提高水聚合采井数值模拟精度方法
2022-06-09
前言
由于数值模拟软件针对水驱与聚驱分别采用两套拟合系统，原方案只能针对水驱与聚驱分开拟合，造成水驱与聚驱的拟合精度都不高。本数值模拟研究是在水驱开发阶段数值模拟基础上，结合聚驱动态变化特征和开采效果，更客观、准确地揭示水驱、聚驱过程地下油水运动规律和精细描述剩余油分布状况，为优化编制聚驱综合调整方案和准确编制单井措施方案提供依据。
1.影响水聚合采井拟合精度的因素
多学科油藏研究表明，水聚合采数值模拟精度主要受流体运动的描述精细程度，模型求解精度以及聚合物溶液的浓-粘曲线等关键参数的影响。更重要的是两种不同的驱替系统如何在数值模拟软件中有效结合，使结合后的数值模型精度提高。造成数模结果精度低主要有以下几方面：
一是描述流体运动的精细程度低。在不同驱替机理下，不同流体物性参数也存在差异，描述流体运动的参数较少，尤其是相渗曲线少，不能准确描述不同研究层、不同研究区的流体运动规律，导致模拟结果的精度低。
二是聚合物驱数值模拟过程中影响拟合结果变化的首要参数就是浓度和粘度。明确聚合物溶液的浓-粘曲线在聚合物驱油模型中对聚驱拟合精度的敏感性，能为聚合物驱油模型的历史拟合及预测工作提供参考。
三是目前的数值模拟软件对于水聚合采的拟合并不完善。灵活运用现有的软件完成理想中的数值模拟，开发出一套行之有效的拟合方法，辅助软件的选取及自编程序的开发都会影响到拟合精度。
2.提高水聚合采井拟合精度的方法
针对以上主要影响因素，逐井逐层整改不完善的动态资料，同时，在继续深化精细地质研究，提高地质认识的基础上，提高地质模型和渗流特征描述精度。
2.1井震结合数模成果的应用
针对断层附近单井拟合精度较低的问题，开展了井震结合构造建模工作，并将井震结合三维构造建模成果应用到数模中，继续提高拟合精度，更好地指导水驱调整。
2.2开展完善相渗曲线匹配方法研究
在数值模拟中，相渗曲线的应用方法是采用按沉积微相约束方法进行相对渗透率曲线的匹配。但是存在局限性，同一微相内不同渗透率部位应用同一条相渗曲线，未考虑其同一微相内不同渗透率部位渗流特征的差异。因此需要开展相渗曲线插值及匹配方法研究，即先将所有曲线按照渗透率级别进行分类，在完全归一化后，通过求曲线相同归一化饱和度下的相对渗透率代数平均值得到完全归一化的平均曲线；然后求原始曲线饱和度端点的代数平均值，从而得到平均曲线的饱和度端点值；最后利用平均曲线饱和度端点值将完全归一化的曲线恢复到正常饱和度范围的相对渗透率曲线，实现相对渗透率和沉积微相的一致性描述，使储层岩石的渗流特征描述与物性一起受沉积相控制并细化到储层空间的每一个点，比较准确地描述储层渗流特征的非均质性。
2.3资料审核、整改
针对动静态资料应用不合理问题，如资料遗失、措施遗漏，措施后无效果等问题，需认真审核，整改。
2.4水聚合采区块油井端产液量的合理匹分方法研究
储层的产量劈分是一个极为重要的技术环节，劈分方法的适用性将直接影响研究结果的精度和可信度。传统的劈分方法为根据储层KH劈分，该方法无法准确的应用在水聚合采井液量劈分中。
目前采用的劈分方法是运用聚驱采出井生产规律劈分合采井主力油层产液量及产油量，以合采井空白水驱阶段为起点，根据KH劈分出主力油层产液量及产油量，运用聚驱生产规律总结合采井主力油层劈分系数，将合采井受聚驱影响产业产油量劈分掉，留下受水驱影响产液产油量，用于水驱模型计算。
3.合采井产液量劈分
3.1生产井垂向劈分系数的确定
3.1.1有产液剖面资料
对有产液剖面资料的井，可按下式，直接利用产液剖面资料计算生产井各小层的产液量 。
式中：为生产井全井日产液量； 为生产井第 小层产液比例。
3.1.2无吸水剖面资料
对没有产液剖面资料的生产井，根据小层的油层条件和开发条件，将生产井井口日产液量劈分到生产井的各小层，即得到分层产液量。生产井垂向劈分系数也受连通水井的影响，因此，在确定生产井垂向劈分系数时，应考虑连通水井的影响，另外水聚合采区块，应考虑不同驱替介质的驱替效率的影响。
油层条件包括：油井小层厚度与连通水井小层厚度的平均值；油井小层渗透率与连通水井小层渗透率的加权平均值。
开发条件包括：注采井距；注采压差；连通水井数；驱替效率系数；油水井改造措施。
