1、第三章第三章 物質(zhì)平衡在油物質(zhì)平衡在油田開發(fā)中的應用田開發(fā)中的應用物質(zhì)平衡過時了嗎？物質(zhì)平衡過時了嗎？3.1 簡介簡介為什么物質(zhì)平衡用的少了？為什么物質(zhì)平衡用的少了？3.1 簡介簡介不會用：對物質(zhì)平衡的生疏喪失了使用的信不會用：對物質(zhì)平衡的生疏喪失了使用的信心，不能正確的使用。心，不能正確的使用。不方便：對電腦軟件的依賴使人們更傾向于不方便：對電腦軟件的依賴使人們更傾向于數(shù)值模擬數(shù)值模擬本章通過六個真實案例，說明各種使用方法。本章通過六個真實案例，說明各種使用方法。這些項目中原來都沒有要求使用物質(zhì)平衡，但此而這些項目中原來都沒有要求使用物質(zhì)平衡，但此而無法了解油藏動態(tài)特性相關的重要信息！無法了

2、解油藏動態(tài)特性相關的重要信息！物質(zhì)平衡的優(yōu)點物質(zhì)平衡的優(yōu)點 不涉及幾何因素（地質(zhì)模型）不涉及幾何因素（地質(zhì)模型） 不用已知原始地質(zhì)儲量不用已知原始地質(zhì)儲量 資料簡單：資料簡單：不論是否有壓力平衡，通過不論是否有壓力平衡，通過平均壓力的下降趨勢，利用生產(chǎn)資料和壓力歷平均壓力的下降趨勢，利用生產(chǎn)資料和壓力歷史以及史以及PVT數(shù)據(jù)就可以數(shù)據(jù)就可以3.1 簡介簡介物質(zhì)平衡與數(shù)值模擬的關系物質(zhì)平衡與數(shù)值模擬的關系3.1 簡介簡介物質(zhì)平衡和模擬之間不是物質(zhì)平衡和模擬之間不是競爭的關系，是相互支持的競爭的關系，是相互支持的關系：關系：物質(zhì)平衡定義系統(tǒng)輸入到物質(zhì)平衡定義系統(tǒng)輸入到數(shù)值模擬的模型中，數(shù)值模擬的模

3、型中，物質(zhì)平衡在生產(chǎn)動態(tài)的擬物質(zhì)平衡在生產(chǎn)動態(tài)的擬合上十分有效，但在預測上合上十分有效，但在預測上數(shù)值模擬更勝一籌。數(shù)值模擬更勝一籌。3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導1936年，年，Schilthuis首次給出物質(zhì)平衡公式的推導首次給出物質(zhì)平衡公式的推導一個存在氣頂和底水的油藏，衰竭開采一個存在氣頂和底水的油藏，衰竭開采N為油原始地質(zhì)儲量（為油原始地質(zhì)儲量（STOOIP）初始狀態(tài)下為常量油層的孔隙體積氣頂?shù)目紫扼w積 mcolumn oil of HCPVGascap of HCPVm3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導wcoipoioioiS-1NBm1V NBm1HCPVNBgas of

4、 HCPV)1 (VNBcolumn oil of HCPV）（總的含烴孔隙體積）（總的油氣體積mSwc3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導生產(chǎn)后，壓力從生產(chǎn)后，壓力從Pi降到降到P（當前平均壓力），（當前平均壓力）， 地下系統(tǒng)膨脹的體積加上水侵入到油藏體積地下系統(tǒng)膨脹的體積加上水侵入到油藏體積與產(chǎn)出的體積相等，即與產(chǎn)出的體積相等，即地下產(chǎn)出量地下產(chǎn)出量=系統(tǒng)膨脹量系統(tǒng)膨脹量+水侵入量水侵入量飽和油藏初始狀態(tài)下，原始地層壓力等于飽和油藏初始狀態(tài)下，原始地層壓力等于泡點壓力，壓力一旦下降，就有氣體從油中釋出。泡點壓力，壓力一旦下降，就有氣體從油中釋出。3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導計算地下

