流线模拟及其在油气田开发中的应用课件.ppt

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1、2016年9月18日,流线模拟及其在油气田开发中的应用,1,t课件,汇报提纲,一、流线模拟及其基本原理二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用三、流线模拟在注水井精细配注中的应用四、流线模拟在注水效率优化中的应用,2,t课件,一、流线模拟及其基本原理,（1）流线数值模拟原理,流线数值模拟以流线理论为基础，流线是瞬时的，在任一时间点，可以沿速度方向追踪出一条确定的流线轨迹。流线模拟法相比于传统的有限差分方法，具有计算速度快、网格容量大的优点，在处理大型油田精细模型历史拟合方面具有独特的优势。,有限差分法流体流动路径,流线法流体流动路径,在有限差分法模拟中，流体沿网格流动，而在流线模拟中流体沿压力降

2、方向流动，因此流线能形象的显示任一时刻下流体的运动轨迹，进而为研究非均质油藏条件下，流体的渗流与分布规律提供依据。,流线模拟的基本思路：,3,t课件,一、流线模拟及其基本原理,（2）流线数值模拟的特点,较快的计算速度能直观形象的表征流线在质点间的流动易于应用于较复杂的地质模型易于描述整个区域模型有助于实现自动历史拟合能得到较精确的解,（3）流线数值模拟的优势,流线模拟技术的显著优势是易于直观显示泄油面积、配产系数和注水井采油井关系，易于定量表示注入收益。这种直观图对优化水驱与气驱特别有用。流线是从注水井到采油井，根据油井总产量分配，总结一个具有采油井、注水井井对的流动图和流量，计算分配系数。,

3、4,t课件,一、流线模拟及其基本原理,（4）流线数值模拟成果,模拟三维优势流场分布图：流场是通过流线体现出来的，流线越密，表明流场越强。从流线波及区域可识别流体运动所经过的区域。优势流场是局部多孔介质体内流场的强度明显优于与之体积相当的邻近介质体内的流场强度。,模拟三维剩余油饱和度：用三维流线模型模拟剩余油饱和度分布图 ，在众多时间飞片的一维传导下，以一定时间步长动态演变含油饱和度的变化过程，能充分体现精细地质模型对流体动态和流体特征的影响，达到精细描述注水开发过程中油藏高含水期剩余油在三维空间分布的目的。,模拟注水效率图：注水效率反映了注入水量与其驱出油量的关系，从另一侧面反映出低效无效循环

4、驱的严重程度，在注水效果图上，越是靠近X轴，远离Y轴的注水井，其注水效果越差，可以分析出注水效果较差的注水井。,模拟注采分配因子图：注采量化关系是通过油水井分配因子图来显示，它给出了水井注入水分配到周围油井的量化关系，通过注采分配因子量化表反映注入井与采出井之间的分配量。,注水效率图,注采分配因子图,5,t课件,二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用,（1）井组注采关系定量研究,流线模拟再现了地下流体的历史动态，流线显示了流体从注水井流向采油井的方向和流量，准确地确定了注水井和采油井之间的注采分配情况。,注水井I流向油井P的水量,注水井的总注入量,分配系数：分配系数是描述油井、水井以及边界之间

5、相互关系的重要参数，包括水井对油井的分配系数与 油井对水井的分配系数 。水井对油井的分配系数是指水井注入水量劈分到周边各油井的多少：,若水井I对某油井的分配系数越大，则说明水井I流入该油井方向的水量越多，若后期不采取措施，可能导致该油井过早水淹。,以机理模型中注水井I6井为例，从图中可以看出，I6井有大量的注入水流向P4、P5井，导致在P1、P2井方向上驱替效果较差，由含油饱和度分布图也可以看出，I6井与P1、P2井之间还存有大量的剩余油。,6,t课件,二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用,（1）井组注采关系定量研究,流线模拟再现了地下流体的历史动态，流线显示了流体从注水井流向采油井的方向和

6、流量，准确地确定了注水井和采油井之间的注采分配情况。,同样可以定义油井P对水井I的分配系数：若油井P对某水井分配系数越大，则说明油井P在该水井方向上驱替效果越好。,注水井I对生产井P的产量贡献值,油井的总产量,以油井P1为例，流线分布及分配系数饼状图如右图所示。可以看出，注水井I1为P1油井贡献了51%的产量，而注水井I6仅为P1井贡献了8%的产量，导致剩余油在P1与I6井间较富集。,7,t课件,二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用,（2）注水效率评价,注水效率是指注水井注入水贡献的产油量与注水量的比值，注入水贡献的产油量由模拟器提供的分配系数与油井的日产油量计算得出。与m口油井相关联的注水

