第四章 水驱油理论基础ppt课件.ppt

第四章水驱油理论基础,油藏工程基础,4.1 饱和度分布 4.2 平面一维流动的产量公式 4.3 面积波及系数 4.4 油层纵向非均质性4.5 体积波及系数 4.6 各种井网的注水量,主要内容,实际水驱油田中，油水性质（粘度、密度、润湿性等）的差别是存在的，其中油水粘度的差别尤为明显，因此，在分析水驱油问题时必须考虑油水间性质的差别。这样实际水驱油田中，油水共存、同时渗流是更普遍的问题，单相渗流只在局部区域内出现。 本章主要研究油水两相渗流时饱和度的分布、产量公式、波及系数、地层非均质性等。,4.1 饱和度分布,一、水驱油方式,供给边界,排液道,单向活塞式水驱油,活塞式水驱油：认为水驱油时，油水接触面始终垂直于流线，并均匀地向生产井排推进，水渗入油区后，将孔隙中可以流动的油全部驱走。这种驱油方式称为活塞式水驱油。,（以单向流为例）,均质、水平、等厚地层；流体为不可压缩流体；不考虑油水密度差别；考虑油水粘度差别。,供给边缘到生产井排之间分为两个渗流区域：纯水区和纯油区。,油,供给边界,排液道,单向非活塞式水驱油,非活塞式水驱油：在实际油田中，由于岩层微观非均质性、油水性质的差异以及毛管力现象，水渗入油区后，不可能把能流动的油全部驱走，出现了一个油水两相同时混合流动的两相渗流区。这种驱油方式称为非活塞式水驱油。,供给边缘到生产井排之间分为三个渗流区域：纯水区、油水两相渗流区和纯油区。,水,油,水+油,4.1 饱和度分布,二、分流量方程（任一过流断面上的含水率方程）,1.分流量方程的推导,地层中任一过流断面上的含水率定义为：,供给边界,排液道,单向渗流模型,考虑重力和毛管力，单向流时的油相运动方程为：,4.1 饱和度分布,而：,所以：,即：,同理得水相的运动方程为：,将油水相运动方程变形为：,两式相减得：,即：,其中：,又： 代入式得：,或：,也可写为：,其中：,考虑重力和毛管力影响的分相流量方程,可用来计算储层中水饱和度已知的过流断面含水率。,忽略毛管力和重力影响的分流方程：,2.分流量方程的讨论,如果水驱油在等温下进行，那么油和水的粘度具有固定的值，含水率的变化主要受相对渗透率的影响，而相对渗透率是含水饱和度的函数，所以，含水率是通过相对渗透率联系的含水饱和度的函数。即：,对于某一地层（相对渗透率曲线一定），过流断面上含水率的大小取决于油水粘度比 ，粘度比越小，含水率越高，所以提高水的粘度（注稠化水）或降低油的粘度可以改善开发效果。,图4-1 不同油水粘度比下含水与饱和度的关系,重力对含水率的影响：,油,水,水驱油方向, 重力作用减小含水率；, 重力作用增大含水率；,毛管力的影响：,毛管力曲线,饱和度分布曲线,三、两相渗流区中含水饱和度的分布,供给边界,排液道,单向非活塞式水驱油,水,油,水+油,含水饱和度分布曲线,实验表明：两相区含水饱和度分布曲线如图所示，其中：,4.1 饱和度分布,两相区含水饱和度分布特点：,供给边界,排液道,在两相区前缘处，含水饱和度曲线突然降落，含水饱和度曲线的这种变化称为“跃变”；,随着水进一步渗入油区，两相区逐步扩大，两相区任一过流断面上含水饱和度逐渐增加；,两相区前缘含水饱和度不随时间而变，基本保持为定值；,对同一岩层，油水粘度比越大，油水前缘含水饱和度越小，在进入油区的累积水量一定的条件下，油水粘度比越大，形成两相区的范围越大。,1.等饱和度面移动方程（贝克莱-列维尔特方程）,单向流微元体,而：,所以有：,即：,又对某一含水饱和度取全微分：,则有,代入 式得：,等饱和度面移动方程或贝克莱-列维尔特方程,2.两相渗流区中含水饱和度的分布,对等饱和度面移动方程分离变量积分：,所以：,为含水饱和度的分布公式，描述了某一时刻，任一含水饱和度所在位置。,含水饱和度分布曲线绘制步骤：,第一步：计算t时刻总的注入量,第二步：计算任一含水饱和度对应的含水率的导数,第三步：计算t时刻，任一含水饱和度所在的位置，从而绘出两相区含水饱和度分布曲线。,为什么会出现多值现象？,图4-2 各种粘度比下含水 与Sw的关系,3.