Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程理论推导

为了揭示Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程的渗流特征,选取特殊的油相相渗关系式,按照Arps产量递减方程理论,推导出了Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程及其对应水相相渗关系式。研究结果表明,在注水保持地层压力的条件下,产量递减类型主要由油水两相渗流特征共同决定。推导出的油水两相相渗关系式均是以出口端含水饱和度为变量,符合行业相渗关系式标准,克服了以往产量递减方程理论推导时采用平均含水饱和度为变量的拟相渗关系式缺陷。通过吐哈丘陵油田、温五区块的应用,实际产量与经油水两相相渗关系式分别确定的产量基本一致。     

新型油水两相相渗关系式的建立及应用

在Willhite油水两相相渗关系式上,采用二项式表征油相指数与含水饱和度之间关系,出现了油相相渗曲线随含水饱和度的增大而不单调递减的现象,表明利用二项式表征油相指数与含水饱和度之间关系还存在不足,理论上也论证在油水两相流动区间可能存在突变。为了防止出现此类现象和方便油水相渗比值关系式待定参数得确定,文中提出了一种新的油水两相相渗关系式,即采用线性表征油相指数与含水饱和度之间关系,二项式表征水相指数与含水饱和度之间关系。这样处理,一方面可以确保油相相渗随含水饱和度单调递减,另一方面,水相相渗关系式可以描述弓背式水相渗流变化特征。最后,通过红台油田西山窑组油藏23区块的应用,新的油水两相相渗关系式及其油水相渗比值关系式拟合精度高、效果好,为进一步深化水驱油特征研究奠定了可靠的数理分析基础,值得其他油田借鉴。     

低饱和油藏渗流特征研究——以红台油田23块西山窑组油藏为例

红台西山窑组油藏渗流特征研究表明Ⅰ类储层与Ⅱ类储层渗流特性差异大。其中,Ⅰ类储层油相相渗曲线相比Ⅱ类储层下降慢;Ⅰ类储层水相相渗曲线末端呈下降趋势,反映出高含水饱和度时,孔隙中粘土矿物运移或膨胀明显,导致孔隙吼道堵塞,渗流能力下降;在中低含水饱和度时Ⅰ类储层水相相渗曲线上升明显,而Ⅱ类储层水相相渗曲线上升缓慢,只是在高含水饱和度时渗透能力随含水饱和度的增加快速上升,反映Ⅱ类储层为特低渗储层、甚至为致密储层的渗流特性。     

水驱油藏产量递减评价方法

我国大部分油田已进入产量递减阶段,准确进行产量评价对开发调整方案编制具有重要意义。目前的产量递减模型主要有指数递减、调和递减和双曲递减,但它们在产量递减后期的预测精度较差。针对该问题,运用反映渗流特征的油水相渗关系式,结合油藏工程方法和物质守恒定律,建立了水驱油藏理论产量递减公式,并在江苏油田高6断块进行了应用。研究结果表明,理论递减率受递减初期产量、油相指数及油藏可动油储量等因素的影响,应用文中公式对水驱油藏开发效果进行评价,可以解决传统递减后期预测不准确的问题。研究成果可为油田产量评价及产能预测提供理论指导,具有较高的应用价值。     

新型油水相渗数学模型的建立及应用

针对Willhite油水相渗数学模型拟合油水两相渗流数据误差较大的问题,提出了一种新型油水相渗数学模型。新模型在进行油相和水相相渗曲线拟合时,均可利用含单变量的多元线性回归求得最优解,尤其在拟合弓背式水相相渗曲线时,待定参数最优估值与常见凹型水相相渗曲线待定参数最优估值差值小,使得算术平均法确定的多个岩样的标准水相相渗曲线基本位于所有岩样水相相渗曲线的中部。在得到标准油水两相相渗曲线后,结合油井见水后的Welge方程,利用水驱油解析法,确定了水驱前缘含水饱和度、水驱前缘后平均含水饱和度、含水率、驱油效率等参数的计算式,为水驱规律研究提供了一种新的方法。     

