碳酸盐岩油藏开发理论现状及发展趋势.ppt

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1、碳酸盐岩油藏开发理论现状及发展趋势,中国石油大学(华东)石油工程学院,姚 军,2008年7月29日,目录,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征二、碳酸盐岩油藏流动模式三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法四、碳酸盐岩油藏数值模拟理论及发展趋势,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,1、碳酸盐岩油藏储层介质复杂,储层介质含有大量的孔、缝及洞；缝洞大多是溶蚀发育，具有极不规则的几何形状；纵向上、平面上具有多尺度非均质性；具有较多的高角度裂缝；块状储层、厚度比较大。,2、碳酸盐岩油藏储层的流体流动复杂,流动形式复杂，既有缝隙流、洞穴流和孔隙流孔缝洞介质的渗流能力相差较大，同一压差下孔隙渗流作用不大；流动模式

2、复杂，既有线性渗流、非线性渗流、管流；裂缝系统沟通洞穴，对于流动起控制作用；生产特征规律性差。,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,目前，以达西方程和连续介质理论为基础的渗流力学理论属于宏观渗流力学体系，描述多孔介质系统的宏观渗流特性。,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,3、碳酸盐岩储层渗流模型,对于裂缝性储层，传统上视为“双重介质系统”，双重介质模型的基本假设：裂缝系统和孔隙系统视为两个连续介质系统，储层中任意一点同时存在裂缝系统和基岩孔隙系统，系统间存在“窜流”，同一点对应描述两系统流动的两套参数：Kf，Km;Vf，Vm;Pf，Pm 但对于裂缝发育较差时，裂缝系统的连续性的假设不再成立，

3、应用“双重介质”理论时误差非常大。,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,3、碳酸盐岩储层渗流模型,对于缝洞型碳酸盐岩储层，视为“三重介质系统”，其理论误差更大。它隐含着基本假设是：孔隙系统、裂缝系统和溶洞系统分别是连续系统，储层中任意一点同时存在三种介质，缝洞系统发育比较好的时，适用性较好，但大多数条件下不适用。,3、碳酸盐岩储层渗流模型,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,(1)碳酸盐岩储层视为“不连续介质”裂缝系统视为离散裂缝网络系统，基质孔隙视为连续介质。(2)缝洞型碳酸盐岩介质通过流动等效视为“等效介质”单孔隙介质，渗透率用张量表示，以反映缝洞发育方向的影响。建模：连续介质模型(双重介

4、质模型)离散介质模型,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征,3、碳酸盐岩储层渗流模型,目录,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征二、碳酸盐岩油藏流动模式三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法四、碳酸盐岩油藏数值模拟理论及发展趋势,二、碳酸盐岩油藏流动模式,对于碳酸盐岩缝洞型介质的流动模式：即要求得到描述宏观层面上的流动规律(多缝洞存在条件下)又要求获得单个裂缝或缝洞条件下的流动规律，前者用于建立连续介质渗流方程，后者用于离散裂缝网络系统的渗流方程。,物理模型设计方案：,二、碳酸盐岩油藏流动模式,二、碳酸盐岩油藏流动模式,1）不同缝分布的物理模型,不同缝宽物理模型,不同缝连接方式物理模型,不同缝密度物理

5、模型,剖面图,俯视图,剖面图,俯视图,二、碳酸盐岩油藏流动模式,2）不同洞分布的物理模型,不同洞偏心距物理模型,不同洞径缝宽比物理模型,单缝条件下不同洞密度物理模型,剖面图,剖面图,剖面图,3）不同缝洞组合的物理模型,不同缝洞连接方式(配位数不同)物理模型,多缝条件下不同洞密度物理模型,剖面图,俯视图,俯视图,二、碳酸盐岩油藏流动模式,二、碳酸盐岩油藏流动模式,目录,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征二、碳酸盐岩油藏流动模式三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法四、碳酸盐岩油藏数值模拟理论及发展趋势,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,溶洞与井筒连通裂缝与井筒连通裂缝和溶洞与井筒连通缝、洞及孔隙与

6、井筒连通洞与井连通+高速非达西流双重孔隙模型双重渗透率模型,油藏模型,压力敏感、底水,21种油藏模型,圆形封闭；圆形定压；直线断层；直线定压；平行断层；平行定压；垂直断层；垂直定压；直线断层+直线定压；U形断层；U型定压。,12种外边界类型,油藏外边界,定井筒储存+表皮系数井筒储存增加+表皮系数井筒储存减小+表皮系数,井内边界,3种内边界类型,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,双对数曲线,半对数曲线,五个流动阶段,溶洞系统径向流,裂缝向溶洞窜流段,缝洞系统径向流,基岩向缝洞窜流段,总系统径向流,基于软件工程的思想，在Windows操作系统下采用VC+语言编制了碳酸盐岩缝洞型油藏试井解释软件，

