油氣開采第五章課件

1、第四章表面張力 在一純液體與它的蒸氣保持平衡的界面上。處于界面層的分子，由于在它上面氣相分子的密度遠(yuǎn)較液相為小，因此，界面層分子處于一含力指向液體內(nèi)部的不對(duì)稱力場(chǎng)中。因此，界面層中的分子有離開界面層而進(jìn)入液體內(nèi)部的趨勢(shì)，在宏觀上，這就表現(xiàn)為界面收縮。汞滴，肥皂泡力呈球形就是這個(gè)原因。表面張力產(chǎn)生的原因是處于表面層的分子與處于內(nèi)部的分子受力情況不一樣 第四章表面張力表面張力是一種物理效應(yīng)，它使得液體的表面總是試圖獲得最小的、光滑的面積，就好像它是一層彈性的薄膜一樣。其原因是液體的表面總是試圖達(dá)到能量最低的狀態(tài)。表面張力是由物態(tài)內(nèi)部的吸引力導(dǎo)致的，拿液體為例，液體內(nèi)部分子之間的吸引力一般比氣體中分

2、子之間或氣體與液體之間的分子之間的吸引力要大。表面張力是一個(gè)位于表面內(nèi)的力，而不是一個(gè)施加于表面上的力。表面張力不一定垂直于表面。是一個(gè)內(nèi)力，即使在平衡的狀態(tài)下表面張力也存在。第四章WTI 61.3 1.91 布倫特 59.44 2.13 第五章 油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析方法掌握油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析的經(jīng)驗(yàn)方法及其應(yīng)用油田產(chǎn)量遞減規(guī)律的確定及其應(yīng)用油田含水變化規(guī)律及其預(yù)測(cè)油田水驅(qū)采收率計(jì)算方法39/hy2/sygc/ketang0/ketangmulu.htm第五章第五章 油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析方法研究油田動(dòng)態(tài)規(guī)律的方法有經(jīng)驗(yàn)法、物質(zhì)平衡方法及數(shù)值模擬方法經(jīng)驗(yàn)方法是通過直接觀察油田的生產(chǎn)情況，收集足夠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，

3、通過詳細(xì)的分析和研究來發(fā)現(xiàn)油田生產(chǎn)中的規(guī)律物質(zhì)平衡方法是將油藏看做體積不變的容器，油藏開發(fā)的某一時(shí)刻，采出的流體量加上地下剩余的儲(chǔ)量，等于流體的原始儲(chǔ)量第五章第一節(jié) 經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法的一般工作程序第一個(gè)任務(wù)：系統(tǒng)地觀察油田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，準(zhǔn)確齊全地收集能說明生產(chǎn)規(guī)律的資料，深入地分析這些資料，以發(fā)現(xiàn)其中帶規(guī)律性的東西，還要對(duì)這些帶規(guī)律性的資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，總結(jié)出表達(dá)這些規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式第二個(gè)任務(wù)：運(yùn)用已總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律說明油田本身的生產(chǎn)過程，對(duì)今后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)第五章第一節(jié)第一節(jié) 經(jīng)驗(yàn)方法油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用一個(gè)油田經(jīng)過產(chǎn)量的上升和穩(wěn)定開發(fā)階段后，進(jìn)入開發(fā)的后期，產(chǎn)量必然要遞減，其遞

4、減幅度大小受到多種因素的影響。不同油田，由于油田地質(zhì)條件和開發(fā)情況存在差異，所以油田產(chǎn)量年遞減率的變化范圍很大，不同遞減規(guī)律對(duì)產(chǎn)量和最終采收率的影響也不同。所以研究它們的遞減規(guī)律，將使人們能夠預(yù)測(cè)今后產(chǎn)量的變化及可采儲(chǔ)量的大小第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用研究產(chǎn)量遞減規(guī)律的一般方法首先繪制產(chǎn)量與時(shí)間的關(guān)系曲線，或產(chǎn)量與累積產(chǎn)量的關(guān)系曲線，然后將產(chǎn)量遞減部分的曲線變成直線，就是要選擇一種坐標(biāo)系，使其能接近直線。目前所采用的三種坐標(biāo)系普通坐標(biāo)系、半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系和雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系。最后寫出直線方程，也就是找出油田產(chǎn)量與時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，進(jìn)而預(yù)測(cè)油田未來的動(dòng)態(tài)指標(biāo)第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及

