油藏工程-第二章
2第二章中国地质大学 油藏工程 周红

二 水驱油藏内饱和度的分布
在一个水驱油藏内,从注水端到采油端之间,含 水饱和度由大体100%逐步降低到油区的束缚水饱和度, 其饱和度分布如图所示。
(2)当L=常数时,Sw随时间不断上升;当Sw=常 数时, L随时间不断推进;同一时间,即当 t=常数时,油层内不同点处的含水饱和度也 不一样; (3)前缘向前不断运动,但前缘饱和度的数值基 本保持为常数; (4)整个油藏到了最终驱油阶段,饱和度为Sor
qt f w X A t Sw S w Sw
K K ro Pc 1 g sin Vt o L f(上) w K ro w 1 K rw o
当
2 时,
sin 0
向下倾驱油
K K ro Pc 1 g sin Vw Vt o L f w (下) K ro w Vt 1 K rw o
Pc Pc S w 而毛管压力梯度为: L S w L
随着离水区的距离增加,含水饱和度是逐渐 S w 减小的 ,故 0 L 所以,毛管压力梯度
Pc 0 L
说明,在毛管压力影响显著的范围内,毛管 压力起着增大 f w 的作用。
4.相对渗透率对分流量的影响
不论是亲水岩石或是亲油岩石,随 着含水饱和度增加,水的相对渗透率也 同时增加时,含油饱和度将降低,对应 的油的相对渗透率也降低,所以两个渗 透率的比值也将随含水饱和度的变化 而变化,即随 S w 上升, K ro K rw 下降 ,导致 f w 上升。
若M=1,则表明油和水的流动能力相同。
1 1 1 fw K ro w K ro o 1 1 1 1 K rw o K rw w M
1.2油藏工程参数计算及图版

1.2油藏⼯程参数计算及图版第⼆章油⽓藏⼯程参数计算及图版第⼀节⽓体状态⽅程在进⾏与天然⽓有关的能量及相平衡计算过程中,天然⽓的压⼒、体积及温度的计算是必不可少的。
联系⽓体的压⼒、体积及温度的⽅程,就称为⽓体状态⽅程。
⼀、理想⽓体状态⽅程根据波义⽿(R. Boyle)—查理(J. A. C. Charles)定律和阿佛加得罗(Avogadro)定律,理想⽓体的压⼒P、体积V与⽓体的质量n、温度T成正⽐,所以,理想⽓体的状态⽅程可以⽤下式表⽰:PV=nRT(1)式中:P—⽓体的绝对压⼒,MPa;V—⽓体的体积,m3;T—⽓体的绝对温度,K;n—给定压⼒P、温度T条件下,体积V中⽓体的摩尔数,mol;R—通⽤⽓体常数,其值取决于压⼒、体积及温度的单位,国际单位制中,其值为8.314310-6 MPa2m3/(mol2K)。
所谓理想⽓体是指:(1)⽓体分⼦为⽆体积、⽆质量的质点;(2)⽓体分⼦之间⽆作⽤⼒(包括引⼒和斥⼒)。
在常温、常压条件下,⼀般的真实⽓体,⽤公式(1)进⾏计算,误差不超过5%。
压⼒越⾼、温度越低,则误差越⼤。
在压⼒不超过0.4MPa,温度不太低时(同常温相⽐),对⼀般的真实⽓体,公式(1)还是可以应⽤的。
当压⼒超过0.4MPa 时,公式(1)的精确性进⼀步下降,这时,⽓体应看作⾮理想⽓体(或称真实⽓体)。
⼆、真实⽓体状态⽅程对于真实⽓体,不能使⽤理想⽓体状态⽅程进⾏计算,特别是⾼压⽓体,⽤理想⽓体状态⽅程进⾏计算,误差有时⾼达500%。
天然⽓是⼀种真实⽓体,它不服从理想⽓体状态⽅程,⾼压时必须对(1)式进⾏修正。
描述真实⽓体状态⽅程的关系式很多,⼯程上⼴泛采⽤的⽅法为:在理想⽓体状态⽅程中引⼊⼀个校正系数—压缩因⼦Z。
则(1)式变化为:PV =ZnRT (2)式中各项意义同前。
根据对应状态原理,在相同的对应状态(即⽓体具有相等的拟对⽐温度T pr 和拟对⽐压⼒P pr )下的⽓体,对理想⽓体状态⽅程的偏差相同,即具有相等的Z 值。
油藏工程2-3`6

