4.2水驅(qū)特征曲線分析

1、經(jīng)驗方法油藏在投入開發(fā)以后，其地下流體（油氣水）的分布及狀態(tài)將發(fā)生激烈的變化。這些變化是遵循一定的規(guī)律進(jìn)行的，并且是受到某些因素的控制和約束的。油藏工程方法的主要任務(wù),就是要研究油藏在投入開采以后的變化規(guī)律，并且尋找控制這些變化的因素。運(yùn)用這些規(guī)律來調(diào)整和完善油藏的開發(fā)方案，使之取得最好的開發(fā)效果。研究油藏動態(tài)規(guī)律的方法有許多種，包括前面已經(jīng)介紹過的許多滲流力學(xué)理論方法，數(shù)值模擬方法以及物質(zhì)平衡方法等。下面所要介紹的是經(jīng)驗方法，它要求直接地、系統(tǒng)地觀察油藏的生產(chǎn)動態(tài)，收集足夠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過詳細(xì)的分析和研究來發(fā)現(xiàn)油田生產(chǎn)規(guī)律，其中包括油的生產(chǎn)指標(biāo)變化規(guī)律，以及各指標(biāo)間的相互關(guān)系等等。由于經(jīng)驗方

2、法本身來源于生產(chǎn)規(guī)律的直接分析和總結(jié)，所以歷史比較久遠(yuǎn)，但在油藏動態(tài)分析的領(lǐng)域中，30年代以后才出現(xiàn)了一些比較成熟并能普遍使用的經(jīng)驗方法。隨著開發(fā)油田類型的增多和研究工作本身的不斷完善，近幾十年出現(xiàn)了許多具體的方法和經(jīng)驗公式，這些方法已成為油藏工程方法的一個組成部分。經(jīng)驗方法的研究和應(yīng)用分為三個階段或三個步驟:第一階段：油藏的擬合期要求系統(tǒng)地觀察油藏的生產(chǎn)動態(tài)，準(zhǔn)確齊全地收集能說明生產(chǎn)規(guī)律的資料，其中包括必要的分析化驗資料，深入地分析這些資料以發(fā)現(xiàn)其中帶規(guī)律性的東西，然后對這些規(guī)律性的資料和數(shù)據(jù)，按一定的理論方法，如統(tǒng)計分析、曲線擬合等，總結(jié)出表達(dá)這些規(guī)律的經(jīng)驗公式。第二階段：油藏動態(tài)的預(yù)測期

3、擬合期生產(chǎn)規(guī)律的總結(jié)提供了研究方法，但研究的目的使用這些方法對油藏的未來動態(tài)進(jìn)行預(yù)測，包括各種生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。第三階段：方法的校正和完善根據(jù)預(yù)測期內(nèi)理論方法提供的油藏動態(tài)指標(biāo)的變化和實(shí)際油藏動態(tài)指標(biāo)的對比，找出其中的差別，根據(jù)新的生產(chǎn)情況修正和完善方法本身。選擇經(jīng)驗公式和確定其中的參數(shù)是經(jīng)驗方法本身的基礎(chǔ)工作,運(yùn)用經(jīng)驗公式推測和判斷生產(chǎn)情況是經(jīng)驗方法的目的O下面根據(jù)國內(nèi)外開發(fā)實(shí)踐總結(jié)出的一些基本規(guī)律，介紹目前國內(nèi)油藏工程方法中普遍采用并行之有效的一些方法，主要是產(chǎn)量、含水等的變化規(guī)律。第二節(jié)水驅(qū)特征曲線分析常用含水與采出程度、水驅(qū)特征曲線來表示分析水驅(qū)油田開發(fā)動態(tài)的一種常用方法主要內(nèi)容一、水

4、驅(qū)油田含水上升規(guī)律二、水驅(qū)規(guī)律曲線的基本原理及其表達(dá)式三、水驅(qū)規(guī)律曲線的應(yīng)用I、校正水驅(qū)規(guī)律曲線油田開發(fā)實(shí)踐和廣泛深入的開發(fā)理論表明，水驅(qū)開發(fā)油田，可以獲得較高的最終采收率，并且由于水源豐富，價格低廉，因而其作為一種有效的驅(qū)替流體，在世界各油田開采中廣泛使用。對于水驅(qū)油田來說，無論是依靠天然水驅(qū)采油還是依靠人工注水采油，在無水采油期結(jié)束以后將長期地進(jìn)行含水生產(chǎn)，其含水率還將逐步上升，這是影響油田穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。對這類油田，認(rèn)識油田含水上升規(guī)律，研究影響含水上升的因素，制定不同生產(chǎn)階段的切實(shí)可行的控制含水增長的措施，是開發(fā)水驅(qū)油田的一件經(jīng)常性的極為重要的工作。一、水驅(qū)油田含水采油期的劃分與含水上