7、井I的注水效率如下：注水效率可以间接的反映出注水井目前的生产状况，注水效率越大，说明注水井生产状况越好，反之，越差。,注水井I注入水驱替的产油量,注水井I的注水量,以注水井I6井为例，计算注水效率，P1、P2、P4、P5井对I6的分配系数如表所示。,对于注水井I6，注水效率表明每注入100方水，约30方水留在地下对原油具有驱替作用，而其余70方水，从与其相连通的生产井产出，造成注入水的无效循环。,8,t课件,二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用,（3）优势通道评价,在模拟区内，寻找优势层位和优势层位上的水流优势方向是模拟研究的一项重点工作。由于实际生产开发过程中，优势流场、优势层位、层位优势

8、方向有着较强的关联继承性，所以对于模拟研究井数较多的油田，一般先选出优势流场区域，然后再从中选出优势层位，最后再确定优势层位上水流优势方向。,应用流线法数值模拟判断地下流体的流动方向和区域。E2-2井是水驱注水井，从井间流场分布图看：E2-2与E2-3井之间流线比较密集，是流体主要流动方向，两井之间形成主要注采关系。 与油藏工程方法识别出的优势通道一致。,油藏工程方法识别出的优势通道,流线法识别出的优势通道,9,t课件,二、流线模拟在注水开发效果评价中的应用,（4）评价注水（气）波及效果,流线模拟法计算波及体积的原理与实际油藏生产过程中向油藏中注入示踪剂，通过生产井产出示踪剂的时间、浓度等特征

9、计算注入流体波及体积的方法类似，该方法计算的是注入油藏中的蒸汽沿着流线的飞行时间 （time of flight），飞行时间的计算公式如下：,孔隙度，小数,达西流速，m/s,s为流动距离，m,飞行时间越大，说明流体流过相同的孔隙体积，达西流速越小，即波及效果越差。,注入井采油井的飞行时间，间接的反映了注入流体波及体积的大小。,采油井注入的飞行时间，间接的反映了生产井泄油体积的大小。,10,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用,油田特高含水开发阶段,地下剩余油分布零散、油田开发矛盾突出,三次采油,精细水驱,精细地质模型,流线数值模拟,模拟结果分析,分配系数,注水效率=,流线分布,注入水贡

10、献的产油量,注水量,单井注水效率,平均注水效率,单井注水效率平均值，增加注水量；单井注水效率平均值，减小注水量；,模拟一定时间,该方法适用于油田开发初期的注水量调整，对于特高含水期，计算出的注水效率很小，不适合相互之间的比较。,瞬时存水率=,注水量-注水井贡献的产水量,注水量,11,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用, 矿场应用实例以鄯善油田东II区为例,（1）通过历史拟合得到目前开发条件下的流线分布； （2）计算油水井分配系数；,水井S5-19井流线分布及分配系数图,对于水井S5-19，除了1.1%的水量流向边界，共有8口油井与S5-19井相连通，从饼状图上可以看出，油井S4-20

11、1、S5-181、S3-211为主要的受效井，其中S4-201受效程度最高，约占S5-19总注水量的三分之一。对于油井S4-201，从分配系数饼状图中可以看出，其产水量主要来自三口水井：S5-20、S5-19与S4-20，其中43.7%的产水量来自水井S4-20，分析可能是由于长期的水流冲刷，导致S4-20与S4-201之间形成了水流优势通道。,油井S4-201井流线分布及分配系数图,12,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用,（2）计算油水井分配系数；,东II区目前生产状况下水井分配系数图,东II区目前生产状况下油井分配系数图,（3）计算瞬时存水率以S5-19井组为例；,水井S5-1