第五节 剩余油饱和度及其可流动性
一、微观驱替效率
➢ 注水微观驱替效率ED:从注入水波及的孔隙体积中采出的 油量与被注入水波及的地质储量之比。
ED
S oi
/ Boi S oi
So / Boi
/ Bo
S oi :注水时平均含油饱和度,此时平均地层压力为 Pi ;
S o :注水期某一时刻平均含油饱和度;
粘滞力和毛管 力如何影响?
粘滞力 毛管力
vw owcos
Nca
cos
Nca反映了粘滞力和毛管力
见水时饱和度与毛管数的关系
v一隙间速度,即u/Φ,m/s ; μw-水的粘度,mPa.s; σo-w一油与驱替流体的界面张力,10-3N/m; θ—接触角。
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
v
➢ 修正的毛管数,以 Soi 代So替r v,并增加粘度比修正。
Nca*=ΦNca;u—达西渗流速度。
当Nca*<10-5时,剩余油不可流动;当 Nca*>10-5时,剩余油可流动性随着毛 细管数的增加而迅速增加。当l0-7<
Nca*< 10-5时,连续油和不连续油的可 流动性与毛细管数的相关关系是不同的。
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
三、剩余油的分布特征(宏观)
进。
➢ 机理
– 势梯度不同,流体向井流动快慢不同,形成水锥形状 不同。
– 锥体的上升速度取决于该点处势梯度 值的大小以
及该处岩石的垂向渗透率kz
z
– 锥体的上升高度取决于由水油密度差 w 引o起 的重
力与垂向压力梯度的平衡
第三节 底水锥进
底水的防治方法:
1、打隔板挡水 2、增加避射段高度 3、控制产量,制定合理的工作制度 4、水平井开采(水脊)
油藏工程基本原理

34
(2)油藏储量级别(续) 控制地质储量
指在某一圈闭内预探井发现工业油(气)流后,以建立 探明储量为目的,在评价钻探过程中钻了少数评价井后所 计算的储量。 控制储量可作为进一步评价钻探、编制中期和长期开
发规划的依据。
《油藏工程原理》讲义
35
(2)油藏储量级别(续)
探明地质储量
《油藏工程原理》讲义
7
绪论
孔隙度: 描述岩层储存油气的能力 水平方向渗透率: 描述油藏中流体的水平方向的 流动能力 垂直方向渗透率: 评价重力作用的影响和层间流 动能力 岩性分析: 提供岩石来源、纹理、结构的描述 残余相饱和度: 估计采收率 水的矿化度(Water Salinity): 矫正电测井,确定 钻井液侵入程度 岩芯伽玛测试: 矫正井下伽玛射线测井 岩石颗粒密度: 矫正密度测井 岩芯拍照: 提供岩心的永久存档
其中:
A h h A
j j
j
Aj h j
Aj h j
《油藏工程原理》讲义
30
中石油石油地质储量容积法
容积容积法计算石油地质储量公式: N=100·A·h·(1—Swi)ρ o/Boi 式中:N—石油地质储量,104t; A—含油面积,km2 h—平均有效厚度,m; φ —平均有效孔隙度,f; Swi—平均油层原始含水饱和度,f; ρ o—平均地面原油密度,g/cm3 ; Boi— 平均原始原油体积系数 Rm3/Sm3。
ho h WOC
含油面积Ao:
充满程度β :
Ao
Vc Ao h (1 swc )
油藏容积
《油藏工程原理》讲义
19
Vc Ao 0 1 Vct At
若 = 1,表明圈闭已经充满,同时也表明更多的油 > 0,表明圈闭中聚集了油气,同时也表明油气从
《油藏工程》课后习题答案

油藏工程 -2 --油气藏流体PPT73页

1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ;权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊,可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力则殆。——孔子
油藏工程2-2