广义反正切微分分布产量递减方程

针对已有的经典递减方程还不能有效地描述--些油田产量递减曲线出现向右微凸现象和递减率出现先凸后凹”现象,从渗流力学角度导出了一种新型广义产量递减方程。该递减方程不仅能描述递减产量出现陡峭下滑问题,而且也能描述递减初期递减产量向右微凸问题;另一方面既能描述递减率单调递减问题,也能描述先单调递增、后单调递减问题。在此基础上,研究分析了该递减方程及其对应的油相相渗、产量递减率随特征参数的变化特点,从而为选择、应用该类递减方程提供了理论支持,具有理论和现实指导意义。     

产量递减规律与水驱特征曲线的关系

建立了不同条件下Arpa、Logistic产量递减方程与不同水驱特征曲线之间的对应关系，使得这2个油田开发基本规律不再完全孤立、互不相关。研究表明：在油田渗流条件保持基本不变的条件下，符合某一递减方程的油相渗流特征，若能与水相渗流特征一起构成某一种水驱特征曲线的油水相渗比值关系式，那么产量递减方程与水驱特征曲线之间存在必然的联系：在油田渗流条件发生变化的条件下，若QW＋nQ。保持为某一常数，那么水驱特征曲线I－Ⅲ的产量递减方程均服从双曲递减，水驱特征曲线Ⅳ[m=1]产量递减方程服从调和递减；若Qw nQo=kexp(st)，水驱特征曲线Ⅳ[m=1]的产量递减方程服从Logistic产量递减。     

岩性油藏含水上升规律预测新方法

处于油水过渡带上的岩性油藏初始含水饱和度大于束缚水饱和度,传统油水相对渗透率曲线推导的含水率预测模型不能准确揭示油藏实际生产过程。利用储层压力、温度、初始含水饱和度条件下的油水相渗曲线,得到新型油-水渗流规律关系式,建立含水率、含水上升率与采出程度理论曲线。根据油田生产测试资料,结合典型甲型、丙型水驱特征曲线模型,验证了新方法的适用性和有效性。研究结果表明:新方法预测的含水上升规律符合研究区块开发全过程,弥补了水驱特征曲线适用范围的局限性;新方法预测的含水上升率值为0.25~2.95,含水率达到95%时预测水驱采收率为23.8%。研究成果为岩性油藏含水规律预测提供了一种不依赖于生产数据的新方法,对该类油藏高效注水开发具有指导意义。     

油水相对渗透率比值变化规律及优选

油水相对渗透率比值与出口端含水饱和度关系是研究含水上升规律、确定水驱前缘含水饱和度和预测水驱采收率的基础。以最新油、水相对渗透率模型为基础,利用正交分析法,建立了可以转化为线形方程求解的最优油水相对渗透率比值关系式---Ｇａｏ－Ｊ 式,其拟合精度较高,两相流动区间曲线形态不出现异常,可用来准确描述油水相对渗透率比值与出口端含水饱和度变化规律,也为油田开发规律研究及指标预测提供了新的渗流理论基础。对油水相渗比值变化规律进行了分类与评价,为该领域深入研究指明了方向。     

基于Gompertz模型的相渗关系表征研究

针对特低含水饱和度和特高含水饱和度时相渗关系表征误差较大的问题,通过对大量岩心样品的相对渗透率测定实验数据进行详尽分析,发现油水相对渗透率比值的自然对数ln(k_(ro)/k_(rw))与标准化后的含水饱和度S_(on)的双重自然对数-ln(-ln S_(on))之间具有良好的线性关系,两者符合Gompertz函数关系。在此基础上,基于Gompertz模型提出了一种新的相渗关系表征关系式,并以此为基础改进了相渗分流量方程的拟合计算方法。该方法较传统油层物理学方法计算的分流量方程在特低-中含水期内能大幅度提高产水率的拟合精度,可为油藏动态分析、水驱油理论应用以及油藏数值模拟计算等提供基础,指导油田高效开发。     