5、產(chǎn)出量（油藏條件下）：計算地下產(chǎn)出量（油藏條件下）：在地面的采出量為在地面的采出量為sgwoPPRBBB油氣比的體 積體積系數(shù)和原油在當前平均壓當前平均NscfstbWpstbN，為累計產(chǎn)油量累計產(chǎn)氣量累計生產(chǎn)氣油比）累計產(chǎn)氣量（）累計產(chǎn)水量（）累計產(chǎn)油量（pppGRG3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導gppwpopBRs-(RNBWBN）自由氣水溶解氣油wpgpopBWBRs-(RBNrb）地下總的產(chǎn)出量（地下產(chǎn)出量地下產(chǎn)出量 =系統(tǒng)膨脹量系統(tǒng)膨脹量+水侵入量水侵入量3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導PiPbPPbNBoiNBoiNBoN(Rsi-Rs)Bg膨脹量中：（膨脹量中：（1）油

6、組分體積變化）油組分體積變化地下產(chǎn)出量地下產(chǎn)出量= 系統(tǒng)膨脹量系統(tǒng)膨脹量+水侵入量水侵入量3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導壓力下降，導致油收縮體積變化：壓力下降，導致油收縮體積變化：)B-BNoio（壓力下降，溶解氣的體積變化為：壓力下降，溶解氣的體積變化為：gssiB)R-RN（油組分的總體積變化為（油藏條件下）油組分的總體積變化為（油藏條件下）gssioioB)R-R)B-BN（3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導原始條件下原始條件下氣頂?shù)叵麦w積氣頂?shù)叵麦w積mNBoi膨脹量中：（膨脹量中：（2）氣頂體積變化）氣頂體積變化原始氣頂?shù)孛骟w積原始氣頂?shù)孛骟w積gioiB1mNB目前條件下目前條

7、件下氣頂?shù)叵麦w積氣頂?shù)叵麦w積gigoiBBmNB3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導(2)膨脹量中氣頂?shù)捏w積變化：膨脹量中氣頂?shù)捏w積變化：）（1-BBmNBmNB-BBmNBgigoioigigoimNBoigigoiBBmNB減3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導地下產(chǎn)出量地下產(chǎn)出量= 系統(tǒng)膨脹量系統(tǒng)膨脹量+水侵入量水侵入量(3)原生水的體積變化：原生水的體積變化：wcoipwcoiwpwwwwS-1m)NB(1V PS-1m)NB(1CPVCPVCdV含烴類總孔隙體積其中wcwcSS3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導地下產(chǎn)出量地下產(chǎn)出量= 系統(tǒng)膨脹量系統(tǒng)膨脹量+水侵入量水侵入量(4)孔隙

8、壓縮導致的體積變化：壓力下降，孔隙被壓縮，孔隙壓縮導致的體積變化：壓力下降，孔隙被壓縮，排出等量的流體。排出等量的流體。PS-1m)NB(1CPVCdVwcoifpff3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推導(5)水侵入量：儲層與水層連通，壓力下降傳導到水層后，水侵入量：儲層與水層連通，壓力下降傳導到水層后，導致水補充到儲層中導致水補充到儲層中,侵入量為侵入量為We。則物質(zhì)平衡總公式可寫為則物質(zhì)平衡總公式可寫為wewcwfoigigoigssioiowpgpopBWPS-1)CC(m)NB(11-BBmNB B)R-R)B-BN BWBRs-(RBN wcS）（）3.2 物質(zhì)平衡的推導物質(zhì)平衡的推

9、導與與E=mC2一樣強大，略顯復雜。一樣強大，略顯復雜。wefwgoBWEmEENF)(rb/stb) PS-1)CC(m)NB(1(rb/stb) 1-BBB(rb/stb) B)R-R)B-B(rb) BWBRs-(RBNF wcwfoigigoigssioiowegpopwcfwgoSEEE）（）其中（注水和注氣時的形式？）（注水和注氣時的形式？）第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程3.3 油藏物質(zhì)平衡應用條件油藏物質(zhì)平衡應用條件 第一，必須收集足夠的數(shù)據(jù)（產(chǎn)量、壓力、PVT等）,保證數(shù)據(jù)的數(shù)量，還要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，即數(shù)據(jù)的準確性。 第二，系統(tǒng)必須有一個平均壓力下降的趨勢，如圖所示。

