油藏工程课件 4.1物质平衡方程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
封闭弹性驱动
形成条件： 无边底水注水，无气顶，地层压力大于饱和压力
We 0;Wi 0;Wp 0; m 0; Rp Rs Rsi
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
(1 m ) (C f C w S wc )P (We Wi ) 1 S wc
物理意义：地下产量等于油藏中体积变化之和 引入两相体积系数： BT Bo (Rsi Rs )Bg
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p N ( BT BTi ) mNBTi Bg Bgi Bgi
2)平衡原理：
视油藏为一个容器（封闭或者不封闭），如果不考 虑压力变化时油藏孔隙体积的变化，其容积为定值。 可以推出以下的结论： 开发过程中的任一时刻，采出流体的体积＋剩余在 地下的流体体积等于原始条件下油藏的流体体积。 开发过程中的任一时刻，油藏中的流体体积＝原 始条件下油藏的流体体积。 容器内任一时刻油气水三相流体体积变化代数 和为零。
根据简化条件可以得到各种驱动形式的物质平衡方程。要 求可以根据综合形式简化其他形式。
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
评价天然能量大小
驱油能量机理分析 核实油藏地质储量 计算油藏动态 测算水侵量的大小
Hale Waihona Puke Baidu
评价天然能量大小
N pr N p Bo NBoi Ct Pb
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) N C f Cw S wc ( BT BTi ) BTi P 1 S wc
忽略束缚水和岩石弹性能？？？
气顶驱动： 形成条件： 无边底水注水，地层压力等于饱和压力
We 0;Wi 0;Wp 0; m 0; Rp Rs Rsi 0
历史拟合：利用已生产的开发资料，再现油田 已开发的历程； 动态预测：将拟合建立的动态描述方法用于规 划和预报以后的生产，并对调整措施提供帮助； 校正和完善：将预测指标和实际生产资料进行 对比，校正和完善动态变化规律。
主要内容
物质平衡方法 水驱特征曲线 产量递减规律 水平井产能评价 采收率预测
第一节 物质平衡方法
弹性驱动＋弹性水压驱动：
形成条件： 无注水，有边底水，无气顶，地层压力大于饱和压力
m 0; Rp Rs Rsi ;Wi 0;
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
采出油量与封闭弹性产量的比值
P R
指标 Δ P/R Npr 采油速度 充足 <0.2Mpa >30 >2%
每采出1%地质储量，油藏的压力变化值
较充足 0.2~0.8Mpa 10~30 1.5~2%
有一定 0.8~2.5Mpa 2~10 1-1.5%
不足 >2.5Mpa <2 <1%
判断驱油机理
F 驱动指数：某种驱油能量占总驱油能量的百分数。
N p ( Bt ( R p Rsi ))Bg W p (We Wi ) N ( BT BTi ) m NBTi Bg Bgi Bgi NBTi (1 m) (C f C w S wc )P 1 S wc
BTi Boi
(1 m ) NBTi (C f C w S wc )P (We Wi ) 1 S wc
另外一种形式：
变换
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p(We Wi ) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
油藏认识演化
几何学油藏：K· H· So.w.g L· Φ· 物理学油藏：K· H· So.w.g + P· T L· Φ· V· 动力学油藏：K· H· So.w.g + P· T + K· L· Φ· V· ΔP
封闭弹性驱动
未饱和油藏
弹性驱动＋弹性水压驱动
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
物质平衡方程的建立
1)假设条件：--掌握 油藏内的储层物性和流体物性均质
任意时刻油藏压力处于平衡，压力变化在瞬间 达到全油藏的平衡
各个部位的采出量注入量均衡，且在瞬间达 到平衡，即开发指标是油藏空间的平均值 不考虑油藏的温度变化
N p Bo N Boi ( Bo Boi ) (C f Cw S wc )P 1 S wc
N p Bo N Boi ( Bo Boi ) (C f Cw S wc )P 1 S wc
又因为：
N (Bo Boi ) NBoiCo P Bo Boi BoiCoP
第四章
油藏动态分析方法
为什么进行油藏的动态分析？
目的：研究掌握油藏的动态变化规律，寻找影响油田 动态变化的因素，为开发调整提供依据和方法。
方法：
理论方法： B-L方法、物质平衡、数值模拟、渗流力学
经验方法： 产量变化规律、含水变化、采收率计算
