一种适用于水驱开发全过程的新型水驱曲线推导及应用

常规水驱特征曲线可以较好地描述中高含水阶段水驱动态规律,但在特高含水阶段,水驱特征曲线会偏离原来直线关系,进而导致对生产动态的预测分析误差增大。对高、特高含水阶段油水相对渗透率比值的对数与含水饱和度相关性进行了重新拟合,得出了一条能够准确描述相渗曲线形态特征的油水相对渗透率比值表达式。在此基础上推导出了一种适用于水驱开发全过程的新型水驱特征曲线,表达式中所涉及的相关参数在高含水和特高含水阶段呈线性相关,通过这种线性相关性的外推,可以方便实现对生产动态的准确预测。与传统水驱特征曲线相比,传统甲型水驱特征曲线也是本文所提出的新型水驱特征曲线的一个特殊表达形式。最后通过数值模拟对新型注水型曲线的准确性进行了论证,通过胜利油田、大港油田和冀东油田典型区块的生产数据对新型注水型曲线的实用性和先进性进行了验证。研究结果表明,新型注水型曲线与传统曲线相比具有更高的精度和可行性。

特高含水期厚油层动用状况及注水无效循环对开发效果影响分析

利用有效介质电阻率模型求取的含水饱和度以及储层参数解释模型求取的束缚水饱和度,确定出细分储层驱替状况的依据——驱油效率,并给出厚油层内部划分出4个不同驱替效率分区的驱替效率界限。基于北三西区块某油田正韵律厚油层物性特征建立油藏地质概念模型,利用数值模拟方法研究厚油层整个开发过程中的驱替状况,精细化分析了整个开发过程中特别是进入特高含水期后,厚油层内部驱替状况的差异性。通过利用数理统计的方法,得出开发过程中各个驱替分区的区域范围、过水量以及产油量随含水率上升的变化状况,判断无效注水循环出现的时机。基于数值模拟结果和实际统计数据,针对无效水循环对储层开发效果的影响进行了分析,得出无效水循环对油田开发效果的影响主要体现在抑制低渗透层、稀释有效产出层以及油田开发成本巨大3个方面。

高含水期无效水循环形成时机的定量表征

随着油田开发的不断深入,注入水无效循环不断增加是油田开发的必然趋势。特别是进入高含水期后,注入水无效循环已经成为影响油田开发效果的主要因素。准确判断注入水无效循环出现的时机,可为及时制定相关治理措施、为提高注入水的利用率提供必要的前提。选取油水黏度比μo/μw、垂直渗透率与水平渗透率的比值Kh/Kv、油层厚度h、注采井距L、生产压差ΔP、油层韵律性、相对渗透率等因素,利用八因素四水平正交试验讨论以上各个因素对无效水循环出现时机的影响程度。在对试验结果进行直接分析和方差分析的基础上,得出了各种因素对注入水无效循环产生的影响作用的主次顺序和影响程度。最后,对试验结果回归出了相应的公式,依此可对油田是否出现无效水循环进行判断。

基于量纲分析的优化神经网络模型预测GAGD非混相开发油藏采收率

与传统的注气方式相比,气体辅助重力驱作为新兴发展起来的提高采收率手段以其独特的驱替优势越来越受到国内各大油田的重视。目前国内外有关GAGD非混相开发油藏采收率的预测模型有很多,但模型大多是简单的非线性关系,普遍存在预测精度差的问题。近年来机器学习作为一种新兴手段已经广泛的用于石油工程行业,其中人工神经网络已成为处理复杂非线性回归问题最具潜力的方法。本文基于量纲分析,提出了一种可以有效预测GAGD非混相开发油藏采收率的人工神经网络模型。针对其他文献中鲜有考虑油藏倾角的问题,对量纲参数之一的邦德数利用油藏倾角进行了修正。在此基础上分别利用遗传算法和粒子群算法对模型参数进行优化,得到预测精度最高的优化模型。测试结果表明优化后的预测模型对于数值模拟、物理模拟以及实际油田的采收率预测精度均高于常规的非线性函数预测模型。