1)
端点流度比M'
无因次重力数G
(M ' 1) G( dy 1 1)
dx tan
9
第二节 重力分异情况下的驱替
可求出流动界面的斜率
dy tan M ' 1 G tan
dx
G
(2)稳定临界流量
M'常量,若qt不变,G正数,稳定驱替时dy/dx须为负常数,
则稳定条件:
G M ' 1
极限条件dy/dx =0,即:
在垂向平衡条件下:
pc gh
yx
dx
dh
dy
pc g h
x
x
dh cos dy
pc g cos dy
x
dx
qt
(
o
kkr'o
A
w )
kkr'w A
pc x
已知 g sin
左右同乘
kkr'w A
wqt
(
kr'w kr'o
/ /
w o
1)
kkr'w A g wqt
sin
( dy dx
1
M 'hb
1 (M ' 1)hb
端点流度比
4
第二节 重力分异情况下的驱替
含水率导数: fwz fwz hb
Swz hb (1 Sor ) (1 hb )Swc
S wz
fwz hb
[1
M' (M ' 1)hb
]2
hb Swz hb
1
f wz
1
M (M
'hb ' 1)hb
Swz 1 Sor Swc
油藏工程2-1

f
' w
(
Sw2
)
1.0
f (Swf )
Sw2=Sw
+1
2
fw(Sw2 fw' (Sw2 )
)
1 fw(Sw2)
Sw2 Sw2
Sw2 Sw2
第一节 一维不稳定驱替
3)确定前缘饱和度面移动速度
任意饱和度面的移动速度:
dx dt
qt
A
fw
'(Sw )
dx ( dt )Swf
qt
A
fw Sw
Swf
第二章 非混相驱替及注水开发指标概算
采油速度
– 年产油量占地质储量的百分数 – 如大庆长垣N=40×108t,年产油量Np=5500×104t,则采
油速度v=1.375%。 – 采油速度与国民经济发展需要有关,宏观上,国家总体
上平均v=1.5%,各油田可能不同 – 剩余储量的采油速度
注采比
– 注入水的地下体积与采出流体的地下体积之比 – 分为:瞬时(阶段)注采比和累积注采比
(o
w
)
g
sin
qt (w o )
第一节 一维不稳定驱替
f
w
w w o
1
o
A
pc x
g
qt
sin
即为考虑毛管力、重力因素,一维均质地层出口端的分流
量方程。
分析:什么因素影响含水率的大小?
第一节 一维不稳定驱替
1)水油流度
水油流度:与粘度、含水饱和度有关
2)毛管力
f
w
w w o
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 对应的含水饱和度分别为Swmax和Swf
油藏工程原理(二)

x f A
+
qt dt
0
f w '为含水率对含水饱和度的导数, 也称为含水上升率
任意饱和度面的移动速 度: dx qt f w ( ) swf 油水前缘 dx qt f w dt A sw swf ( ) dt A sw dx qt f w ( ) sw 任意饱和 dt A sw sw 度面
q 1 1 P - qt +1 t f w (++) A c +P( o w ) g sin A-o A+f - 1( ffwo ((wwow ++)xoo)) 1o+Ac + o(APco +P(cw+)( w+ o w w ) o ww o w ww qt qx q xx o t t
qoqtqwqtwi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widtqtdtqtwiadxwiadxalwidtalqtdtwiadxalqnwiqnwiqnqn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
w o Ag sin w (1 ) w +o w +o qt
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:
w f w w +o
krw ( sw ) w
油藏工程2-5——【油藏工程】