步骤：
历史拟合 动态预测 校正完善
油藏动态分析的三个阶段：
1、水动力计算：边内、边外、切割注水、面积注水 2、数值模拟：黑油模型（一维、二维、三维） 组分模型（单组分、多组分）、神经网络、复杂网络
经济学油藏：
1、技术、经济、规划、优化 2、将油藏作为商业资产进行经营
数字化油藏
油藏的类型及驱动类型
溶解气驱
溶解气驱＋天然水驱
饱和油藏
溶解气驱＋气顶驱动 溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱
Gp地面累产气
N p ( BT Rsi Bg ) (We Wi W p) G p Bg N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
说明： 1 许多参数与地层压力有关，有显函数，还有隐函数，所以 应用物质平衡方程时，地层压力应该取全取准 2 是任意的开发时刻与初始时刻的比较，所以将任意时刻的 参数代入都可以利用，而与其余的时刻无关。 3 零维方程，将油藏看为整体，不考虑空间参数变化，不考 虑空间的渗流特征，可以视为一个点。
N
N p Bo (We W p) Boi Ct P
溶解气驱动：
形成条件： 无边底水注水，无气顶，地层压力等于饱和压力
We 0;Wp 0;Wi 0; m 0; Rp Rs Rsi 0
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
4 形式上与时间没有关系，但是部分参数有关，如水侵量。
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
油藏的类型及驱动类型
溶解气驱
溶解气驱＋天然水驱
饱和油藏
溶解气驱＋气顶驱动 溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱
封闭弹性驱动
未饱和油藏
弹性驱动＋弹性水压驱动
N N p Bo Boi Boi Co P (C f Cw S wc )P 1 S wc
)P Ct Co
N Boi (Co
N p Bo C f Cw S wc 1 S wc
C f Cw Swc 1 Swc
N
N p Bo BoiCt P
单位体积的地层原油，当下降单位地层压力时，依靠原油、束 缚水、岩石孔隙体积的弹性采出的地下油量。
变换
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f GpBgS wc )PBg Cw =NpRp Bgi 1 S wc N p ( BT Rsi Bg ) (We Wi W p) G p Bg N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
1 mNBoi (C
1 S wc
f
S wc Cw )P
将各项放到相应的位置上，即可以得到物质平衡方程：
原始条件下气顶区域气体积＋油区油的体积＝压力为P 时气顶区域气体积＋油区油的体积＋边底水入侵量＋ 压力为P时气顶区、油区孔隙体积体积变化和束缚水体 积变化
mNBoi NBoi
压力为P时气顶区气体积＋油区油体积
＋边底水入侵量＋孔隙体积和束缚水体积变化
油区油体积 原始条件下 气区气体积
N
NBoi
mNBoi
m为原始条件下气顶的气体积与油区油体积之比
1)油区油体积
( N N p ) Bo
2)气区气体积
压力为P时
4部分
溶解气量＋原有气顶气总量 －采出气量－目前溶解气量
m NBoi N p R p ( N N p ) Rs Bg NRsi Bgi
m NBoi N p R p ( N N p ) Rs Bg NRsi Bgi
( N N p ) Bo
(We Wi Wp )
1 mNBoi (C
1 S wc
f
S wc Cw )P
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p N ( Bo Boi ) N ( Rsi Rs ) Bg mNBoi NBoi Bg Bgi Bgi
oil
WOC
water
驱油的能量有多种 油区采油 气顶 膨胀 考虑开采油区，不直接开采气顶
油区压力降低 边底水 入侵 油与溶解 气的膨胀 束缚水膨胀及 孔隙体积减小
开发过程中的任一时刻，油藏中的流体体积＝原始 条件下油藏的流体体积。 以气顶和油区孔隙体积减去束缚水所占的体积后为容 器的体积（含烃孔隙体积） 原始条件下气顶区域气体积＋油区油的体积
1)油区油体积 2)气区气体积 3)水侵入区体积
(We Wi Wp )
Bw 1
(We Wi Wp ) Bw
压力变化导致
4)孔隙体积和束缚水体积变化
压力为P时
NBoi 1 m C f P 1 S wc
NBoi 1 m S wc Cw P 1 S wc
思考：若考虑孔隙体积变化，该如何描述？
3)所用到的数据：
高压物性数据 Bo、Bg、Bw、Rs、Ct、Co、Cw等 生产数据
N p、Wp、Wi、Rp、f w等
P、Pi
压力数据
4)物质平衡方程的用途： 确定油藏地质储量 测算水侵量的大小 驱油能量机理分析
计算油藏动态