对特高含水期水驱特征曲线上翘问题的新认识

室内实验和矿场实践表明,水驱特征曲线在特高含水期会出现偏离直线段上翘的现象从而会影响其使用范围。首先将渗透率曲线处理成油水两相相对渗透率比值的对数与含水饱和度始终为直线关系之后的形式,再利用正交试验的方法分析不同类型相对渗透率曲线、储层韵律性、油水黏度比以及储层纵向渗透率等因素对于水驱特征曲线上翘时机的影响。通过正交试验分析后发现相对渗透率曲线在高含水饱和度阶段的异常状况对于水驱特征曲线上翘的影响有限,由注入水无效循环形成的生产井的产出结构变化才是水驱特征曲线上翘的重要原因。最后通过物模实验与实际生产资料对所得出结论进行了验证。

高含水油田含水率预测灰色Verhulst模型优化

针对原始含水率数据波动性较大时出现的状况,对灰色Verhulst模型进行优化。改进白化方程初始值选取方法,提高灰色Verhulst模型的预测精度。优化后灰色Verhulst模型预测效果良好,预测高含水阶段含水上升规律时的小误差概率达到100%。

用于多层油藏层间干扰预测的渗流阻力计算方法

通过计算多层油藏水驱过程中各层渗流阻力与层间阻力差异,可直接表征层间干扰程度及其在开发过程中的变化,但目前渗流阻力公式存在计算复杂或精度不高的问题。基于Buckley-Leverett理论,提出一种新的一维油水两相渗流阻力计算方法,并验证了其准确性。基于该方法进一步提出了多层油藏水驱过程中层间阻力差异计算流程,可用于预测和分析开发过程中层间干扰变化特征。结果表明:本文方法与数值模拟结果一致性较好,相对误差低于12%,渗流阻力变化可分为线性、渐缓和近平缓3个下降阶段,分别对应无水采油期、中-高含水期和特高含水期;多层油藏水驱过程中层间阻力差异在高渗透层进入特高含水期后达到峰值,可作为调控措施转换节点;渗透率级差增加将使层间干扰程度迅速增大,因此多层合注油藏及早实施调控措施至关重要。

轻质原油减氧空气驱低温氧化特征

选取青海油田尕斯库勒古近系下干柴沟组下段油藏轻质原油,开展了热动力学分析实验并计算了原油氧化的活化能;通过原油静态氧化实验模拟了多孔介质中原油的氧化过程,通过傅立叶变换离子回旋共振质谱与气相色谱联用对比了原油低温氧化前后的组分变化;将减氧空气动态驱替实验与核磁共振技术相结合,分析了减氧空气驱原油动用程度。原油氧化全过程可划分为轻烃挥发、低温氧化、燃料沉积与高温氧化4个阶段,高温氧化阶段所需活化能最大,燃料沉积段所需活化能次之,低温氧化段所需活化能最低;参与反应气体中的氧浓度与反应所需活化能呈负相关,氧浓度越高,氧化反应所需平均活化能越低;原油与含氧空气发生低温氧化反应,在产生大量热能的同时,还生成部分CO、CO_(2)、CH_(4)气体,在储集层内形成烟道气驱,具有一定的混相、降黏、降低界面张力、促进原油膨胀的作用,有助于提高采收率;在油藏温度合适的情况下,对所有尺度的孔喉区间而言,减氧空气驱的采出程度均比氮气驱高,应优先选用空气/减氧空气驱开发方式。