前缘含水饱和度及前缘位置的确定方法,在 时间内，纯流入微元体的水量为：,在 时间内，微元体中水量的增加量为：,由体积守恒：,水驱前缘处的微元体,即：,或：,又由等饱和度面移动方程，在水驱前缘处,比较、式，可得：,为水驱前缘饱和度所满足的方程,前缘含水饱和度确定示意图,前缘含水饱和度仅和含水率曲线的形状有关，因此对于某一水驱油藏来说，前缘含水饱和度为定值。,不考虑重力和毛管力影响的两相区含水饱和度的变化范围为： 若考虑则为：,4.两相渗流区中平均含水饱和度 的确定方法,由体积守恒：,饱和度分布曲线,由饱和度分布公式，在水驱前缘：,则注入两相区的水量为：,又两相区水量的增加量为：,整理得：,平均含水饱和度确定示意图,5.井排见水时间的确定,供给边界,排液道,水驱前缘到达排液道的时间为见水时间T，则由饱和度分布公式：,若井排产量为Qt，则见水时间为：,井排见水示意图,无水采油量：,无水采收率：,地层孔隙体积,四、井排见水后两相渗流区中含水饱和度的变化规律,1.井排见水后两相区含水饱和度的变化,供给边界,排液道,4.1 饱和度分布,2.井排见水后，井排处含水饱和度和含水率的变化,由饱和度分布公式，在井排处有：,所以：,3.井排见水后，两相区平均含水饱和度,由体积守恒：,供给边界,排液道,其中：,代入体积守恒关系中：,整理得：,或：,见水后平均含水饱和度确定示意图,采出程度：,4.2 平面一维流动的产量公式,供给边界,排液道,单向非活塞式水驱油,水,油,水+油,产量公式为：,其中：,？,一、两相区渗流阻力的确定,供给边界,排液道,单向非活塞式水驱油,水,油,水+油,微元体渗流阻力为：,而由达西定律，在微元体任一渗流截面上：,即：,由 、 式：,4.2 平面一维流动的产量公式,式积分得两相区总的渗流阻力为：,由饱和度分布公式，某时刻，对任一饱和度面：,对水驱前缘：,两式相比得：,上式微分：,而：,且：,将代入式，得两相区的阻力为：,令：,则：,两相区渗流阻力表达式,面积积分法示意图,二、两相区渗流阻力对产量的影响,井排见水前，产量公式为：,在水驱油过程中，水驱前缘不断向前推进，则产量或井排压力也将随时间而变化。,4.2 平面一维流动的产量公式,总阻力中，,可求两相区压力分布，两相区任一截面上的压力为：,其中：,4.3 面积波及系数,一、油水接触面的移动距离和水淹角,图4-9 直线含油边界向一口井收缩,4.3 面积波及系数,二、不同井网的面积波及系数,井网类型流度比含水率,图4-10 各种井网的油水接触面(a) 五点系统；(b)七点系统； (c)行列注水系统,反九点井网系统,反五点井网系统,五点井网系统,高渗透条带,高渗透条带,聚合物驱时五点井网系统，生产井在封闭区域的四个角点上，注水井在该区域中间，高渗透条带呈S型沿对角线油水井主流线方向分布开采情况下试井压力响应的特征曲线,图4-11 五点井网的流度比与波及系数的关系,图4-12 直线井排井网的流度比与波及系数的关系 （井距与排距相等，曲线上的数字为含水率）,图4-13 直线交错井网的流度比与波及系数的关系(井距与排距相等，曲线上的数字为含水率),图4-14 反九点在各种边井含水率(fisw)下波及系数与流度比关系(角井与边井产量比为0.5，边井极限含水95%),图4-15 反九点在各种角井含水率(fisw)下波及系数与流度比关系(角井与边井产量比为0.5，边井极限含水95%),图4-16 反九点在各种不同边井含水率(fisw)下波及系数与流度比关系(角井与边井产量比为1.0，边井极限含水95%),图4-17 反九点在不同角井含水率(fisw)下波及系数与流度比关系(角井与边井产量比为0.5，边井极限含水95%),图4-18 最大与最小渗透率比值为16的水平各向异性层上五点井网的波及系数与流度比关系(最大渗透率方向与注水井排方向一致),图4-19 最大与最小渗透率比值为16的水平各向异性层上五点井网的波及系数与流度比关系(最大渗透率方向与注水井和生产井连线方向一致),图4-20 垂直裂缝方向与注水井和生产井连线平行时,裂缝长度对波及系数的影响,