井与之相对应的生产时间，即油井的生产寿命。,原油采收率的测算方法,如果一口油井从某一时间到另一时间，其产量递减遵循定值百分比递减时，则可根据以下方程式推导出相应时期的累积产油量，即 下图为根据递减规律预测油井累计产油量的示意图，根据
20、示意图我们可以得知：如果，把油井的合理经济极限产量定为，将图中之直线外推至 处，所得累计产油量 便为油井的可采储量。,图3-5-2根据递减规律预测累计产油量,原油采收率的测算方法,利用油井产量递减曲线可以预测一口油井在未来的产量、累积产油量、油井的生产寿命以及一口井的可采储量等。它的应用范围较广，既可以计算单井的储量，又可以用来计算一块开发面积上的储量；既可以适用于水驱油藏，又可以适用溶解气驱油藏，产量递减法一般是在油田开发中期，当油田产量已经开始递减，已有一定的采出程度(比如15)时采用。与前述的计算油、气储量方法比较，产量递减曲线法的精度和可靠性较差，但仍不失其参考价值。,原油采收率的测算
21、方法,5驱替特征曲线法美国的Wright(1958)、前苏联的MaKcmton(1959)在上世纪50年代末就发现水驱油田的累积产油量和累积产水量在半对数坐标上呈现比较明显的直线关系。我国童宪章、陈元千等也进行过专门的研究并有大量文章著作发表。近20年来，该方法已成为测算注水开发油田水驱动用储量的主流方法。,原油采收率的测算方法,该方法认为在油藏注水开发期间，其累积采油量 与累积产水量 之间存在下述统计关系：公式中：-常数，上式两端取对数可得：在以 为纵坐标，为横坐标的直角坐标系中，上式为一直线，其中 为直线的斜率，为直线的截距；如下图所示：,图3-5-3 水驱特征曲线,原油采收率的测算方法,
22、上图就是驱替特征曲线或水驱特征曲线。值的物理意义是采出单位油量的同时所采出的水量的对数值，它主要受地质以及开发方案部署等因素的影响，值越小，说明开发效果越好。值的物理意义则为累积采油量与累积采水量的对数之差，值除了受 值影响外，还受注水时间开始的早晚、油水粘度比的大小等因素的影响。无水采收率越大，油水粘度比越小，则值也就越小，这意味着初期开发效果较好。,原油采收率的测算方法,如果已知在经济上合理的极限含水率，便可由公式求得最终累积采油量，即油藏的可采储量。,原油采收率的测算方法,假设，经济上合理的极限含水率=0.95，则由上述公式得 从水驱特征曲线图中获得 值后，代入上式便很容易地求出油藏的可
23、采储量。,原油采收率的测算方法,应用驱替特征曲线法需要满足两个条件：一是要求油藏已全面进入水驱开发阶段，平面上绝大多数采油井都已见水、含水；二是整个油藏的综合含水要达到一定的高度，一般认为，油藏综合含水越高，其累积采油量与累积产水量的规律就越明显，含水应达到50以上才有较好的线性关系；如果含水低于40，则累积采油量与累积产水量的线性规律不明显。,原油采收率的测算方法,6类比法确定原油采收率 如果油藏储集层类型相同、储集层物性及其它油藏特征相近、开发方式与井网井距也接近，则这样的油藏其采收率应该比较接近。这就是类比法确定原油采收率的依据。在使用类比法确定原油采收率时，建议采用以下工作步骤：,原油
24、采收率的测算方法,广泛调研国内外同类型油藏的地质开发情况，从中选出最接近本油藏的一个或几个油藏作为类比对象。详细研究解剖类比油藏和本油藏的地质特征、储集层特征、油藏特征、开发设计、钻完井工艺、投产投注措施、开发管理和开发控制措施，并列表比较它们的相同点和不同点，对不同点要评价优劣程度并估计出对最终采收率的影响(增减)程度(表3-5-1)。,表3-5-1类比法确定油藏采收率分项比较表,三、天然气采收率测算方法,天然气采收率测算有与原油采收率测算相似的方法，也有其特有的方法。一般多用类比法和废弃压力法来确定天然气采收率。1根据气藏类型类比确定采收率 对尚未投入开发的气藏和开采时间不长、采出程度较低
25、的气藏，可以根据气藏储集层物性、边底水活跃程度等情况，参考表3-5-2中的推荐值来确定气藏采收率。,表3-5-2气藏类型与采收率关系,(据天然气储量规范修订稿，1994),天然气采收率测算方法,2、根据废弃条件计算采收率所谓废弃条件，就是气藏终止开采时的基本状况。气藏的废弃条件主要包括废弃产量和废弃压力两个参数。在当前技术经济条件下，当生产天然气的经营成本大于销售净收入时，气藏即无工业开采价值，此时的产量就为经济极限产量。当气藏产量递减到等于经济极限产量时的压力即是气藏的废弃压力。,天然气采收率测算方法,在自喷开采时，气藏产量在经济极限产量以上时，以井口流动压力等于输出压力为条件计算废弃地层压力；在增压开采时，气藏产量在经济极限产量以上时，以井口流动压力等于增压机入口压力为条件计算废弃压力。确定废弃压力以后，就可以应用相关公式计算该气藏的天然气可采储量。,