新型分流量解析方程的建立与应用

在确定新型广义水驱特征曲线的基础上,利用反向推理,先将水驱特征曲线反演为含水变化规律,再结合Welge方程,可导出水驱油分流量解析方程。新的分流量方程属超越方程,在特定条件下,可简化为经典油水两相渗流实验结果;若与莱文莱特函数结合,可得到表征两相渗流特征的油水相渗比值关系式。选用4个不同类型油藏的水驱油实验数据进行拟合,新方程拟合程度高,拟合效果好;同时,其对应的含水变化规律,不仅可以描述凸形采出程度与含水率关系,而且也可描述“S”形、凹形等采出程度与含水率的关系。以巴喀油田西山窑组油藏为例,给出了利用生产数据来确定油藏实际水驱油分流量解析方程。     

预测高陡复杂断块岩性油藏产油量的一种新模型

现有产量预测方法,尤其是Arps递减方程在国内外油田得到广泛应用,有效指导了油田开发。但所应用油田一般规模较大,地层倾角较小,而且一般都是在高含水—特高含水阶段应用。现有产量预测方法多数基于历史产油量数据的拟合进行预测,产量数据越多,油田规模越大、地质情况越简单,准确率越高。对处于中低含水阶段的高倾角复杂岩性油藏,没有开发指标预测应用实例。从基本渗流理论出发,通过应用二项式公式表征油相相对渗透率随含水饱和度的变化规律,拟合砂岩、砂砾岩储层,达到较好效果,同时将油水相对渗透率融入产油量预测模型,使模型具备严格的渗流理论基础,结合重力校正系数,可以准确预测高倾角复杂岩性油藏产油量。在已开发区块应用情况表明,新方法预测精度在90%以上,能够用于产油预测。     

产量递减方程判别理论基础及应用

应用Arps方程进行产量递减类型判别和趋势预测,常适用于开发历史较长的油田,而对于开采历程较短、实际生产数据很少的油田,应用Arps方程将受到一定程度的限制。作者从相渗及物质平衡基本原理出发,从理论上进一步完善了Axps方程的的理论推导,使其与目前相渗研究成果相匹配。这样,在油田开发初期,一旦确定了油藏的储集层物性及相渗特点──标准化油根相对渗透车关系式,即可判别其递减类型,确定其初始递减率并进行趋势预测。经实例验证,方法可行、可靠。     

2种无因次采液指数与含水率关系式的建立及优选

水驱油田无因次采液指数与含水率变化规律,是油藏产能评价和举升方式选择的主要依据.目前,各类研究方法相对丰富,但仍存在许多不足,即经验法和数值模拟法缺乏渗流理论支持,相对渗透率曲线法无法确定无因次采液指数与含水率具体函数式.通过改进油相相对渗透率关系式,引入俞启泰提出的两类油水相渗比值与出口端含水饱和度关系式,分别建立了Ⅰ类和Ⅱ类无因次采液指数与含水率模型,与不同油田相渗实验结果对比显示,Ⅱ类模型与实验结果比较一致.     

含水率与时间关系数学模型的建立及应用

对油藏条件作不同假设,可以建立不同数学模型,对一些油藏开发经验公式进行理论证明,并探讨其适用条件。建立了已见水油藏含水率与时间关系的数学模型,假设条件为：①总容积不变,只包含油、水两相流体;②产水递增率与产油量递减率之和为经验常数;③平均含水饱和度与时间呈线性关系。用该模型对相对渗透率比值与饱和度的经验关系式进行理论推导,由于油和水的粘度只是压力、温度等因素的函数,不随其饱和度而变化,因此在一定温度、压力条件下,其比值是常数。据此认为,相对渗透率比值与饱和度的经验关系式适用条件为：油、水两相同时渗流,产量递减不明显,产油量递减率与产水递增率之和为常数。用含水率与时间关系的数学模型预测二连阿南油田的综合含水率,在油田全面含水稳定生产的情况下,预测的含水率与实际数据符合较好。图２参５（陈志宏摘）     