10、不同單井壓力降落曲線單井壓力降落曲線第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 如果油藏的滲透率很低，每口井可能有不同的壓力降落如果油藏的滲透率很低，每口井可能有不同的壓力降落曲線，需要對壓力降落曲線進行平均（油藏壓降曲線歸曲線，需要對壓力降落曲線進行平均（油藏壓降曲線歸一化）。一化）。 圖圖3.3a 3.3a 非平衡下油藏壓力降落非平衡下油藏壓力降落 圖圖3.3b 3.3b 井位置及泄流邊界井位置及泄流邊界第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 整個油藏的壓力降落可以用泄流體積加權進行平均，整個油藏的壓力降落可以用泄流體積加權進行平均，設設p pj j和和V Vj j分別為第分別為第j j口井的

11、壓力和泄流體積，則有：口井的壓力和泄流體積，則有： V Vj j也是一個未知量，平均壓力仍然無法得到，考慮到也是一個未知量，平均壓力仍然無法得到，考慮到jjjjjVVpP/jjjjjjpCVdtdpCVqdtdV第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程可知：平均壓力可表示為 應用物質(zhì)平衡方程時，通常時間間隔是比較統(tǒng)一的應用物質(zhì)平衡方程時，通常時間間隔是比較統(tǒng)一的( (如每如每6 6個月個月) )在這一段時間內(nèi)，設第在這一段時間內(nèi)，設第j j口井地下采出量口井地下采出量UWUW（Underground Underground WithdrawWithdraw）的變化量為）的變化量為UWUWj j，

12、那么，式（，那么，式（3.183.18）變換為）變換為：jjjpqVjjjjjjjpqpqpP/jjjjjjpppP/UW/UW第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 該公式前提條件是體積衰竭式開采，對于弱水驅和中等強度水驅油藏，在開發(fā)早期仍能得到較準確的壓力降。如果水侵能量很強，說明滲透率很高，各井的壓力下降趨勢一致，不再需要用加權平均的方法就可以得到油藏的平均壓力降。 因此，對于絕大多數(shù)的油藏，物質(zhì)平衡方程都是適用的。jjjjjjpppP/UW/UW第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 在早期生產(chǎn)過程中，壓力通常在泡點壓力以上，水也未補充在早期生產(chǎn)過程中，壓力通常在泡點壓力以上，水也未補

13、充到油藏中，下式左邊項只剩下到油藏中，下式左邊項只剩下NpBoNpBojjjPjjjPjpNpNpP/，那么在油藏壓力相差不特別大的情況下，只要知道，那么在油藏壓力相差不特別大的情況下，只要知道NpNp就可以根據(jù)下式得到油藏的壓力變化。就可以根據(jù)下式得到油藏的壓力變化。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程3.4 油藏物質(zhì)平衡方程求解（已知量和未知量） 在物質(zhì)平衡通用公式中，式中的參數(shù)可以分為如下兩大類： 以上不僅說明了物質(zhì)平衡方程的難度，也說明了整個油藏工程研究的難度。數(shù)值模擬并沒有減小這種難度，反而增加了更多潛在的未知數(shù)，如形狀，孔隙度，相滲。應該已知的參數(shù)應該已知的參數(shù)可能未知的參數(shù)可能