5、升規(guī)律1.水驅(qū)油田含水采油期的劃分無水采油期：含水率2%低含水采油期：含水率2%-20%中含水采油期：含水率20%-60%高含水采油期：含水率60%-90%特高含水采油期：含水率90%100不同油水粘度比的油田水驅(qū)特征有顯著的差異。低粘度油田,可采儲量的采出程度RJ%油水粘度比低，開發(fā)初期含水上升緩慢，在含水率與采出程度的關(guān)系曲線上呈凹形曲線，主要儲量在中低含水期采出。這是由水驅(qū)油非活塞性所決定的，儲層的潤濕性和非均勻性更加劇了這種差異。我國主要油田原油屬石蠟基原油，粘度普遍較高，這就形成了一個重要特點(diǎn)。高含水期是注水開發(fā)油田的一個重要階段，在特高含水階段仍有較多儲量可供開采。(SJ)凹型、凸

6、型，s型，三類曲線aI北馬卡特T層地層原油粘度他匸143mPas；孤島渤19斷塊沙三層,地層原油粘度他=100mPas；大慶511井組葡IC7層,地層原油粘度“o=9.5niPas；波克洛夫5層,地層原油粘度網(wǎng)=3mP“s；十月油田XVI層,地層原油粘度心.7mPas；油水粘度比是影響含水上升規(guī)律的決定性因素生產(chǎn)措施調(diào)整運(yùn)用的好壞也是一個重要的因素。/.=_u+0-C+(l6902_Ci)7?d】80-6040一20一20cd童氏圖版4060801002.含水上升規(guī)律（7K驅(qū)特征曲線）生產(chǎn)實(shí)踐表明，一個水驅(qū)油藏全面開發(fā)并進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)以后，其含水達(dá)到一定程度并逐漸上升時，以累積產(chǎn)水量的對數(shù)為縱坐

7、標(biāo)，以累積產(chǎn)油量（或采出程度）為橫坐標(biāo)，則二者關(guān)系是一條直線，該曲線我們稱為水驅(qū)曲線。而應(yīng)用這一直線關(guān)系，不僅可以對油田的未來動態(tài)進(jìn)行預(yù)測，而且還可以對油田可采儲量和最終采收率作出有效的估計。下表示的是我國某油田注水開發(fā)的一條水驅(qū)曲線。這條直線一般從中含水期（含水率在20%）即可出現(xiàn)，而到高含水期仍保持不變。在油田的注采井網(wǎng)，注采強(qiáng)度保持不變時,直線性也始終保持不變；當(dāng)注采方式變化后，則出現(xiàn)拐點(diǎn)，但直線關(guān)系仍然成立。圖中的含水達(dá)47%左右時，直線出現(xiàn)拐點(diǎn)，其原因在于此時采取了一定的調(diào)整措施。水驅(qū)曲線二、水驅(qū)規(guī)律曲線的基本原理及其表達(dá)式根據(jù)油水兩相滲流的達(dá)西定律，不考慮重力和毛管力時，含水率1.

8、水驅(qū)規(guī)律曲線的基本原理(1)的公式為：_Qw_1_1幾a+a廠i+生札_二1兒SR式中，R為水油比：R；唇(2)大量實(shí)驗資料表明，油水相對滲透率與含水飽和度之間有如下關(guān)系:也=cedSw(3)(6)(6)代入公式(2)得:R=oIgdSH-QoAvc或者寫為:記嘖)+拆R(5)由此可知，油藏中由于水侵，其含水飽和度不斷上升,從而引起采出液體中的水油比R也不斷上升，而含水飽和度的上升，與原油的采出程度又是成正比關(guān)系的，其關(guān)系式為：77=1恥-SQ乞(1SQ經(jīng)過變換后可寫為:Ed-SQ(7)將上公式代入（5）式,系式為：可以獲得采出程度與水油比的關(guān)1Bo(l-Swc)(d(l-SQ#_1lncAv

9、+1inR(8)Boidd上式可簡化為:=B+Aln7?(9)這就是水驅(qū)規(guī)律曲線的一種表達(dá)方式，表明采出程度與水油比之間是單對數(shù)關(guān)系。與水驅(qū)規(guī)律曲線的基本表達(dá)式是等價的。2.水驅(qū)規(guī)律曲線的基本公式水驅(qū)規(guī)律曲線可用下式表示:NP=a(gWp-gb)(10)式中9Np累積產(chǎn)油量;水驅(qū)曲線示意Wp一累積產(chǎn)水量;a水驅(qū)曲線直線段對縱軸的斜率;b直線延長線在縱軸上的截距。式中a的物理意義是累積產(chǎn)水量上升10倍（即一個對數(shù)周期）所能獲得的采油量。b值反映巖石和流體性質(zhì)a值的大小反映水驅(qū)油田的驅(qū)油效果好壞和開發(fā)方式有效程度的高低。若地層條件好，原油性質(zhì)好，而注采井網(wǎng)及注采速度又比較合理，則a值較大，否則就偏