当l0-7< Nca*< 10-5时,连 续油和不连续油的可流动性与 毛细管数的相关关系是不同的。
9
2
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
一、微观驱替效率
➢ 注水微观驱替效率ED:从注入水波及的孔隙体积中采出的 油量与被注入水波及的地质储量之比。
ED
S oi
/ Boi S oi
So / Boi
/
Bo
S oi :注水时平均含油饱和度,此时平均地层压力为 Pi ;
S o :注水期某一时刻平均含油饱和度;
➢ 研究改变毛细管数的大小能否降低Sor
8
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
Nc*a
vw ow
kkrw
w
p L
w ow
kkrw
ow
p L
Nca*—以达西速度求得的毛细管数Nca*=ΦNca
当Nca*<10-5时,剩余油 不可流动;当Nca*>10-5时, 剩余油可流动性随着毛细管数 的增加而迅速增加。
第二章 非混相驱替及注水开发指标概算
第一节 一维不稳定驱替 第二节 重力分异情况下的驱替 第三节 底水锥进 第四节 面积注水开发指标计算 第五节 剩余油饱和度及其可流动性 第六节 改善水驱效果的水动力学方法
1
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
❖背景:
实践表明,当油井完全水淹,仍有相当量的原油剩余 在储层中,胜利油田含水94%时,采出程度仅20%左右。 剩余在地层中的原油称为剩余油。研究剩余油饱和度的 影响因素,有利于揭示提高采收率的机理,便于采用 EOR或水动力学方法改善油田开发效果。
第五节 剩余油饱和度及其可流动性
u
➢ 修正的毛管数,以 Soi 代So替r u,并增加粘度比修正。
油藏工程基础2

13
2-1 储层非均质性
储层非均质性:油藏在沉积、成岩及后期构造作
用的综合影响下,储层的空间分布及内部属性的不均
匀变化。
不均匀变化具体表现在储层岩性、物性、含油性及
微观孔隙结构等内部属性和储层空间分布等方面的 不均一性; 储层的均质性是相对的,而非均质性则是绝对的。
14
2-1 储层非均质性 一、储层非均质性的分类
油藏及其连通的含水区示意图
11
2-1 储层非均质性
12
2-1 储层非均质性
储层非均质性:油藏在沉积、成岩及后期构造作用的综合影响下,储层 的空间分布及内部属性的不均匀变化。 沉积环境主要控制储层岩石非均质性,而岩石的非均质性进而控制着储 层孔隙空间中流体的分布和流动。 非均质性直接影响驱油效率的高低; 层内、层间非均质性直接影响厚度波及系数的大小; 平面非均质性直接影响面积波及系数的大小。 弄清楚储层各非均质性的前提下,采取各种合理的开发措施,是提高采 收率的关键。
层内非均质性 指一个单砂层规模,单一砂层内岩性、物性、含油性在 垂向上的变化。 直接影响和控制单砂层内水淹厚度、波及系数。 层内最高渗透率段所处位置—决定注采方式与射孔部位; 渗透率的差异程度—影响流体的波及程度与水窜; 垂直渗透率与水平渗透率的比值—控制着水洗效果; 层内不连续薄夹(隔)层分布频率、密度与范围—影响开 采方式与油、气、水界面的分布; 压实、滑动引起的微裂缝。
33
2-1 储层非均质性
层内非均质性 5.渗透率非均质程度 渗透率变异系数—用于度量统计的若干数值相对于其 平均值的分散程度。
34
2-1 储层非均质性
层内非均质性 5.渗透率非均质程度 渗透率变异系数
西南石油大学--油藏工程-第二章_油气藏流体

P
从上图可知:地层原油密度在 ob ~ os 之间变化。
《油藏工程原理》讲义
36
六、原油密度(续)
地层原油密度一般不进行直接的测量,而是通
过下式进行计算:
o ( os gs Rs ) Bo
《油藏工程原理》讲义
27
四、体积系数(续)
Bt随压力变化的曲线见下图中红色线。
Bob Bt 1 Rsi
Bt Bob
Bos 1.0
Bt Bob
1.0 Bo Bob
Psc
Pb
P
《油藏工程原理》讲义
28
四、体积系数(续)
Bob
Bt
Bob Bt 1 Rsi
Bt Bob
1 1 z Cg P z P T
(2.1.21)
《油藏工程原理》讲义
14
五、压缩系数(续) 对于理想气体,Z=1,因此,理想气体的压缩系数为:
1 Cg P
低压情形下,压缩系数一般在 100 ~ 1000104 Mpa-1
《油藏工程原理》讲义
15
六、热膨胀系数
Z =1 真实气体与理想气体接近,i)与ii)平衡;
《油藏工程原理》讲义
7
三、相对密度 在地面标准条件下,天然气密度与空气密度的比 值,定义为天然气的相对密度,并用符号 g 表示。
gs g air
天然气的相对密度可以实验仪器测量,但更常用
的方法是计算得到。
《油藏工程原理》讲义
8
三、相对密度(续)
PV ZnRT
PscV sc nRTsc
m PscV sc RTsc Mg
《油藏工程原理》讲义
9
《油藏工程》课后习题答案