14、未知的參數(shù)NpNRpWeWpPCwBo,Rs, BgSwcmBwCf合計合計6個個合計合計8個個第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 已知量 式中包含所有井，式中下標式中包含所有井，式中下標i i表示不同的層。表示不同的層。 考慮到經(jīng)濟上的原因，產(chǎn)量是最可靠的已知量。但是在一些老考慮到經(jīng)濟上的原因，產(chǎn)量是最可靠的已知量。但是在一些老油田，采油井距離集氣站較遠，采出氣量常沒有統(tǒng)計，此時，油田，采油井距離集氣站較遠，采出氣量常沒有統(tǒng)計，此時，RpRp和和WpWp也是未知的。也是未知的。 一般認為地球物理對油藏的解釋是準確的，那么含水飽和度一般認為地球物理對油藏的解釋是準確的，那么含水飽和度可以通

15、過下式進行計算：可以通過下式進行計算：)(iwellsiiwciiwchShS第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 未知量 在油藏評價之前，通常有一個預估的油藏地質(zhì)儲量N，當油藏有生產(chǎn)數(shù)據(jù)或壓力數(shù)據(jù)后，這個值需要進行修正，稱為“有效的”儲量、“可動的”儲量（對產(chǎn)量有貢獻的儲量）。 最大的未知量為水侵量We。對于底水，可以在選定的井中通過監(jiān)測水前緣情況進行檢測，而對于邊水，在水突破之前是沒有任何顯示的。 除非氣頂很大,一般認為氣頂?shù)拇笮可以認為是一個半已知量，。 把壓力p列為未知量是因為試井得到的只是單井泄流范圍內(nèi)的壓力，必須經(jīng)過一定的處理之后才能轉化為油藏的壓力，PVT數(shù)據(jù)也是相同的道理。

16、第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 未知量 對于孔隙壓縮系數(shù)Cf,通常認為較小，是一個常數(shù)，而大量的實例表明這個數(shù)不僅可能“較大”，而且變化范圍也很大。這種條件下，壓實作用就成為一種很重要的驅動能量。壓實作用的缺點在于會造成地面的下沉，對于沙漠中的井來說可能無關緊要，但對于海上的油氣井，代價就巨大了。 由于太多的未知量，很難得到油藏物質(zhì)平衡方程的一般解。通常用物質(zhì)平衡方程來計算衰竭開期間的采出程度，即每個階段的采收率Np/N，在廢棄條件下，即為最終采收率。但物質(zhì)平衡還有很多用途?？梢郧蠼庠S多參數(shù)，如儲量，水侵量，氣頂大小，孔隙壓縮系數(shù)以及壓力值。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程3.5

17、 油藏物質(zhì)平衡方程與數(shù)值模擬對比 自60年代數(shù)值模擬技術發(fā)展以來，油藏物質(zhì)平衡被認為成為了歷史。然而，在做數(shù)模之前，如果不先用物質(zhì)平衡去擬合生產(chǎn)歷史，那么就極有可能犯錯 。 圖3.4 物質(zhì)平衡和數(shù)值模擬在油藏歷史擬合中的對比 例如要求解一個油藏的地質(zhì)儲量N，物質(zhì)平衡法和數(shù)模的區(qū)別如圖3.4所示。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程3.5 油藏物質(zhì)平衡方程與數(shù)值模擬對比 物質(zhì)平衡是檢查地質(zhì)圖件有效性的工具一般往往認為地質(zhì)圖件是免檢的數(shù)模輸入資料正確的步驟應該是先用進過檢驗的生產(chǎn)資料，PVT，壓力通過物質(zhì)平衡研究驅替機理和地質(zhì)儲量，然后根據(jù)地質(zhì)人員的建議，建立一個更符合實際的模型，這樣數(shù)值模擬才

18、能產(chǎn)生有用的結果。這是最小假設的研究路徑。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 只要PVT數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)是合理的，就可以與生產(chǎn)數(shù)據(jù)一起代入到物質(zhì)平衡方程中，經(jīng)過適當?shù)倪\算就可以得到N和We，得到了油藏的儲量和驅動方式。物質(zhì)平衡法的優(yōu)點是只需要有確定的壓力下降數(shù)據(jù)，而不再要求有地質(zhì)模型。 數(shù)值模擬則是把地質(zhì)資料、地球物理資料、儲量以及水侵量作為已知量輸入，然后求解壓力和飽和度的變化，所得到的的結果也只是輸入的假設條件的反映。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程3.6 油藏物質(zhì)平衡方程應用的開端 應用物質(zhì)平衡方程的第一步是確定油藏是否為體積衰竭式油藏，確定是否有其它的驅動方式（水驅、氣頂驅等）