10、低。這就是說若油田的開發(fā)效果變好，則水驅(qū)曲線就變平，否則就上翹。開發(fā)調(diào)整的目的就是盡量使水驅(qū)曲線變平，使含水上升速度變慢。三、水驅(qū)規(guī)律曲線的應(yīng)用運(yùn)用水驅(qū)規(guī)律可以預(yù)測油田生產(chǎn)過程中的含水變化、產(chǎn)油水情況、最終采收率及可采儲量等。1水油比與累積產(chǎn)油、累積產(chǎn)水的關(guān)系公式(10)各項分別對時間求導(dǎo)，可以得到累積產(chǎn)油量、累積(11)(12)產(chǎn)水量與水油比之間的關(guān)系：Np=awp-b)(10)Qoa或:(cR、Np=alglgZ?乙型曲線(13)23丿利用上式可以預(yù)測某一水油比時的累積產(chǎn)油和累積產(chǎn)水，或累積產(chǎn)油達(dá)某一值時水油比為多少。2含水率與累積產(chǎn)油、累積產(chǎn)水的關(guān)系由含水率九與水油比之間的關(guān)系可得含水率

11、與累積產(chǎn)油、累積產(chǎn)水之間的關(guān)系。1Qo+Qw2R=Qw=九、-lg)一n(aRNp=alg“哦厶。丿(13)(14)(15)利用上兩式可以預(yù)測某一含水率時的累積產(chǎn)油和累積產(chǎn)水,或累積產(chǎn)油達(dá)某一值時含水率為多少。77=3.估算水驅(qū)可采儲量及最終水驅(qū)采收率當(dāng)水油比達(dá)到極限水油比時R喚,或含水率達(dá)到極限含水率fmax時，可得水驅(qū)可采儲量2噺:NPmax=/、厶丿vvmaxNpmax=a以丁嚴(yán)rk厶dl-JK.maxlgb(16)(17)NpmaxN4.判斷水驅(qū)開發(fā)效果的變化(EOWIL砥嚴(yán)74.9%AT=23.35X104t1520采出程度/%2530U!、校正水驅(qū)規(guī)律曲線對于剛性水驅(qū)油田來說，其累

12、積產(chǎn)水量的對數(shù)與累積產(chǎn)油量呈較好的直線關(guān)系，這一規(guī)律是普遍適用的。但是在有的地區(qū)，還會遇到另一類油藏，它只局部地依靠注水開發(fā)。如有的油田飽和壓力較高，注水較遲，或者油藏具有邊水，因此在油井見水以前或者在見水后很長一段時期內(nèi)，還存在一定的溶解氣驅(qū)特征。在這種綜合驅(qū)動方式下，累積產(chǎn)水量的對數(shù)與累積產(chǎn)油量的關(guān)系曲線，即水驅(qū)規(guī)律曲線不是一條直線而是一條減速遞增（即平緩上升）的曲線。下圖所示為某邊水-溶解氣驅(qū)油田產(chǎn)量變化曲線。一gWp(百萬噸)Np（百萬噸）校正水驅(qū)規(guī)律曲線因為這類水驅(qū)曲線不是直線，因而不便于用直線外推來計算今后含水上升規(guī)律和預(yù)測采收率。為了使這種類型的水驅(qū)規(guī)律曲線便于應(yīng)用，就需要進(jìn)行校

13、正。最好的校正方法就是將它變成直線。在單對數(shù)坐標(biāo)中，使這種曲線變?yōu)橹本€的方法就是把水驅(qū)規(guī)律的基本公式寫成如下的形式:Np=alg(Wp+C)-lgb(18)這個公式與未經(jīng)校正的水驅(qū)規(guī)律公式的區(qū)別是多了一個校正系數(shù)C。這時不能用簡單的累積產(chǎn)水量來做縱坐標(biāo)，而必須先確定出校正系數(shù)C,然后以lg(Wp+C)為縱坐標(biāo)，以Np為橫坐標(biāo)作,這樣繪出的水驅(qū)規(guī)律曲線將是一條較好的直線。確定校正參數(shù)C值的方法如下：先在未經(jīng)校正的水驅(qū)曲線上取三點(diǎn)仁2、3,讓其橫坐標(biāo)之間有如下關(guān)系:(19)Np2=g+Np3)這時可以相應(yīng)地得到三個點(diǎn)的縱坐標(biāo)為WpWp2、和Wp3,那么校正參數(shù)C的值就等于:2P2尸晤2円P3-+w