5、其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式通常用遞減率表示產(chǎn)量的遞減速度，是指單位時(shí)間內(nèi)單位產(chǎn)量的變化，通常用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，即有如下微分方程：第五章第一節(jié)產(chǎn)量遞減率遞減指數(shù)，0n1一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式產(chǎn)量與時(shí)間的變化關(guān)系式：這就是雙曲線遞減時(shí)產(chǎn)量與時(shí)間的關(guān)系式第五章第一節(jié)遞減后t時(shí)刻產(chǎn)量初始遞減率遞減初期產(chǎn)量一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式產(chǎn)量與時(shí)間的變化關(guān)系式：這就是按指數(shù)遞減時(shí)產(chǎn)量與時(shí)間的關(guān)系式第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式產(chǎn)量與時(shí)間的變化關(guān)系式：第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式累積產(chǎn)量與時(shí)

6、間的變化關(guān)系式油田產(chǎn)量遞減以后，在0t時(shí)刻的累積產(chǎn)量為：將產(chǎn)量與時(shí)間的關(guān)系式帶入得：第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式累積產(chǎn)量與時(shí)間的變化關(guān)系式第五章第一節(jié)雙曲線遞減指數(shù)遞減可預(yù)測(cè)遞減后任意開發(fā)時(shí)間的累積產(chǎn)量或采出程度一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式累積產(chǎn)量與時(shí)間的變化關(guān)系式第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用產(chǎn)量遞減規(guī)律的基本公式累積產(chǎn)量與產(chǎn)量之間的關(guān)系第五章第一節(jié)雙曲線遞減指數(shù)遞減當(dāng)已知油田經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)量qe時(shí)，可求出油田或油井的剩余開采年限和剩余可采儲(chǔ)量一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用遞減指數(shù)與初始遞減率的確定方法以往是把產(chǎn)量與時(shí)間繪在半對(duì)數(shù)坐

7、標(biāo)紙上，若兩者大體成線性關(guān)系，則可以認(rèn)為按指數(shù)規(guī)律遞減，但多數(shù)油田和油井，產(chǎn)量均以雙曲線規(guī)律遞減，因此對(duì)于油田開發(fā)工作者來說，如何根據(jù)已知資料確定n和Di值，并建立相應(yīng)的預(yù)報(bào)方程，是非常關(guān)鍵的工作任務(wù)之一第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用遞減指數(shù)與初始遞減率的確定方法聯(lián)立產(chǎn)量與時(shí)間和累積產(chǎn)量與產(chǎn)量關(guān)系方程就可以得到：第五章第一節(jié)雙曲線遞減指數(shù)遞減一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用遞減指數(shù)與初始遞減率的確定程序根據(jù)油田產(chǎn)量遞減歷史，在普通坐標(biāo)系中繪出產(chǎn)量遞減曲線，從曲線中確定出下列參數(shù)：qi，qt，t以及對(duì)應(yīng)于t值的Np計(jì)算無因次量 和 將他們帶入上式，若方程相等，則按指數(shù)遞減；若不等，則產(chǎn)量必

8、按雙曲線遞減。采用快速弦截法求解方程中的未知量n將n帶入公式可求出Di第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用例子(傳統(tǒng))第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用例子(傳統(tǒng))第五章第一節(jié)一、油田產(chǎn)量遞減規(guī)律及其應(yīng)用第五章第一節(jié)第一節(jié) 經(jīng)驗(yàn)方法油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)油田開發(fā)實(shí)踐和理論研究表明，水驅(qū)開發(fā)的油田，不但可以達(dá)到較長(zhǎng)時(shí)間的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，而且還可大大提高油田的最終采收率。因此，研究水驅(qū)油田的規(guī)律性很重要我國大慶和勝利油田都是采用注水開發(fā)方式第五章第一節(jié)第一節(jié) 經(jīng)驗(yàn)方法油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)油田采用注水開發(fā)后，油井或遲或早必然見水，即必然會(huì)進(jìn)入含水期生產(chǎn)，約占8090油田全面注水后，常出現(xiàn)綜合含水