油藏工程教材习题第一章:1.一个油田的正规开发一般要经历那几个阶段?答:一个油田的正规开发一般要经历以下三个阶段:(1)开发前的准备阶段:包括详探、开发试验等。
(2)开发设计和投产:包括油层研究和评价,全面部署开发井、制定射孔方案、注采方案和实施。
(3)开发方案的调整和完善。
2.合理的油田开发步骤通常包括那几个方面?答:合理的油田开发步骤通常包括以下几个方面:1.基础井网的布署。
2.确定生产井网和射孔方案。
3.编制注采方案。
3.油田开发方案的编制一般可分为那几个大的步骤?答:油田开发方案的编制一般可分为以下几个大的步骤:1、油气藏描述2、油气藏工程研究3、采油工程研究4、油田地面工程研究5、油田开发方案的经济评价6、油田开发方案的综合评价与优选。
4.论述油气田开发设计的特殊性。
答:一切工程实施之前,都有前期工程,要求有周密的设计。
有些工程在正式设计前还应有可行性研究。
对于油气田开发来说,也不例外,但又有其不同的特点。
(1)油藏的认识不是短时间一次完成的,需经历长期的由粗到细、由浅入深、由表及里的认识过程。
(2)油气田是流体的矿藏,凡是有联系的油藏矿体,必须视作统一的整体来开发,不能像固体矿藏那样,可以简单地分隔,独立地开发,而不影响相邻固体矿藏的蕴藏条件及邻近地段的含矿比。
(3)必须充分重视和发挥每口井的双重作用——生产与信息的效能,这是开发工作者时刻应该研究及考虑的着眼点。
(4)油田开发工程是知识密集、技术密集、资金密集的工业。
油气田地域辽阔,地面地下条件复杂、多样;各种井网、管网、集输系统星罗棋布;加之存在着多种因素的影响和干扰,使得油田开发工程必然是个知识密集、技术密集、资金密集的工业,是个综合运用多学科的巨大系统工程。
5.简述油藏开发设计的原则。
答:油藏开发设计的原则包含以下几个方面:(一)规定采油速度和稳产期限(二)规定开采方式和注水方式(三)确定开发层系(四)确定开发步骤6.油田开发设计的主要步骤。
油藏工程-第二章

一维不稳定驱替
一、 分流量方程
(2)毛管力影响结果是使含水率增大。 (3)考虑毛管力或重力影响时,驱替过程是速敏的; (4)如果流度比大于1,水比油流得慢,见水时水的饱 和度高但驱替效率亦高,如果相对渗透率恒定,油和水 的粘度比值越大,则含水率越大,流度比趋近于1为有 利驱替;
一维不稳定驱替
一、 分流量方程
一维不稳定驱替
一、 分流量方程 毛管力:多孔介质毛管力是从毛细管中的毛 吸现象演化而来的,在毛细管中,跨越两种非混 相流体界面所必须克服的压力为毛细管力。
2 cos θ p c = po − p w = r
含水率:水在油水混合液中的体积分数,表示为:
qw fw = qo + q w
一维不稳定驱替
一维不稳定驱替
二、 Buckley-Leverett水驱前沿运动方程
分流方程:
vw = (vo + vw ) f w = vt f w
vt ∂f w ∂S w − = φ ∂x ∂t
忽略水的弹性(密度为常数)和压力导数项,得一维 水饱和度方程:
∂vw ∂Sw − =φ ∂x ∂t
,
vt dfw ∂Sw ∂Sw − = φ dSw ∂x ∂t
在线性驱替过程中对于给定的系统含水率及其导数是确定的饱和度位置只取决于注入孔隙体积倍数不管是恒压驱替还是恒速驱替它们的饱和度剖面是相kadx方程恒压解和恒速解的等效性由此看来平均视粘度和注入孔隙体积倍数q的确定了线性驱替方程解的流速与压降间的这种独特关系因为平均视粘度是注入孔隙体积倍数qkaqt可变可变不变不变48六初始含水饱和度对线性驱替的影响假设水突破前油井产水用fwi表示含水率则
′ ( S wf ) = fw f w ( S wf ) − 0
第二章 岩石物性分析方法1