无措施记录的井层系数 设为1，压裂的井层从压裂之日起 设为2，堵水的井层从堵水之日起 设为0。如油水井同时有措施或多口水井有措施， 翻倍。
设注生产井射开 个小层，则第 层垂向劈分系数 计算式为：
式中： 为第 层油井与第 口水井之间的注采压差，MPa； 为渗流阻力系数。
如果没有小层测压数据，小层压力可以用全井压力和小层深度折算得到。
渗流阻力系数用以下方法计算：
根据水电相似原理，以生产井为中心，计算第 层周围第 口水井方向的渗流阻力系数 ：
式中： 为原油粘度； 为生产井距第 口水井的距离，m； 为生产井第 小层的改造措施和第 口水井的的改造措施综合系数； 为生产井第 小层有效厚度和第 口水井的有效厚度平均值，m； 为生产井第 小层渗透率和第 口水井的有效渗透率平均值， 。
3.2生产井分层产液量计算
在注水井垂向劈分系数计算的基础上，根据生产井井口的日产液量，计算出分层产液量 ：
该成果目前小范围应用在A区东部局部相对封闭区块，区块单井拟合精度由78.3%提高到80.5%，提高了2.2个百分点，区块单井方案符合率由2012年的92.3%提高到95.2%，提高了2.9个百分点，为研究区块开发方案编制工作及剩余油分布情况提供技术依据。
4.结论
经过对研究区块单井拟合精度的分析，水聚合采井对全区的拟合精度影响最大。虽然劈分方法考虑到了动静态资料的应用及水聚两驱不同驱替类型的开发规律，但是由于合采井的分布位置不均，致使合采井的受效情况也不同，存在一定误差。经过与传统方法对比分析，该模拟方法即采用不同驱替机理模拟运算，其拟合精度较高，虽然过程复杂，但是运算时间较短，适用于中小规模水聚合采区块。
参考文献
1.赵国忠，王曙光等.大庆长垣多学科油藏研究技术与应用[J].大庆石油地质与开发，大庆石油地质与开发编辑部，2004，23（5）：78～81.
2.周贤文，汤达帧，张春书.精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势[J].特种油气藏， 石油工业出版社，2008，15（4）：1～6.1
由于数值模拟软件针对水驱与聚驱分别采用两套拟合系统，原方案只能针对水驱与聚驱分开拟合，造成水驱与聚驱的拟合精度都不高。本数值模拟研究是在水驱开发阶段数值模拟基础上，结合聚驱动态变化特征和开采效果，更客观、准确地揭示水驱、聚驱过程地下油水运动规律和精细描述剩余油分布状况，为优化编制聚驱综合调整方案和准确编制单井措施方案提供依据。
1.影响水聚合采井拟合精度的因素
多学科油藏研究表明，水聚合采数值模拟精度主要受流体运动的描述精细程度，模型求解精度以及聚合物溶液的浓-粘曲线等关键参数的影响。更重要的是两种不同的驱替系统如何在数值模拟软件中有效结合，使结合后的数值模型精度提高。造成数模结果精度低主要有以下几方面：
一是描述流体运动的精细程度低。在不同驱替机理下，不同流体物性参数也存在差异，描述流体运动的参数较少，尤其是相渗曲线少，不能准确描述不同研究层、不同研究区的流体运动规律，导致模拟结果的精度低。
二是聚合物驱数值模拟过程中影响拟合结果变化的首要参数就是浓度和粘度。明确聚合物溶液的浓-粘曲线在聚合物驱油模型中对聚驱拟合精度的敏感性，能为聚合物驱油模型的历史拟合及预测工作提供参考。
三是目前的数值模拟软件对于水聚合采的拟合并不完善。灵活运用现有的软件完成理想中的数值模拟，开发出一套行之有效的拟合方法，辅助软件的选取及自编程序的开发都会影响到拟合精度。
2.提高水聚合采井拟合精度的方法
针对以上主要影响因素，逐井逐层整改不完善的动态资料，同时，在继续深化精细地质研究，提高地质认识的基础上，提高地质模型和渗流特征描述精度。
2.1井震结合数模成果的应用
针对断层附近单井拟合精度较低的问题，开展了井震结合构造建模工作，并将井震结合三维构造建模成果应用到数模中，继续提高拟合精度，更好地指导水驱调整。
2.2开展完善相渗曲线匹配方法研究
