含水上升规律

第一章项目研究的背景及意义20世纪50年代以来，全世界油田开发的总趋势是充分利用水驱动力来采出油藏内部的石油。

这样做一方面是为了获得较高的最终采收率，同时还是为了在开发过程中保持高产稳产。

在天然水驱能量不足的情况下，很多油田都采用了人工注水的油田开发方案。

对于水驱油田来说，无论是依靠人工注水或是天然水驱采油，油田在结束无水采油期以后都将转入含水生产，并且含水将逐步上升，最终还要影响油田稳产。

刚性水压驱动驱油动力：动力来源于有充足供水能力的边、底水的水头压能、注入水的能量。

驱动条件：油层与边水或底水相连通，边水有露头或底水水源充足，边水露头与油层之间高差大，油水层渗透率高，且油水区之间连通性好；注水开发时，注采比等于1；原始地层压力高于饱和压力。

在刚性水压驱动方式下，由于边、底水或注入水水源供给充足，所以生产过程中地层压力保持不变，产液量不变；随着含水不断上升，产油量不断下降；地层压力高于饱和压力不变，生产气油比不变。

弹性水压驱动驱油动力：主要依靠油藏含油部分以外广大含水区岩石和地层水弹性势能。

驱动条件：存在边、底水但不活跃，一般边水无露头或有露头但因地层连通性差、渗透率低、水源供给不足；若人工注水开发时，注水速度赶不上采液速度；开采过程中，地层压力始终保持高于饱和压力。

弹性水压驱动时当边、底水或注入水能量不足时，水侵量小于采液量，造成地层亏空，引起地层压力下降，含水区及含油区岩石和流体释放弹性能进行驱油。

生产过程中地层压力不断下降，产液量下降，产油量下降；由于地层压力高于饱和压力，生产气油比保持不变。

除了上述两种驱动方式以外，油田开发中还有弹性驱动、溶解气驱动、气压驱动、重力驱动等多种驱动方式及复合驱动。

第二章油田含水上升规律综述2.1摘要认识油田含水上升规律，研究油田含水上升的地质因素，制定切实可行的控制含水增长措施，是开发水驱油田的一件经常性的而且是极为重要的工作，同时油田含水率和采出程度与油层性质、开发水平等有很大关系。

2.2关键词含水关键词：含水率、水油比、产水量、产油量、采出程度、最终采收率2.3水驱曲线介绍在水驱油田上，含水率与采出程度之间的关系是一条不规则曲线。

由于曲线的形状较为特殊，不能用简单的数学公式表达出来，必须经过一定的数学变化。

在半对数坐标上，以对数坐标表示累积产水量，以普通坐标表示累积产油量，二者的关系曲线是一条直线。

故以这种方式作出的这种曲线我们就成为水驱曲线。

第三章刚性水驱油田含水上升规律研究3.1水驱方程表达式从含水期开始（一般含水25%以上）成立，而到高含水期仍保持不变。

在油田井网、注采方式、油井工作制度等不发生改变时，直线始终保持不变。

水驱规律曲线的表达式可写为：以累积产油量表示N P=a(lg W P−lg b) (1−1)或以累积产水量表示W P=b∗10N Pa (1−2)N P——累积产油量，104t；W P——累积产水量，104t；a, b——经验常数。

经验常数解析a值越大，说明开发效果越好。

其几何意义是油水关系曲线的直线段对纵轴的斜率；其物理意义是累积产水一个对数周期所获得的采油量。

b值越小，说明开发效果越好。

其几何意义是直线的延长线在纵轴上的截距；它是与岩石和流体性质有关的常数。

水驱方程的应用根据式（1-1），先将表达式两端求导，就可以得到单位时间与单位时间产水量之间的关系式：dN P dt =a2.3∗1W P∗dW Pdt为此，分别引入单位时间产油量Q0和单位时间产水量Q wQ0=dN PdtQ w=dW Pdt最后得到：基本关系方程Q w Q0=2.3W Pa(1−3)3.2含水率方程应用含水率是产水量占产液量的百分数，即：f w=Q wQ0+Q w=2.3W Pa+2.3W P(1−4)3.2.1含水率与累积产水量根据式(1-4)，含水率与累积产水量的关系可有方程式变形得到：W P=a2.3∗f w1−f w(1−5)通过以上方程就可以预测不同含水率时的累积产水量。

3.2.2含水率与累积产油量由式(1-1)和式(1-5)可知：若要获取含水率与累积产量之间的关系，一般都只能采取间接法。

N P=a(lga2.3∗f w1−f w−lg b) (1−6)先根据生产数据绘出水驱曲线，求得累积产油量N P与累积产水量W P之间的半对数关系；然后求得经验参数a和b；最后根据累积产水量与经验常数a求得含水率值。

3．2．3含水率与采收率（采出程度）式(1-6)是含水率与累积产油量的关系，利用这一公式，根据已求出的两个经验常数a和b，就可以计算出某一累积产油量时的含水率。

W P=b∗10N P a为此，先引入三个无因次量：R=N PNa̅=aNb̅=bN将式（1-2）代入式（1-4），并且代入无因次量得：f w=2.3b̅10R a̅⁄a̅+2.3b̅10R a̅⁄(1−7)由上式可以看出：在某一采出程度下，含水率的高低完全取决于两个无因次经验常数a̅、b̅，而且主要取决于a̅，a̅是各油田之间的可对比参数，a̅越大说明油田含水上升越慢。