5)物质平衡方程式的建立：
gas
GOC
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
封闭弹性驱动
形成条件： 无边底水注水，无气顶，地层压力大于饱和压力
We 0;Wi 0;Wp 0; m 0; Rp Rs Rsi
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
(1 m ) (C f C w S wc )P (We Wi ) 1 S wc
物理意义：地下产量等于油藏中体积变化之和 引入两相体积系数： BT Bo (Rsi Rs )Bg
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p N ( BT BTi ) mNBTi Bg Bgi Bgi
2)平衡原理：
视油藏为一个容器（封闭或者不封闭），如果不考 虑压力变化时油藏孔隙体积的变化，其容积为定值。 可以推出以下的结论： 开发过程中的任一时刻，采出流体的体积＋剩余在 地下的流体体积等于原始条件下油藏的流体体积。 开发过程中的任一时刻，油藏中的流体体积＝原 始条件下油藏的流体体积。 容器内任一时刻油气水三相流体体积变化代数 和为零。
根据简化条件可以得到各种驱动形式的物质平衡方程。要 求可以根据综合形式简化其他形式。
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
评价天然能量大小
驱油能量机理分析 核实油藏地质储量 计算油藏动态 测算水侵量的大小
Hale Waihona Puke Baidu
评价天然能量大小
N pr N p Bo NBoi Ct Pb
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) N C f Cw S wc ( BT BTi ) BTi P 1 S wc
忽略束缚水和岩石弹性能？？？
气顶驱动： 形成条件： 无边底水注水，地层压力等于饱和压力
We 0;Wi 0;Wp 0; m 0; Rp Rs Rsi 0
历史拟合：利用已生产的开发资料，再现油田 已开发的历程； 动态预测：将拟合建立的动态描述方法用于规 划和预报以后的生产，并对调整措施提供帮助； 校正和完善：将预测指标和实际生产资料进行 对比，校正和完善动态变化规律。
主要内容
物质平衡方法 水驱特征曲线 产量递减规律 水平井产能评价 采收率预测
第一节 物质平衡方法
弹性驱动＋弹性水压驱动：
形成条件： 无注水，有边底水，无气顶，地层压力大于饱和压力
m 0; Rp Rs Rsi ;Wi 0;
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
采出油量与封闭弹性产量的比值
P R
指标 Δ P/R Npr 采油速度 充足 <0.2Mpa >30 >2%
每采出1%地质储量，油藏的压力变化值
较充足 0.2~0.8Mpa 10~30 1.5~2%
有一定 0.8~2.5Mpa 2~10 1-1.5%
不足 >2.5Mpa <2 <1%
判断驱油机理
F 驱动指数：某种驱油能量占总驱油能量的百分数。
N p ( Bt ( R p Rsi ))Bg W p (We Wi ) N ( BT BTi ) m NBTi Bg Bgi Bgi NBTi (1 m) (C f C w S wc )P 1 S wc
BTi Boi
(1 m ) NBTi (C f C w S wc )P (We Wi ) 1 S wc
另外一种形式：
变换
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p(We Wi ) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
油藏认识演化
几何学油藏：K· H· So.w.g L· Φ· 物理学油藏：K· H· So.w.g + P· T L· Φ· V· 动力学油藏：K· H· So.w.g + P· T + K· L· Φ· V· ΔP
封闭弹性驱动
未饱和油藏
弹性驱动＋弹性水压驱动
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
物质平衡方程的建立
1)假设条件：--掌握 油藏内的储层物性和流体物性均质
任意时刻油藏压力处于平衡，压力变化在瞬间 达到全油藏的平衡
各个部位的采出量注入量均衡，且在瞬间达 到平衡，即开发指标是油藏空间的平均值 不考虑油藏的温度变化
N p Bo N Boi ( Bo Boi ) (C f Cw S wc )P 1 S wc
N p Bo N Boi ( Bo Boi ) (C f Cw S wc )P 1 S wc
又因为：
N (Bo Boi ) NBoiCo P Bo Boi BoiCoP
第四章
油藏动态分析方法
为什么进行油藏的动态分析？
目的：研究掌握油藏的动态变化规律，寻找影响油田 动态变化的因素，为开发调整提供依据和方法。
方法：
理论方法： B-L方法、物质平衡、数值模拟、渗流力学
经验方法： 产量变化规律、含水变化、采收率计算