在数值模拟中，相渗曲线的应用方法是采用按沉积微相约束方法进行相对渗透率曲线的匹配。但是存在局限性，同一微相内不同渗透率部位应用同一条相渗曲线，未考虑其同一微相内不同渗透率部位渗流特征的差异。因此需要开展相渗曲线插值及匹配方法研究，即先将所有曲线按照渗透率级别进行分类，在完全归一化后，通过求曲线相同归一化饱和度下的相对渗透率代数平均值得到完全归一化的平均曲线；然后求原始曲线饱和度端点的代数平均值，从而得到平均曲线的饱和度端点值；最后利用平均曲线饱和度端点值将完全归一化的曲线恢复到正常饱和度范围的相对渗透率曲线，实现相对渗透率和沉积微相的一致性描述，使储层岩石的渗流特征描述与物性一起受沉积相控制并细化到储层空间的每一个点，比较准确地描述储层渗流特征的非均质性。
2.3资料审核、整改
针对动静态资料应用不合理问题，如资料遗失、措施遗漏，措施后无效果等问题，需认真审核，整改。
2.4水聚合采区块油井端产液量的合理匹分方法研究
储层的产量劈分是一个极为重要的技术环节，劈分方法的适用性将直接影响研究结果的精度和可信度。传统的劈分方法为根据储层KH劈分，该方法无法准确的应用在水聚合采井液量劈分中。
目前采用的劈分方法是运用聚驱采出井生产规律劈分合采井主力油层产液量及产油量，以合采井空白水驱阶段为起点，根据KH劈分出主力油层产液量及产油量，运用聚驱生产规律总结合采井主力油层劈分系数，将合采井受聚驱影响产业产油量劈分掉，留下受水驱影响产液产油量，用于水驱模型计算。
3.合采井产液量劈分
3.1生产井垂向劈分系数的确定
3.1.1有产液剖面资料
对有产液剖面资料的井，可按下式，直接利用产液剖面资料计算生产井各小层的产液量 。
式中：为生产井全井日产液量； 为生产井第 小层产液比例。
3.1.2无吸水剖面资料
对没有产液剖面资料的生产井，根据小层的油层条件和开发条件，将生产井井口日产液量劈分到生产井的各小层，即得到分层产液量。生产井垂向劈分系数也受连通水井的影响，因此，在确定生产井垂向劈分系数时，应考虑连通水井的影响，另外水聚合采区块，应考虑不同驱替介质的驱替效率的影响。
油层条件包括：油井小层厚度与连通水井小层厚度的平均值；油井小层渗透率与连通水井小层渗透率的加权平均值。
开发条件包括：注采井距；注采压差；连通水井数；驱替效率系数；油水井改造措施。
无措施记录的井层系数 设为1，压裂的井层从压裂之日起 设为2，堵水的井层从堵水之日起 设为0。如油水井同时有措施或多口水井有措施， 翻倍。
设注生产井射开 个小层，则第 层垂向劈分系数 计算式为：
式中： 为第 层油井与第 口水井之间的注采压差，MPa； 为渗流阻力系数。
如果没有小层测压数据，小层压力可以用全井压力和小层深度折算得到。
渗流阻力系数用以下方法计算：
根据水电相似原理，以生产井为中心，计算第 层周围第 口水井方向的渗流阻力系数 ：
式中： 为原油粘度； 为生产井距第 口水井的距离，m； 为生产井第 小层的改造措施和第 口水井的的改造措施综合系数； 为生产井第 小层有效厚度和第 口水井的有效厚度平均值，m； 为生产井第 小层渗透率和第 口水井的有效渗透率平均值， 。
3.2生产井分层产液量计算
在注水井垂向劈分系数计算的基础上，根据生产井井口的日产液量，计算出分层产液量 ：
该成果目前小范围应用在A区东部局部相对封闭区块，区块单井拟合精度由78.3%提高到80.5%，提高了2.2个百分点，区块单井方案符合率由2012年的92.3%提高到95.2%，提高了2.9个百分点，为研究区块开发方案编制工作及剩余油分布情况提供技术依据。
4.结论
经过对研究区块单井拟合精度的分析，水聚合采井对全区的拟合精度影响最大。虽然劈分方法考虑到了动静态资料的应用及水聚两驱不同驱替类型的开发规律，但是由于合采井的分布位置不均，致使合采井的受效情况也不同，存在一定误差。经过与传统方法对比分析，该模拟方法即采用不同驱替机理模拟运算，其拟合精度较高，虽然过程复杂，但是运算时间较短，适用于中小规模水聚合采区块。
参考文献
1.赵国忠，王曙光等.大庆长垣多学科油藏研究技术与应用[J].大庆石油地质与开发，大庆石油地质与开发编辑部，2004，23（5）：78～81.
2.周贤文，汤达帧，张春书.精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势[J].特种油气藏， 石油工业出版社，2008，15（4）：1～6.1