不同格子Boltzmann模型在毛细管流动模拟中的应用

格子Boltzmann方法(LBM)在孔隙尺度流动模拟方面具有模型简洁、易于并行计算的优势,对于不同类型的流动状态,相应的理论LBM模型被提出,但理论模型的适用性和准确性仍待研究。针对流体在孔隙尺度层面上的等温不可压缩流动,采用不同的LBM模型进行了建模、编程,计算了单相流体在毛细管中的流动,并将计算结果与对应解析解进行了对比,分析了不同LBM数值模型的数值精度和稳定性。结果表明,在模拟孔隙尺度层面,对于毛细管定常流动,Zou-Hou模型的模拟结果与解析解吻合度及稳定性最高;但在模拟非定常流动问题时,Zou-Hou模型无法求解,应优先考虑He-Luo模型。研究结果为多孔介质流动模拟技术的适用性评价和模型优选提供技术参考。

渤海油田非连续化学驱提高采收率机理

渤海水驱油田以高孔高渗疏松砂岩为主,分大段强注强采至高含水阶段非均质性进一步加剧,存在水驱及常规聚合物驱方式难以动用更多小层、持续有效扩大波及等问题。按照化学体系调驱强度的差异,分别将凝胶、弹性分散流体和聚合物定义为强、中、弱3级调驱体系。根据连续化学驱(持续注入单一段塞体系)过程中渗流阻力动态变化规律,结合非均质岩心有效注入压力测试研究由强、中、弱3种调驱体系组合而成的非连续化学驱(DCF)扩大波及体积的动态特征;基于微流控实验揭示其扩大波及体积的微观机理,利用并联岩心驱替实验优化了DCF段塞组合注入方式;最后通过海上油田矿场试验验证DCF提高采收率的可行性。研究结果表明,连续化学驱过程中油水两相总流度持续增加,非均质岩心中的高渗区域总流度占比增大,扩大波及体积能力受限,不同药剂体系段塞组合的DCF驱替模式可以有效解决单一段塞增阻能力不足、过强或不均匀的问题;微流控实验表明,强-弱组合和弱-强组合DCF可较连续注入单一体系分别扩大波及29.2%和14.0%;岩心驱替实验表明,中-强-弱-强-弱DCF组合方式效果较好,可以在连续聚合物驱基础上提高采收率4.41%。有效调控注采压差和持续扩大微观波及体积是非连续化学驱提高采收率的主要机理。DCF模式在渤海BZ油田2口井的先导试验受效井含水率最大降低14%,增油量为6.97×10^(4)t,控水增油效果良好。

基于分形理论的新型水驱特征曲线

水驱特征曲线法是一种简单、有效的油藏工程方法.本文结合分形理论,根据油水相对渗透率的分形表达形式,结合一维油水两相稳定渗流理论推导出了一种新型水驱特征曲线.该水驱特征曲线可以准确预测中、高及特高含水期油田的采出程度,并且可以直观解释水驱特征曲线在特高含水期上翘的根本原因.通过实例应用表明,该新型水驱特征曲线在油田开发的中、高及特高含水阶段都具有较高的可靠性,并能很好的将微观物性特征与宏观渗流规律紧密结合.

基于荧光薄片的剩余油赋存形态分类方法

随着油藏开发进入高含水阶段,剩余油分布愈加复杂,掌握孔隙内剩余油赋存特征是油田深度开发及提高采收率的基础和保证。荧光薄片法是微观剩余油研究中的基本实验手段,但以往荧光薄片的量化分析多依靠人工经验。通过结合彩色图像分割、分水岭颗粒分割、支持向量机和分类树算法,实现了荧光薄片的剩余油自动分类,从而提高了工作效率。按照荧光颜色,将剩余油划分为弱波及、中波及和强波及3个级别,将剩余油划分为簇状、孔表薄膜状、狭缝状、角隅状和粒间吸附状5种类型,并通过权重赋值的方式,将各种类型微观剩余油的相对比例与含油饱和度之间建立关系。将该分类方法应用于大港油田高含水砂岩油藏取心样品的分析结果表明:簇状剩余油是高含水砂岩油藏的主要类型,不同类型剩余油占比排序规律为簇状>孔表薄膜状>角隅状>粒间吸附状>狭缝状,该方法可以为后续的油田开发方案部署提供一定依据。