9、高和含水上升幅度大，造成油田階段采出程度和總采收率低，嚴(yán)重影響油田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)含水規(guī)律的研究，對(duì)整個(gè)油田或一個(gè)獨(dú)立的開發(fā)區(qū)或單個(gè)油井來說，都是一項(xiàng)非常重要的工作第五章第一節(jié)二、油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)水驅(qū)規(guī)律曲線第五章第一節(jié)二者之間成直線關(guān)系二、油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)水驅(qū)規(guī)律曲線第五章第一節(jié)二、油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)含水率第五章第一節(jié)采油速度采水速度兩端求導(dǎo)水油比含水率二、油田含水規(guī)律及其預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)最終采收率第五章第一節(jié)將極限水油比49代入地質(zhì)儲(chǔ)量最終采收率第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法不管是哪種驅(qū)動(dòng)類型的油藏，存在于油藏中原始流體的總量必然遵守物質(zhì)守恒的原則。對(duì)于一個(gè)容積一定的油藏，油田開發(fā)過程中的物質(zhì)

10、平衡原理，可以用下述不同方式表達(dá)：根據(jù)油藏內(nèi)油氣總體積守恒原理，原始狀態(tài)下油藏中油氣的總量（體積）等于油藏投入開發(fā)后任意時(shí)刻的采出量與剩余量之和根據(jù)氣體守恒原理，油藏中原始的天然氣體積等于從油藏中采出的天然氣體積與留在油藏中的天然氣體積之和根據(jù)油藏孔隙體積守恒原理，油田開發(fā)任意時(shí)刻油藏中液體和氣體減少的總量應(yīng)等于侵入油藏內(nèi)水的總量第五章第二節(jié)第二節(jié)物質(zhì)平衡方法物質(zhì)平衡方法是油氣田開發(fā)計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析的主要方法之一，尤其是對(duì)于封閉性油氣藏和斷塊油氣藏來說物質(zhì)平衡方法的主要用途是根據(jù)開發(fā)過程中的實(shí)際動(dòng)態(tài)資料和必要的油、氣、水分析資料預(yù)測(cè)各種驅(qū)動(dòng)類型油氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量、壓力變化、天然水侵量及油氣藏采收率

11、等第五章第二節(jié)方程推導(dǎo)根據(jù)物質(zhì)守恒的原則，對(duì)于任一種驅(qū)動(dòng)類型的油藏，在開發(fā)過程中任一時(shí)刻，油藏中油、自由氣和水這三者體積變化的代數(shù)和應(yīng)等于零，即地下油氣減少的體積，應(yīng)等于侵入油藏內(nèi)的水的體積，可表示為：第五章第二節(jié)油量減少值自由氣減少值水的增值第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法封閉彈性驅(qū)動(dòng)方式油藏的物質(zhì)平衡假定油藏原始儲(chǔ)量的地面體積為N，經(jīng)過時(shí)間t，壓力降到P，累積采出油量的地面體積為Np，Boi為油在原始條件下體積系數(shù)，Bo為油在壓力降到p時(shí)的體積系數(shù)，那么油量減少值：第五章第二節(jié)油量減少值NBoi(NNp)Bo第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法封閉彈性驅(qū)動(dòng)方式油藏的物質(zhì)平衡根據(jù)封閉彈性驅(qū)動(dòng)油藏形成的條件和開發(fā)特點(diǎn)可知