which covers a wide range of measurements and special tests. Such as the measurements of capillary pressure(毛管力), relative permeability curve(相渗曲线), wetbility(润湿) etc. .
第二节常规岩心分析
2.1 岩心中流体饱和度的测定
(1)蒸馏抽提法:
溶剂:用密度小于水、沸点 高于水且溶解洗油能力强. 如甲苯:ρ = 0.897
沸点110℃
⎧ ⎪⎪S o ⎨ ⎪⎪⎩S w
= (Wo+w = Vw
φVf
− ρ w Vw φVf
)/
ρo
用未污染的新鲜岩心可较准确地测定SWC
Chapter 2
但所用溶剂不统一。
using
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法(Core Cleaning)
(1) 溶剂抽提法(refluxing solvent extractors)
任何溶剂都会不同程度地改变岩石的润 湿性,应尽量选取那些影响小的溶剂。
•亲油岩心:选用溶剂汽油、四氯化碳 (岩心中不含水时使用); •亲水岩心:选用酒精-苯; •含沥青基原油:苯-酒精,氯烷+甲醇 地层水矿化度>30000mg/L时,洗油 后应专门洗盐。
第二章 储层岩石物性参数的确定及 应用
研究内容
第一节 岩心分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析
李爱芬 石油工程学院油藏工程系
2007.3.18
油藏工程2-6 姜汉桥 油藏工程