注水开发油藏润湿性变化及其对渗流的影响

为提高水驱开发油藏采收率预测精度,研究了油藏岩石润湿性与相对渗透率之间的变化规律及其对两相渗流的影响。采用室内润湿性实验测定方法,对水驱开发油藏润湿指数与含水饱和度的关系进行了定量表征,导出了适合润湿性变化型油藏的两相渗流方程,建立了变润湿性水驱开发油田的采收率预测方法。润湿实验结果表明:所测岩心的润湿指数的对数与取心油层的含水饱和度呈近似线性关系。相对渗透率实验所测的代表低含水期到高含水期岩心的油水两相等渗点对应的含水饱和度由41%增加到53%,亲水程度增强。一维模型计算结果表明,含水率达到98%时,油润湿和强水润湿性油藏的预测采收率分别为52.7%和73.3%。研究揭示的水驱油藏岩石润湿性变化规律和建立的数学模型,可为更加准确地预测水驱油采收率提供参考。      

微裂缝性特低渗透油藏产量递减方程及其应用

裂缝系统对于低渗透油藏的经济开发极其重要,微裂缝性特低渗透油藏产量递减规律一直是特低渗透油藏开发生产中的重点问题.以相对渗透率曲线的研究为基础,利用低渗透油藏渗流理论,推导了微裂缝性特低渗透油藏的产量递减方程.分析发现此类油藏产量递减符合指数递减规律,递减指数受多种因素控制,且无水采油期和低含水期是特低渗透油藏开发的重要阶段.研究表明,大庆油区榆树林特低渗透油田东16井区中,无论是单井还是整个区块,其产量递减都符合指数递减.     

经典水驱油理论对应水驱特征曲线研究

基于油水两相的驱替理论和实验研究成果,即巴克莱·利弗雷特（Buckley-Leverett）的水驱油非活塞式理论,韦尔杰（Welge）的平均含水饱和度方程以及艾富罗斯（Эфрос）的实验理论研究成果,推导出经典水驱油理论所对应的含水率与采出程度关系曲线、水驱特征曲线以及含水率上升曲线。该方法推导过程中虽未引入油水两相相渗函数,但亦能导出累计产油量与累计产液量的关系式,与以往水驱曲线推导方法有很大差异。经油田实际应用证明,该方法效果很好,值得推广应用。     

油水相渗比值特征研究及新方法建立

油水相渗比值关系式是反映水驱油田渗流特征和建立水驱开发规律的基础。目前,油水相渗比值关系式种类较多,各种关系式之间相互关系复杂,给现场应用带来一些困惑。为此,编制了油水相渗比值关系式演化结构图。结构图上明显显示油水相渗比值关系式可划分为两大系列,即指数系列和方次系列。尤其是在方次系列中,随着油相指数与水相指数由相等变不等,再到油相指数、水相指数与含水饱和度相关,油水相渗比值关系式的拟合精度越来越高,其适应性越来越好;另外,从结构图中不仅可以发现已有油水相渗比值关系式研究过程中由于约束条件排列次序的不同而导致某些模型的遗漏,而且也可展示出现阶段该类技术的研究热点及方向。最后,利用大庆油田3类油水相渗数据对新增的油水相渗比值关系式进行了应用,结果显示,油相指数、水相指数与含水饱和度呈多项式关系时,多项式次数越高,拟合精度越高,误差越小。     

孤东油田七区西相对渗透率曲线研究

油水相对渗透率曲线综合反映了互不相溶的油水两相在不同含水饱和度下渗流规律的变化,是油田开发设计中产能预测的基础资料;而不同开采阶段取心岩样相渗曲线的变化,能够反映储集层结构的变化,研究这一变化可为油田剩余油挖潜提供理论依据。孤东油田七区西馆陶组上段取心井资料表明,随着水驱过程的深入,油水相对渗透率曲线的特征值发生了变化,束缚水饱和度和残余油饱和度减小、等渗点含水饱和度及残余油饱和度下的水相渗透率增大,反映出油层孔隙度增大、黏土矿物减少、孔隙比表面积减少、孔隙表面更亲水以及水驱结束后储集层的综合渗流能力有所增加等特征。不同阶段相渗参数分析表明,油田进入高含水期后,孔隙度对渗透率、渗透率对残余油饱和度、两相共渗区、驱油效率等参数的影响作用相对增大。研究结果认为,该油田三次采油应立足于改善储集层结构和驱油剖面,减少孔间矛盾,提高驱油效率。