12、9目前注水量为55.3m/d，瞬时存水率为：, 矿场应用实例以鄯善油田东II区为例,13,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用,对于水井S5-19，瞬时存水率的意义为：每注入100m水，大约有51m的水留在地下，而另外49m的水从与其相连通的油井产出。随着时间的推移，注入水的突进速度越来越快，最终导致存水率下降，油井严重水淹。,计算了相同时刻下其它注水井的瞬时存水率，每个点代表一个注水井，四条实线将散点区分割为四个部分，斜率由大到小分别代表瞬时存水率为100%、75%、50%以及25%，并计算出全区的平均瞬时存水率为44.46%，如图中虚线所示。, 矿场应用实例以鄯善油田东II区为例,

13、（3）计算瞬时存水率以S5-19井组为例；,14,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用,（4）注水量精细调整；,以全区平均瞬时存水率为界，增加高存水率井的注水量，同时降低低存水率井的注水量，从而实现区块平均存水率的提高，改善地下无效水循环状况。调整后的水井配注量计算公式如下：,考虑到实际生产条件的限制，对注水量调整的幅度进行约束，设置权重系数Wmin=-0.5，Wmax=0.5，主要为了使注水量的调整幅度不超过原始注水量的50%。目前工区注水井的瞬时存水率最大为Rmax=87.45%，最小为Rmin=10.86%，为优化指数。,不同优化指数下的权重系数,采取=2对权重系数进行计算，从而

14、实现对靠近平均瞬时存水率的井进行注水量的小幅度调整，而对远离平均瞬时存水率的井进行注水量的较大幅度调整。,约束系数,为了保证优化前后的区块总注水量一致, 矿场应用实例以鄯善油田东II区为例,15,t课件,三、流线模拟在注水井精细配注中的应用,（5）开发效果对比；,部分水井优化前后注水量对比,优化前后产量对比曲线,累积增油1.110tt,优化前,优化后,优化前，由于S4-20与S4-201之间可能存在优势通道，导致注入水大量流向S4-201井；优化后，使得S4-20井的注入水在S4-201井与S4-21井的分配量变得均匀。流线分布也表明，注水量优化后，注入水相比于优化前具有更大的波及体积。, 矿

15、场应用实例以鄯善油田东II区为例,16,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,优化注水效率的技术思路,注水效率,精细地质模型,流线数值模拟,模拟结果分析,分配系数,注水效率=,流线分布,注入水贡献的产油量,注水量,单井注水效率,平均注水效率,单井注水效率平均值，增加注水量； 单井注水效率平均值，减小注水量；,模拟一定时间,注水井,以生产井为中心，分别计算与该生产井相关联注水井对其的分配系数，将分配系数与注水量的调整量作积，累加求和后作为油井产液量的调整量。,产油井,17,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,矿场应用实例,区块概况：H3区块为一断块构造油藏，目前拥有油井7口，水井6

16、口。目前区块日产液492方，日注水504方，累积注采比1.06，采出程度28.4%，而综合含水已达68.3%。数值模拟结果表明，由于地下无效水循环比较严重，导致主流线方向上水洗程度较高，而非主流线上还有大量剩余油分布，迅速增长的含水率，使得注水效率较低。,目前流线分布：,18,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,矿场应用实例,计算目前生产状况下注水井的注水效率：,平均注水效率：,注水井注水量优化：本文采取=2对权重系数进行计算，主要是为了对靠近平均注水效率的井进行注水量的小幅度调整，而对远离平均注水效率的井进行注水量的较大幅度调整。,19,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,产

17、油井产液量优化：在注水井注水量优化结果的基础上，对生产井产液量进行优化,矿场应用实例,20,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,矿场应用实例,开发效果对比：为了对比优化注采量前后的开发效果，须保证优化前后总注水量与总产液量一定，因此，分别定义注水井约束系数 、生产井约束系数 ，约束后的新注水量与新产液量如下：,新注水量,新产液量,使用约束后的新注水量与新产液量模拟生产1年，预测开发效果的变化，并计算1年后各注水井的注水效率与全区平均注水效率，重复以上步骤，对注水量及产液量进行不断优化。以H3区块为例，设置优化周期为1年，注水量及产液量的优化结果柱状图。,新注水量,新产液量,21,t课件,四、流线模拟在注水效率优化中的应用,矿场应用实例,开发效果对比：,可以看出，每优化一次，日产油量均有不同幅度的增加，对应含水率曲线有所下降。模拟结果表明，优化3年后，累积增油1.24104m3，优化注采量后的注水效率比为未进行注采量优化的注水效率高3.2%。说明以上方法通过优化注水量与产液量，可以提高注水效率，改善开发效果。,22,t课件,