13
第六节
改善水驱效果的水动力学方法
采用变形井网的开发特点:
(1)由于增加或变化了注水方向、增加了注水井数而强化 了开采; (2)兼有线性注水和面积注水系统的优点 线性注水优点:生产的可靠性,对实现开发系统的条 件有较小的依赖性,调整注水前缘的可能性。 面积注水优点:高采速,便于实现对波及系数和采收率
提高油田排液量,是强化开采过程、改善注水油田 开发效果的重要方法。几乎所有注水油田均采用该方法
来延长稳产期,提高采油强度和采收率。
油田提高排液量的两种途径: (1)钻补充井,通过增加井数来提高油田排液量;
(2)降低油井的井底压力,加大生产压差,通过提高
单井排液量来提高油田的排液量。
18
第六节
改善水驱效果的水动力学方法
强这些调整措施的效果。
23
第六节
改善水驱效果的水动力学方法
②水动力学方法工艺简便,成功率高、效果显著、投资较 少、经济效益好;而提高采收率方法工艺比较复杂、投资大、
风险大。
③即使油田广泛采用了提高采收率方法,也需要应用大量 的水动力学方法来保证提高采收率方法的实施。 例如注入化学剂,油田往往需要钻加密井,形成注化学 剂要求的井网;注化学剂时,仍要采用提液、改变液流方向
16
第六节
改善水驱效果的水动力学方法
(2)点状注水对严重不连续和呈透镜体分布的层系效
果最好。 (3)点状注水开始投入时间应根据注水井排和点状注 水井的注水前缘同时到达生产井的条件而定。 (4)在确定建立点状注水井的合理性时应比较各方案 的经济指标。
17
第六节 五、提高排液量
改善水驱效果的水动力学方法
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kw λw = µw
ko λo = µo
M wo
λw = λo
一维不稳定驱替
一、 分流量方程 设油层(x方向 )与水平面成α角度,一端 为注水端,另一端为采油端。根据达西定律,油、 水两相的运动方程分别为:
kk ro A ∂p o qo = − + ρ o g sin α µ o ∂x kkrw A ∂pw qw = − + ρ w g sin α µ w ∂x
引言
二、利用注水提高采收率的原因 采用注水采油具有一定优势,主要表现为: (1)水容易获得; (2)水驱替中、低密度原油的效率较高; (3)注水的投资和操作费用低而利润大; (4)比较而言,水容易注入底层; (5)水在油层中容易流动。
引言
三、 水驱油特点
在注水采油过程中,水驱油是一种典型的非混相驱替。在 理论上,曾产生两种描述水驱油机理的观点,其一是活塞式水 驱油理论,这是最初的观点,认为地层中原来饱和原油(孔隙 空间中含油和束缚水),水驱油时,油水接触面始终垂直于流 线,并且均匀向前推进,水到之处将孔隙中可流动原油全部驱 走。由此,单向渗流时油水接触面将与排液道垂直,而径向渗 流时油水接触面将是与水井同心的圆面,水驱油过程中地层存 在两个区域:近水井地带纯水区,近油井地带的纯油区。活塞 式水驱油理论比较简单,简化程度高,易于数学描述。
此式即为油 水分流量方 程
∆ρ = ρ w − ρ o
一维不稳定驱替
一、 分流量方程忽略重力和毛力作用:fw =λw = λw + λo
1 Mwo 1 = = ko µw 1+ Mwo 1+ 1 1+ k µ Mwo w o
分流方程说明: ( 1 )分流公式 在恒压 、 恒温 、常 粘 度 刚 性流体和 刚 性 介质、 恒组 成(驱替相和被驱替相间不混相—线性驱替,混相会导致组成和界 面张力的改变)即相渗透率是饱和度的单值函数等条件下得到的。 影响 因素 :粘度 、饱和度、 饱 和度 几 何 分 布 、 润 湿 性、 界 面 张 力。 岩石组成、孔隙结构、胶结物等对相渗透率有影响;
x2
∫ xdS
x1
w
联立前沿运动方程:
′ (Sw ) t fw qw ⋅ t ′ (Sw ) x−0= q(t )dt = fw ∫ φA 0 φA
前沿位置:在已知前缘含水饱和度情况下,利用前沿移 动方程可确定前沿位置。
x f − x0 =
′ ( S wf ) fw φA
∫ q dt
t 0
t
两相区平均饱和度:
S w − S wr
1− 0 = = ′ ( S wf ) φA( x f − x0 ) f w
0 t
∫ q dt
t
一维不稳定驱替
二、 4.
动态预测目标:地层平均含水率、累计采油量、生产井地面含水率、产油量产 水量以及水油比(WOR)。 对于不可压缩系统,随着水的注入,油将以同一速度采出,当注入水突破时,注入 系统中将存在一个饱和度分布,其中坐标为x1和x2的区间水的体积和从该区间驱出的油体 积量为:
Vw = ∫ S w Aφ ⋅ dx
w
dx dt
Sw
v t df w = φ dS w
Sw
qt df w = φA dS w
,
Sw
A = Wh
——Buckley-Leverett(1942)前沿运动速度方 程,积分后有: ′ t fw x − x0 = qt dt ∫ φA 0 上式即是油水前沿运动轨迹方程。
一维不稳定驱替
3. 前缘含水饱和度——物质平衡法
,
vt df w ∂S w − = φ dS w ∂t
∂S w ∂x
一维不稳定驱替
二、 Buckley-Leverett水驱前沿运动方程