14、1-C一gWp(百萬噸)水驅(qū)曲線在確定了參數(shù)C以后，其它西的經(jīng)驗數(shù)據(jù)處理方法確定，如平芳Np（百萬噸）校正水驅(qū)規(guī)律曲線對于校正水驅(qū)曲線，其水油比及含水的公式與未經(jīng)校正的基本相同，其差別僅在于把原來用Wp表示的參數(shù)改為Wp+c,如水油比和含水率公式為：2.3（叫+C）R：（21）f_23（%+C）wa+2.3（Wp+C）（越）其它水驅(qū)規(guī)律的導(dǎo)出公式表達(dá)的形式仍然不變。五、應(yīng)用實(shí)例1已知一水驅(qū)油藏的原始地質(zhì)儲量為737X104m3,生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表所示。試計算極限水油比為49時的原油采收率。時間累積產(chǎn)油量Np(10m3)累積產(chǎn)水量Wp(10m3)時間累積產(chǎn)油量Np(10m3)累積產(chǎn)水量wp(ioW)1

15、985.1288.1523.491990.12135.81120.441986.1298.6138.011991.12150.22179.991987.12106.1151.431992.12163.22253.041988.12111.757.881993.12172.94318.651989.12123.6982.91994.12183.64392.34應(yīng)用瞬時形式需要計算水油比，可以先采用甲型確定系數(shù)050累評編量150200oo10/K1Q叫WP1-.:，1756-2liG.lll352135.210,1408Q1輔2i260L7GMKL2261,20.207a10.21553!297

16、t&300.424312,i412.50.23720.25fi243W7.81400.6GS422-6522.60.2541Q2825&3519-1501.0006陽5796-50,28050,327663726.2SO1,501973-5107150,25?10.36fi27i030.270,2.3J31569.61幽0132i3a429084702.S4.0003$32i393201(k374g10.61909$隔590|乩OOO737!6朋0d434?Q.9510648L2$?I32.30掘soa舗603.G051672,0300注職JK顋注水iti評戶一右效丸猱啟積2利用水油比（W07

17、?）與累積產(chǎn)油量（nJ的關(guān)系式將表4T0內(nèi)WOR與竹的相應(yīng)數(shù)據(jù)會在半對數(shù)坐標(biāo)上，可以看出從見水到含水70%基本上都在一條直線上，見圖4-9所示，由此可驗證該公式的正確性。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用線性回歸分析法求得：直線截距4嚴(yán)-18814,斜率3】=5.287x107,直線的相關(guān)系數(shù)為人=0.996,從而可以寫出水驅(qū)特征曲線的如下關(guān)系式:lgWOR=-l.SS145.2S7xl(y4Np用上述經(jīng)驗關(guān)系式，可以對該井組未來動態(tài)進(jìn)行預(yù)測，例如,水油比WOR可以計算此時的累積產(chǎn)油量:比=0.6589x10ioLzL一-J丄i/17t01234567圖49衽半對數(shù)坐標(biāo)紙上WOR與的關(guān)系圖1001003.累積

18、產(chǎn)水量（巴）與累積產(chǎn)油量（竹）的關(guān)系式將表4T0內(nèi)的wP和相應(yīng)的竹數(shù)據(jù)繪在半對數(shù)坐標(biāo)系上，一開始為一曲線，但含水率達(dá)70%以后是一條直線，由式（4-78）所示，需將累積產(chǎn)水量（叫）加上一個常數(shù)C值才能得到一條完?22n+整的直線關(guān)系，見圖4T0所示而C值可由下面方法確定。8060.0L8L64l3.2123456在半對數(shù)坐標(biāo)紙上Wp與Np的關(guān)系圖ooO0861)86432L01;卜432_廠-_一二o*0643Z*1ooonVOooo43210*86210先在未經(jīng)校正的水驅(qū)曲線上取三點(diǎn)X2,3,讓其橫坐標(biāo)之間有如下關(guān)系：竹2=拠+竹3)(4-88)這時，可以相應(yīng)地得到三個點(diǎn)的縱坐標(biāo)為，那么校正

19、參數(shù)C的值為：(4-89)c_陷.-咋叫|+叫3-2W”2將表4T0內(nèi)的和代入式(4-88)中得：Np2=(17662+648L2)/2=41237由圖4T0查得：叫3=180)再將表4T0內(nèi)的以及叫3數(shù)據(jù)帶入式(4-89)得：C=35.2x2650806訥2x1800-(35.2+26503把表4T0內(nèi)的(吟C)與的相應(yīng)數(shù)據(jù)再繪到半對數(shù)坐標(biāo)紙圖4T0上，而得到一條完整的直線段。同樣利用線性回歸分析法求得：直線截距為企=10147,斜率為昆=50896xE.直線的相關(guān)系數(shù)為r3=0.997o因而可得水驅(qū)曲線的累積累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)油量的關(guān)系式為:g(Wp+100)=10147+5.089x10-4Np同樣可利用上式對該井組未來動態(tài)進(jìn)行