7、解释如下地层参数：孔、洞、缝的渗透率，缝洞、孔洞、洞缝之间的窜流系数，孔、缝、洞的弹性储容比，孔、缝、洞的表皮系数，井筒存储系数，孔、缝、洞的渗透率模数以及外边界的距离等。,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,井储分析,径向流分析,窜流分析,自动拟合,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,Example 1：LAO-30井,油井概况：桩西油田老河口30井位于奥陶系层位，属于典型的碳酸盐岩缝洞型油藏。基础参数取值：,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,Lao30井流动阶段划分,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,未经负表皮处理的双对数拟合图,未经负表皮处理的半对

8、数拟合图,经过负表皮处理的双对数拟合图,经过负表皮处理的半对数拟合图,该井的表皮系数为-4.068，考虑到碳酸盐岩缝洞型油藏，说明该井基本没有受到污染。另外，该井附近存在两个不渗透边界，距井大约88.86m和47.00m。,Lao30试井解释结果,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,Example 2：S67井,油井概况：S67井是塔河油田六区奥陶系油藏的一口油井，位于沙雅隆起牧场北3号构造的高部位，完钻井深5674.0米，完钻层位奥陶系。,基础参数取值：,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,1999年测试的双对数拟合图,1999年测试的半对数拟合图,200

9、0年测试的双对数拟合图,2000年测试的半对数拟合图,三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法,为了准确起间，渗透率模数采用两次测试所得到的平均值1.455：,第二次试井测试解释得到的渗透率为3.223m2，从解释结果及实际生产情况可知，其符合程度很好，说明了该理论方法的实用性和正确性。,目录,一、碳酸盐岩储层及其流体流动的特征二、碳酸盐岩油藏流动模式三、碳酸盐岩油藏试井解释理论与方法四、碳酸盐岩油藏数值模拟理论及发展趋势,四、碳酸盐岩油藏数值模拟理论及发展趋势,数值模拟方法的适用性应不同的油藏模型匹配。,孔 隙 级 流动 模 拟,双重介质流线模型,1、三重介质数值模拟器 已经完成了基于连续性假设的

10、三重介质油藏数值模拟器，并在塔河油田S48井区应用。,修改前后J70切片溶洞孔隙度图,2、等效介质模型 裂缝介质与孔隙介质组合成的复合介质是一个连续系统的，为此提出了等效介质理论。,椭圆的倾斜方向代表等效后最大渗透率的方向，椭圆的长轴代表水平渗透率的大小，椭圆的短轴代表垂向渗透率的大小。,实际油藏裂缝分布示意图,采用边界元方法进行流动等效的模拟。,渗透率张量：,二维四个渗透率方向,三维九个渗透率方向,等效介质数值模拟：基于渗透率张量的数值模拟，与单孔隙介质的数值模拟方法有较大的差别。,关键技术：等效渗透率的计算方法,基于等效介质模型的流动模拟,目前，在此领域已完成了二维等效介质渗透率的计算方法

11、和等效介质的数值模拟方法的研究工作。正在开展的工作：(1)网格单元中缝洞存在条件下等效渗透率的计算方法;(2)三维等效介质数值模拟器的研制。,4、离散裂缝网络模型(DFN模型),该模型把裂缝系统视为分隔基质岩块的网络系统。基质岩块系统仍然按照连续介质处理。离散裂缝中的流动满足达西方程，如果裂缝宽度大时可用二项式的流动方程。离散裂缝和基质岩块之间依靠窜流联系起来。,采用有限元方法进行模拟,基岩-裂缝窜流计算示意图,生产400天后原油饱和度分布,离散裂缝网络系统模拟示意图,5、离散裂缝管道网络模型(DPN模型)处理大裂缝或溶洞流动时，用管道模型进行计算。其它拓展模型(1)DFN模型与DPN模型结合

12、的模型(DFPN)大裂缝系统按照DPN模型处理，小裂缝系统按照DFN模型处理。(2)DFN模型与双重介质(DPM)模型结合的模型(DFNDPM)大裂缝系统按照DFN模型处理，小裂缝和基质岩块系统按照双重介质模型处理。(3)DPN模型与双重介质(DPM)模型结合的模型(DPNDPM)大裂缝系统按照DPN模型处理，小裂缝系统和基质岩块系统按照双重介质模型处理。,目前，已完成了二维油水两相DFN模型和DPN模型。,目标：(1)二维离散裂缝或溶洞模型的油水两相数值模拟；(2)三维离散裂缝或溶洞模型的油水两相数值模拟；(3)根据碳酸盐岩油藏不同区域缝洞发育的状况自适应选择离散介质数值模拟模型；(4)实施区域分解方法和有限元的并行计算方法，大幅度提高计算速度，以增加适用性。,不当之处，敬请各位专家批评指正！,电话：13505468282邮箱：,