当Sw(x,t) = Const.时(指定某一特定饱和度线,求 其运动速度): ∂S w ∂S w dx ∂S w ∂S w =− dS w = dx + dt = 0 ∂t x ∂x t ∂x t ∂t x , dt S
一维不稳定驱替
二、 Buckley-Leverett水驱前沿运动方程
2.水饱和度方程求解
刚性流体和刚性介质假设导致总流速为常数:
∂ (S w + S o ) ∂ (v xw + v xo ) − =φ =0 ∂x ∂t
(v xw + v xo ) = Const.
qt = (qw + qo ) = Const.
引言
四、 水驱油主要研究成果 Leverett(1939),Buckley和Leverett (1942)首先完成了孔隙介质非活塞式水驱油驱 替实验和理论研究,其后关于二相或三相流动的 油藏工程研究成果几乎都是基于Buckley 和 Leverett的理论推广而进行的。许多注水井压力 不稳定试井方面的研究,就是基于非活塞式水驱 油理论开展的。
油藏工程原理与方法
第二章 非混相驱替及注水 开发指标计算
第7讲 一维不稳定驱替
引言
一、 EOR,如何高效率开发油田? 石油开采中的一次采油是利用天然能量开采, 即利用流体和岩石的弹性能、溶解气膨胀能、重 力排替以及有边、底水时水的侵入。 一次采油的采收率很低,一般在20%以下,现 在的提高采收率(EOR)泛指的是从油藏中采出 比一次采油法更多石油的某种方法。
引言
三、 水驱油特点
然而实际工作中却出现了活塞式水驱油理论解释 不了的疑问,如油井见水后,油水同出很长时间?同 一井排见水时间相差很大?进而诞生了第二种观点, 即:非活塞式水驱油理论,认为水驱油时,由于油水 粘度差的影响、毛管力的作用以及岩层微观不均匀影 响,使得水渗入油区后出现一个油水两相交织流动的 两相区——油水过度带,这样,水驱油过程中地层将 可能存在三个区域:近水井地带纯水区,油水过渡带, 近油井地带的纯油区。
x1
x2
,
Vo = Vw − Aφ ( x 2 − x1 )S wi
A φ ⋅ dx
x2 φ A = Const .
此区间的平均含水饱和度为:
x2
Sw
Vw = = V x 2 − x1
x1
∫S
x2 x1
w
∫ A φ ⋅ dx
===
x1
∫S
w
⋅ dx
x 2 − x1
一维不稳定驱替
三、恒速注水时水驱动态预测
一、 分流量方程
结合油、水运动方程,毛管压力表达式,含水率 可表示为:
∂p λo λ w A c + (ρ o + ρ w )g sin α λw ∂x fw = + λ w + λo qt (λ w + λo ) ∂p c λ ρ sin α A g − ∆ o λw x ∂ 1 + = λ w + λo qt
′ ( S wf ) = fw f w ( S wf ) − 0
(S
wf
− S wi )
由上式可知,在含水率-饱和度曲线上过点(Swi,0)作切线,其 切点为[Swf,fw(Swf)],由作图法可以求出前缘含水饱和度。
一维不稳定驱替
二、 4. Buckley-Leverett水驱前沿运动方程 两相区平均饱和度
一维不稳定驱替
一、 分流量方程
(2)毛管力影响结果是使含水率增大。 (3)考虑毛管力或重力影响时,驱替过程是速敏的; (4)如果流度比大于1,水比油流得慢,见水时水的饱 和度高但驱替效率亦高,如果相对渗透率恒定,油和水 的粘度比值越大,则含水率越大,流度比趋近于1为有 利驱替;
一维不稳定驱替
一、 分流量方程
一维不稳定驱替
一、 分流量方程 毛管力:多孔介质毛管力是从毛细管中的毛 吸现象演化而来的,在毛细管中,跨越两种非混 相流体界面所必须克服的压力为毛细管力。
2 cos θ p c = po − p w = r
含水率:水在油水混合液中的体积分数,表示为:
qw fw = qo + q w
一维不稳定驱替
一维不稳定驱替
二、 Buckley-Leverett水驱前沿运动方程
分流方程:
vw = (vo + vw ) f w = vt f w
vt ∂f w ∂S w − = φ ∂x ∂t
忽略水的弹性(密度为常数)和压力导数项,得一维 水饱和度方程:
∂vw ∂Sw − =φ ∂x ∂t
,
vt dfw ∂Sw ∂Sw − = φ dSw ∂x ∂t
当Sw(x,t) = Const.时(指定某一特定饱和度线,求 x 其运动速度):t
∫ qt ⋅ dt = ∫ φA[S w ( r, t ) − S wi ]dx
f
0
x0
将前缘移动方程对饱和度求导:
q ∫ dx =
0 t t
⋅ dt
φA
′′dS w fw
两式联立:
∫q
0
t
t
⋅ dt =
∫
x
f
x0
φ A [S w ( r , t ) − S wi
Buckley-Leverett水驱前沿运动方程
两相区平均饱和度
S w 延长线交于 在含水率~饱和度曲线上过点(Swi,0)作切线,其 S S ( Sw ,1)。
wavg w2avg
fw2
fwf
修正fw 管力和重力影响
计算fw
Swi Swf Sw2 1-Sor
一维不稳定驱替
三、恒速注水时水驱动态预测
一维不稳定驱替
基本假设:
(1)So+Sd = 1,饱和度均匀且流体运动方向相同; (2)水驱条件下,水是湿相而油是非湿相;气驱条件 下油是 湿相而气是非湿相;