19、。對于沒有氣頂?shù)羞B通水體的油藏，式（3.10）可表示如下： 兩邊同時除以Eo+Efw，則有： 方程的右邊包含兩個未知量，N和We，方程左邊可以通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、PVT數(shù)據(jù)得到。 )( )(rbBWEENFwefwo )( rbEEBWNEEFfwowefwo第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 如果為一條水平線，如A所示，則表示W(wǎng)e=0，孔隙壓縮系數(shù)為常數(shù)。此時，驅動能量為原油、溶解氣的膨脹和孔隙正常壓實作用定義為純衰竭開采機理。 圖3.5 物質(zhì)平衡方程應用的開端 如果曲線上升（B或C），表明油藏有其它的驅動能量，如水侵、異常壓實、或兩者的結合。曲線B表示強水驅無限水體，曲線C表示有

20、限水體，其衰竭趨勢與油層一致，后期的下降指示水驅的遞減程度。A、B、C在縱軸的截距均為N，表示油藏地質(zhì)儲量。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程思考：上思考：上面的結論面的結論有什么約有什么約束條件？束條件？第三章第三章 物質(zhì)平衡方程應用物質(zhì)平衡方程應用3.7 定容衰竭油藏 在衰竭開發(fā)油藏條件下，油藏水侵可以忽略，不存在氣頂。在泡點壓力以上，驅動能量為原油、原生水的膨脹和孔隙的壓縮，在泡點壓力以下，釋出的溶解氣為主要的驅動能量3.7.1 泡點壓力以上 對于這類油藏，m=0，We=0，考慮到所有采出的氣體在油藏條件下都是溶解在原油中的，即Rs=Rsi=Rp，將這些代入到式（3.9）中，得到如下

21、簡化形式：PSCSCBBBNBBWBNwcfwcwoioiooiwpop)1(第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 根據(jù)等溫壓縮系數(shù)的定義，可得根據(jù)等溫壓縮系數(shù)的定義，可得( (此時未脫氣，純流體膨脹此時未脫氣，純流體膨脹) )： 對于兩相系統(tǒng)，對于兩相系統(tǒng)，So=1-SwcSo=1-Swc，那么式（，那么式（3.233.23）還可以簡化為：）還可以簡化為： 式中：式中： c ceffeff為有效綜合壓縮系數(shù)，包括油、水的膨脹和孔隙的壓縮。為有效綜合壓縮系數(shù)，包括油、水的膨脹和孔隙的壓縮。PBBBVPVCoioioo1-wcfwcwooofwcwooeffSCSCSCSCSCSCC1PCNB

22、BWBNeffoiwpop第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 根據(jù)壓縮系數(shù)參考值根據(jù)壓縮系數(shù)參考值 這種低能量的油藏中，壓力下降這種低能量的油藏中，壓力下降1500psi1500psi，才采出，才采出2.5%2.5%的原始的原始地質(zhì)儲量。地質(zhì)儲量。025. 0NN43. 1B1500p43. 1B0W/psi10172 . 0S/psi103C/psi,103/psi,1010poboip6-effwc6-f6-6-則采收率此時壓降原始壓力到飽和壓力的，如果得出psiCCCwo第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.1 物質(zhì)平衡方程在未飽和揮發(fā)性油藏中應用簡介：油藏小而復雜，簡介：油藏