3.3水油比方程应用水油比是采出液中采出水与采出油的比值，即：WOR=Q wQ0=2.3W Pa(1−8)3.3.1水油比与累积产水量根据式(1-8)，水油比与累积产水量的关系可由方程式变形得到：W P=aWOR2.3(1−9)由上式可以得到我们可以根据不同的水油比预测出不同的累积产水量。

3.3.2水油比与累积产油量有了累积产水和水油比及含水的关系以后，就可求得累积产油量与水油比的关系。

将式（1-9）代入式（1-1）可得：N P=a(lg aWOR2.3−lg b) (1−10)由以上方程式可以预测不同水油比时的累积采油量。

3.3.3水油比与采收率（最终采收率）目前在水驱油田上，普遍采用一个极限含水或极限水油比这一概念。

超过了这一极限，油田就失掉了实际开采价值，经济上也不合算。

而达到这一极限所获得的采出程度就是油田的最终采收率。

由于它从油田的实际出发，因此预测的采收率值一般比其它方法更符合生产实际，故有较大的参考价值。

由式（1-10）可得：N Pmax=a(lg aWOR max2.3−lg b)根据公式E R=N Pmax N⁄，可得：E R=a̅(lga2.3WOR max−lg b) (1−11)由上式可以看出：水驱油田的最终采收率与经验常数a的大小直接有关，a值越大，其采收率越高。

一般现在通用的极限含水为98%，因此而得到的极限水油比为49：1，但是，有限含水或极限水油比应根据各油田的具体情况而定，不能限于f w= 98% (WOR max=49)上。

第四章驱替系列系列预测含水上升规律讨论大量的实践证明，由于不同油田的地质条件（如油层岩石的性质——孔隙结构、韵律性等）不同，油层流体性质的差异（如油水黏度比不同），以及储油岩石和流体共同作用的润湿性各异，故油藏的驱动方式为非活塞式。

在这样的条件下，含水率与采出程度的关系曲线——驱替特征曲线的形态是多种类型的。

万吉业从油藏物理的概念出发，研究了不同储油物性油藏的不同驱替特征，并分类配套构成了驱替特征类型的一个序列——万式驱替系列。

万式驱替系列一览表从油层物理中相对渗透率概念出发，导出的这个驱替系列，在实践中基本上可适用于各种不同地质条件和不同驱替特征的油田。

利用驱替系列特征曲线及相应的五种直线方程，可以用来评价开发和调整效果。

万式驱替系列曲线图Ⅰ——凸型曲线；Ⅱ——凸~S型曲线；Ⅲ——S型曲线；Ⅳ——凹~S型曲线；Ⅴ——凹型曲线4.1含水上升规律动态预测以凸型曲线为例R=A+B lg(1−f w) (1−12)4.1.1确定采出程度据式（1-12）可知，只要知道任一时期的含水率就可以得到相应的采出程度，即：R=A+B lg(1−f w)4.1.2预测最终采收率将油田开发中的极限含水率（取f w max=95%、98%、99%）代入式（1-12）可得：f w=0.95时E R=A−1.301Bf w =0.98时E R =A −1.699Bf w =0.99时E R =A −2B4.1.3某一采出程度下的含水率由式（1-12）数学变换得：f w =1−10bR−a (1−13)式中b =1B ; a =A B4.1.4含水上升率对式（1-12）进行微分得：{dR =dF ′(f w )dR =1100⇒f′w =b 1(1−f w )∗1100(1−14) 由式（1-12）可得： b 1=−ln 10B将b 1代入式（1-14）得：f′w =−ln 10B (1−f w )∗11004.1.5产油量递减律（条件：定产液量Q l ）由递减率定义D =−1Q ∗dQ dt 得：{q′o =Q o1−Q o2Q o1Q o =Q l f o (f ′w f o =f ′o f o )⇒q′o =f′w 1−f w =b 1100(1−15) 将b 1代入式（1-15）得：q′o =−ln 10100B4.1.6产液量递增率由递增率的定义可得：{q′l =Q l1−Q l2Q l1Q o =Q l f o⇒q ′l =11−q ′o −1=11−b 1100−1 (1−16) 将b 1代入式（1-16）得：q ′l ==11+ln 10100B −1 4.2油田含水上升规律的测算对于一个实际油藏，它有一个特定的含水上升规律，那么，六个表达油田含水上升规律的公式中，究竟哪一个符合油藏的实际情况?要解决这个问题，就需要测算步骤：1. 准确齐全地收集油藏的生产资料；2.按照上面介绍的六种表达形式，分别在不同的坐标上作各自对应的关系曲线，得出各方程的最后直线段，并求得各自的经验方程；3.应用求得的各自的经验方程，计算理论上的含水与采出程度的对应值；4.在同一直角坐标上，描绘出六条计算的含水与采出程度的关系曲线，并在同一直角坐标上描绘出油藏实际的含水与采出程度的关系曲线；5.进行对比分析，选择出与实际含水与采出程度的关系曲线吻合程度最好的计算的关系曲线。

第五章研究设计的成果与结论本次设计主要围绕含水率进行。

我们的侧重点是如何含水率表达式的推导及其所涉及含水率的油田动态指标预测。

本次设计详尽的了解了水驱油田的水驱表达式、水驱曲线及万式驱替系列的相关预测与应用，含水率与采出程度的关系研究，我们可以看出：在某一采出程度下，含水率的高低完全取决于两个无因次经验常数a̅、b̅，而且主要取决于a̅，a̅是各油田之间的可对比参数，a̅越大说明油田含水上升越慢。

含水率与最终采收率的关系研究，我们可以看出：水驱油田的最终采收率与经验常数a的大小直接有关，a值越大，其采收率越高。

设计成果是：采油量与含水率的数字编程，实时动态监测油田开发中含水率变化。