12、這種類型油藏沒有氣頂、邊水或底水，所以只有油量的變化這一項(xiàng)，即這說明在封閉彈性驅(qū)動(dòng)方式下，由于沒有外部能量的供給，原油的采出主要是靠油藏本身的彈性膨脹能第五章第二節(jié)NBoi(NNp)Bo 0第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法封閉彈性驅(qū)動(dòng)方式油藏的物質(zhì)平衡體積系數(shù)、壓力降與油、水及巖石的壓縮系數(shù)之間有關(guān)系，因而有：式中Ct為綜合壓縮系數(shù)第五章第二節(jié)可以用來分析彈性產(chǎn)率，確定彈性采油量和預(yù)報(bào)油藏動(dòng)態(tài)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法溶解氣驅(qū)油藏的物質(zhì)平衡自由彈性能量驅(qū)動(dòng)時(shí)，地層壓力下降很快，當(dāng)降到飽和壓力以下時(shí)，原油中的溶解氣便從原油中分離出來，并隨著壓力的進(jìn)一步下降，氣體不斷地分離和膨脹，成為驅(qū)油的主要能量，這時(shí)油藏便處于

13、溶解氣驅(qū)方式下。第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法溶解氣驅(qū)油藏的物質(zhì)平衡方程推導(dǎo)第五章第二節(jié)油量減少值NBoi(NNp)Bo自由氣量NRsiNp Rp (NNp)RsNBoi(NNp)Bo 0-NRsiNp Rp (NNp)RsBg=0在沒有邊水、底水以及注入水的情況下可以用來確定和核實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量以及采出程度第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法混合驅(qū)動(dòng)方式下的物質(zhì)平衡采用人工注水補(bǔ)充能量以及帶有氣頂或活躍邊水的油田常常是混合驅(qū)動(dòng)方式（水溶解氣氣）第五章第二節(jié)油量減少值NBoi(NNp)Bo自由氣量減少值水的增加量We Wi Wp第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法氣藏的物質(zhì)平衡正常壓力系統(tǒng)物質(zhì)平衡方程 當(dāng)原始?xì)獠貕毫Φ扔诨蚵源笥?/p>

14、埋藏深度靜水柱壓力時(shí)的氣 藏，稱為正常壓力系統(tǒng)氣藏根據(jù)氣藏有無邊底水的侵入，可劃分為水驅(qū)氣藏定容封閉氣藏第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法水驅(qū)氣藏的物質(zhì)平衡天然水驅(qū)的氣藏，開采會(huì)引起氣藏內(nèi)天然氣、地層束縛水和巖石的彈性膨脹，以及邊底水的侵入第五章第二節(jié)氣量減少值GBgi(GGp)Bg地層束縛水和巖石體積增加值水的增加值We Wp可忽略第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法定容氣藏的物質(zhì)平衡常稱為定容封閉性氣藏或定容消耗式氣藏，沒有水驅(qū)作用，平衡方程為：第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法異常高壓氣藏的物質(zhì)平衡原始?xì)獠貕毫εc埋藏深度的靜水柱壓力之比大于1.5的氣藏。異常高壓氣藏的地質(zhì)和開發(fā)資料表明，這類氣藏具有定容封閉

15、的特點(diǎn)由于天然氣的采出和地層壓力的降低，必將引起天然氣的膨脹、儲(chǔ)層的再壓實(shí)和巖石顆粒的彈性膨脹作用，以及束縛水的彈性膨脹作用和泥巖再壓實(shí)可能引起的水侵作用。儲(chǔ)層的壓實(shí)作用和巖石顆粒的彈性膨脹以及束縛水的膨脹作用較大不能忽略第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法異常高壓氣藏的物質(zhì)平衡第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法氣藏物質(zhì)平衡方程的應(yīng)用天然氣的原始地質(zhì)儲(chǔ)量地層壓力產(chǎn)量的變化歷史可采的天然氣儲(chǔ)量氣藏的大小第五章第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)平衡方法油藏?cái)?shù)值模擬方法能夠解決的問題：1 油田開發(fā)方案編制過程中的動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)，該指標(biāo)包括產(chǎn)量、壓力、含水、采出程度、和最終采收率；2 用于井網(wǎng)加密、層系調(diào)整及注采系統(tǒng)調(diào)整方案