23、小而復雜，在泡點壓力以上開采，在泡點壓力以上開采，原油揮發(fā)性強地層嚴重原油揮發(fā)性強地層嚴重非均質(zhì)，平均滲透率低非均質(zhì)，平均滲透率低于于10md。通過物質(zhì)平衡。通過物質(zhì)平衡確定與生產(chǎn)和壓力歷史確定與生產(chǎn)和壓力歷史相吻合的有效原始地質(zhì)相吻合的有效原始地質(zhì)儲量。儲量。高揮發(fā)油的體積系數(shù)第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.1 物質(zhì)平衡方程在未飽和揮發(fā)性油藏中應用已知參數(shù)已知參數(shù)STOOIP95 MMstb，體積法估算，體積法估算Pi4250psia，基準面海拔深度，基準面海拔深度-9400ftPb2900psia，基準面處泡點壓力，基準面處泡點壓力Boi2.654 rb/stbBw1.02 r

24、b/stbCw3.010-6/psiCf5.010-6/psiSwc0.3 平均束縛水飽和度平均束縛水飽和度第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.1 物質(zhì)平衡方程在欠飽和揮發(fā)性油藏中應用背景分析：該油田容積法計算儲量時沒有對孔隙背景分析：該油田容積法計算儲量時沒有對孔隙度，滲透率和飽和度設定下限值，因此所有含油度，滲透率和飽和度設定下限值，因此所有含油巖石體積都包括在儲量計算中。巖石體積都包括在儲量計算中。此外，滲透率比較低，意味著可能存在壓力不平此外，滲透率比較低，意味著可能存在壓力不平衡，也就是每口井都有獨立的壓力下降趨勢。衡，也就是每口井都有獨立的壓力下降趨勢。因維修和擴建原因，需

25、要關井兩個月，利用這個因維修和擴建原因，需要關井兩個月，利用這個階段測量了階段測量了7口井中口井中5口井的壓力恢復。數(shù)據(jù)如下：口井的壓力恢復。數(shù)據(jù)如下：第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.1 物質(zhì)平衡方程在欠飽和揮發(fā)性油藏中應用Datum Pressure(psia)P（psi）Cum oil（stb）Prod water (stb)1351173923983027302151401503354670424233027804352272814090017405171701630635077432043102100735207302777302500TOTAL(STB)113741013

26、630表表3.1 壓力和累計產(chǎn)量數(shù)據(jù)壓力和累計產(chǎn)量數(shù)據(jù) 第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.1 物質(zhì)平衡方程在欠飽和揮發(fā)性油藏中應用 計算：對產(chǎn)量有貢獻的有效地質(zhì)儲量？（由于是透鏡體砂巖油藏，不考慮任何天然水侵 第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 解：由表3.1得到油藏當前平均壓力為3521psia，p=729psi,對應的原油體積系數(shù)為2.79，則油藏平均壓力3521psia，在泡點壓力以上，對應物質(zhì)平衡方程為：可得：MMrbPCBWBNNBeffpopoi54.557291072.7802. 11363079. 211374106psiPBBBCoioioo/1029.7072

27、9654. 2654. 279. 26psiSCSCSCCwcfwcwooeff661072.78107 . 0)53 . 037 . 029.70(1第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程而容積法求得的儲量為：則：22. 013.25254.55VOLoiMBoiNBNBMMrbNBVOLoi252.132.65495為什么原油儲量有這么大巨大差異？第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 觀察垂向滲透率分布，發(fā)現(xiàn)儲層縱向上強烈的非均質(zhì)性。 取芯井顯示存在一個高滲通道，其他井中也有類似的情況。 通過體積法計算，高滲通道所占的儲量為總儲量的20%左右。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 該實

28、例中地層的滲透率分布是典型的雙孔介質(zhì)類型。流體只能通過高滲通道流向井中，致密基質(zhì)通過串流向高滲通道供油。原開發(fā)方案擬采用注水維持壓力，但提高壓力抑制基質(zhì)和高滲通道的竄流，影響采收率。但衰竭開采會增大介質(zhì)間的壓差，促進串流，當壓力降到泡點壓力（2900psi）以下，原油收縮嚴重，氣體大量產(chǎn)出。因此本例中確定可以允許壓力下降到2000psia，然后進行低壓注水，驅出高滲層中的油。開發(fā)啟示第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 巖石物理學的巖石物理學的“截點截點的討論？的討論？ 本例中沒有考慮巖石物性參數(shù)的截點值，導致一些較致密的本例中沒有考慮巖石物性參數(shù)的截點值，導致一些較致密的巖石中的油也包括進