步骤：
历史拟合 动态预测 校正完善
油藏动态分析的三个阶段：
1、水动力计算：边内、边外、切割注水、面积注水 2、数值模拟：黑油模型（一维、二维、三维） 组分模型（单组分、多组分）、神经网络、复杂网络
经济学油藏：
1、技术、经济、规划、优化 2、将油藏作为商业资产进行经营
数字化油藏
油藏的类型及驱动类型
溶解气驱
溶解气驱＋天然水驱
饱和油藏
溶解气驱＋气顶驱动 溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱
Gp地面累产气
N p ( BT Rsi Bg ) (We Wi W p) G p Bg N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
说明： 1 许多参数与地层压力有关，有显函数，还有隐函数，所以 应用物质平衡方程时，地层压力应该取全取准 2 是任意的开发时刻与初始时刻的比较，所以将任意时刻的 参数代入都可以利用，而与其余的时刻无关。 3 零维方程，将油藏看为整体，不考虑空间参数变化，不考 虑空间的渗流特征，可以视为一个点。
N
N p Bo (We W p) Boi Ct P
溶解气驱动：
形成条件： 无边底水注水，无气顶，地层压力等于饱和压力
We 0;Wp 0;Wi 0; m 0; Rp Rs Rsi 0
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
4 形式上与时间没有关系，但是部分参数有关，如水侵量。
物质平衡方法
油藏的认识规律演化
油藏的类型及驱动类型 物质平衡方程的建立 物质平衡方程的简化
物质平衡方程的应用
油藏的类型及驱动类型
溶解气驱
溶解气驱＋天然水驱
饱和油藏
溶解气驱＋气顶驱动 溶解气驱＋气顶驱动＋天然水驱
封闭弹性驱动
未饱和油藏
弹性驱动＋弹性水压驱动
N N p Bo Boi Boi Co P (C f Cw S wc )P 1 S wc
)P Ct Co
N Boi (Co
N p Bo C f Cw S wc 1 S wc
C f Cw Swc 1 Swc
N
N p Bo BoiCt P
单位体积的地层原油，当下降单位地层压力时，依靠原油、束 缚水、岩石孔隙体积的弹性采出的地下油量。
变换
N p ( BT ( Rsi R p ) Bg ) (We Wi W p) N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f GpBgS wc )PBg Cw =NpRp Bgi 1 S wc N p ( BT Rsi Bg ) (We Wi W p) G p Bg N Bg Bgi (1 m) ( BT BTi ) m BTi BTi (C f Cw S wc )P Bgi 1 S wc
1 mNBoi (C
1 S wc
f
S wc Cw )P
将各项放到相应的位置上，即可以得到物质平衡方程：
原始条件下气顶区域气体积＋油区油的体积＝压力为P 时气顶区域气体积＋油区油的体积＋边底水入侵量＋ 压力为P时气顶区、油区孔隙体积体积变化和束缚水体 积变化
mNBoi NBoi
压力为P时气顶区气体积＋油区油体积
＋边底水入侵量＋孔隙体积和束缚水体积变化
油区油体积 原始条件下 气区气体积
N
NBoi
mNBoi
m为原始条件下气顶的气体积与油区油体积之比
1)油区油体积
( N N p ) Bo
2)气区气体积
压力为P时
4部分
溶解气量＋原有气顶气总量 －采出气量－目前溶解气量
m NBoi N p R p ( N N p ) Rs Bg NRsi Bgi
m NBoi N p R p ( N N p ) Rs Bg NRsi Bgi
( N N p ) Bo
(We Wi Wp )
1 mNBoi (C
1 S wc
f
S wc Cw )P
N p Bo N p ( R p Rs ) Bg W p N ( Bo Boi ) N ( Rsi Rs ) Bg mNBoi NBoi Bg Bgi Bgi
oil
WOC
water
驱油的能量有多种 油区采油 气顶 膨胀 考虑开采油区，不直接开采气顶
油区压力降低 边底水 入侵 油与溶解 气的膨胀 束缚水膨胀及 孔隙体积减小
开发过程中的任一时刻，油藏中的流体体积＝原始 条件下油藏的流体体积。 以气顶和油区孔隙体积减去束缚水所占的体积后为容 器的体积（含烃孔隙体积） 原始条件下气顶区域气体积＋油区油的体积
1)油区油体积 2)气区气体积 3)水侵入区体积
(We Wi Wp )
Bw 1
(We Wi Wp ) Bw
压力变化导致
4)孔隙体积和束缚水体积变化
压力为P时
NBoi 1 m C f P 1 S wc
NBoi 1 m S wc Cw P 1 S wc
思考：若考虑孔隙体积变化，该如何描述？
3)所用到的数据：
高压物性数据 Bo、Bg、Bw、Rs、Ct、Co、Cw等 生产数据
N p、Wp、Wi、Rp、f w等
P、Pi
压力数据
4)物质平衡方程的用途： 确定油藏地质储量 测算水侵量的大小 驱油能量机理分析
计算油藏动态
5)物质平衡方程式的建立：
gas
GOC