16、中的 指標(biāo)預(yù)測(cè)；3壓裂、堵水、調(diào)剖等增產(chǎn)工藝措施的評(píng)價(jià)；4 注水量、注入壓力、油井產(chǎn)液及流壓調(diào)整；5 提高采收率技術(shù)評(píng)價(jià)；6 驅(qū)油機(jī)理研究。第三節(jié) 數(shù)值模擬方法第五章第二節(jié)二、開發(fā)技術(shù)指標(biāo)計(jì)算可供選擇的模型 1.三維三相黑油模型 三維三相完整的黑油模型為 2.帶裂縫的雙重介質(zhì)模型 根據(jù)基質(zhì)巖塊提供的可采儲(chǔ)量，裂縫性油藏可分為以下兩種類型：第一種類型：可采儲(chǔ)量絕大多數(shù)在裂縫中，這些裂縫的巖塊孔隙度非常小，滲透率也非常低，開發(fā)時(shí)初期采油指數(shù)較高，產(chǎn)油量也較高，但含水上升快，產(chǎn)量遞減也快。第二種類型：可采儲(chǔ)量絕大多數(shù)在基質(zhì)巖塊中，在這類油藏中，裂縫為基質(zhì)巖塊提供了充足的表面積，并為基質(zhì)巖塊與井筒之間

17、提供了通道，靠滲吸和流體交換將油采出。 利用達(dá)西定律和水、油及氣在裂縫和基質(zhì)中的物質(zhì)守恒原理可得出下述流動(dòng)方程 還有6個(gè)輔助方程，對(duì)裂縫的3個(gè)方程與對(duì)基質(zhì)的3個(gè)方程具有相同的形式，即 式中有12個(gè)未知量，可以用全隱式方法求解，目前常用的軟件有SIMBEST和雙重介質(zhì)模型(華北油田)。 3.聚合物驅(qū)油數(shù)學(xué)模型 基本原理為：聚合物水溶液滲流隨壓力梯度的增加其運(yùn)動(dòng)速度與遵循達(dá)西定律的水流速相比上升得緩慢些，滲流速度與壓力成非線性關(guān)系，隨著每個(gè)壓力梯度增加，其滲流速度都上升一個(gè)較小的量，這種液體稱為“膨脹液體”，該液體注入到高滲小層時(shí)，大大地降低了水在其中的滲流速度，對(duì)低滲透小層提高了注入壓力，并增加

18、其中水驅(qū)油的速度，減少了油層非均質(zhì)性注水開發(fā)的影響，提高了微觀驅(qū)油效率及最終采收率。 (1)基本數(shù)學(xué)模型 聚合物驅(qū)模型是基于np相和nc組分可壓縮帶吸附混溶和非混溶混合驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，基本方程為 1)物質(zhì)守恒方程。在考慮粘性力、重力、毛管力和物理彌散條件下，多組分化學(xué)滲流方程為(1-21)式中k組分序號(hào)；nc組分?jǐn)?shù)；k組分k的質(zhì)量濃度；Fk達(dá)西速度和物理彌散項(xiàng)；Rk源匯項(xiàng)。2)壓力方程。將組分物質(zhì)守恒方程(1-21)疊加，代入相應(yīng)的達(dá)西速度項(xiàng)和源匯項(xiàng)，可得到下面的以壓力為未知數(shù)的方程式3)濃度方程(2)主要物化機(jī)理 1)聚合物吸附 模型采用傳統(tǒng)的蘭米爾(Langmuir)吸附等溫式對(duì)它進(jìn)行描述，即 2)聚合物溶液粘度 用米特(Meter)方程表達(dá)了在一定含鹽量、一定濃度下粘度與剪切速度率的關(guān)系 在一定的剪切速率下，粘度又是濃度和含鹽量的函數(shù) 式中 影響聚合物溶液粘度的一價(jià)陽離子的等效濃度； 待定常數(shù) 3)滲透率下降系數(shù) 其中4)不可及體積系數(shù) 4.混相驅(qū)