29、來。事實上截點值是值得商榷的，多少有巖石中的油也包括進來。事實上截點值是值得商榷的，多少有點點主觀。尤其是以滲透率作為作為截點。主觀。尤其是以滲透率作為作為截點。LPAqKLPKAq1 流體不會從小于流體不會從小于0.5md0.5md的巖的巖石中產(chǎn)出，這種描述對嗎？石中產(chǎn)出，這種描述對嗎？第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.2 確定衰竭式油藏驅動方式及原始地質(zhì)儲量計算已知：油田有六年的產(chǎn)量和壓力歷史數(shù)據(jù)。油藏屬已知：油田有六年的產(chǎn)量和壓力歷史數(shù)據(jù)。油藏屬于致密白堊灰?guī)r，在構造頂部發(fā)育很密的裂縫?？加谥旅馨讏谆?guī)r，在構造頂部發(fā)育很密的裂縫。考慮到水敏效應、裂縫造成的快速水淹以及對基質(zhì)串慮

30、到水敏效應、裂縫造成的快速水淹以及對基質(zhì)串流的抑制作用，沒有采用注水開發(fā)。流的抑制作用，沒有采用注水開發(fā)。 為了補償能量，也考慮到通過毛管力自吸作用，為了補償能量，也考慮到通過毛管力自吸作用，向基巖注水驅替油，但這種作用的效果難以預測。向基巖注水驅替油，但這種作用的效果難以預測。因此再最終確定注水方案之前根據(jù)在衰竭開采動態(tài)因此再最終確定注水方案之前根據(jù)在衰竭開采動態(tài)（包括泡點壓力之上和之下）來深入了解油藏。這（包括泡點壓力之上和之下）來深入了解油藏。這應該是明智的選擇。應該是明智的選擇。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程油藏數(shù)據(jù)如下油藏數(shù)據(jù)如下已知參數(shù)已知參數(shù)STOOIP650 MMstb

31、，體積法估算，體積法估算Pi7150psia，基準深度原始壓力，基準深度原始壓力Pb4500psia，基準面處泡點壓力，基準面處泡點壓力Boi1.743 rb/stbBob1.850 rb/stbCw3.010-6/psiCf3.310-6/psiSwc0.43 致密灰?guī)r的高平均束縛水飽和度致密灰?guī)r的高平均束縛水飽和度Wp0 忽略產(chǎn)水忽略產(chǎn)水m0 無氣頂無氣頂?shù)谌碌谌?物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.2 衰竭式油藏驅動方式確定及儲量計算 生產(chǎn)和壓力數(shù)據(jù)第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程例3.2 枯竭式油藏驅動方式確定及產(chǎn)量計算 實例2的油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)TABLE3.2Productionda

32、ta(Exercise3.2)時間時間（months）日產(chǎn)油日產(chǎn)油（stb/d）日產(chǎn)氣日產(chǎn)氣（MMscf/d）累產(chǎn)油累產(chǎn)油（MMstb）累產(chǎn)氣累產(chǎn)氣（MMMscf）R（scf/stb）Rp（scf/stb）64423064.1108.07211.7144914501279326115.61622.54932.8145714551875726110.19236.36952.91145514552470208134.68549.18277.49191815763050416147.41458.383104.393292417883635227135.28264.812129.08238401992

33、4226027115.27769.562150.120442921584827452151.16774.572177.708550723835420975141.32678.400203.500673825966015753125.10781.275226.332794227856614268116.97083.879247.679819829537213819111.79286.401268.08180903103第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 壓力變化：泡點壓力以上壓力下降速度很快，泡點壓力以下，盡管產(chǎn)氣很多，但油藏中還保留了部分高壓縮性的氣體，壓縮性提高，減緩了壓力下降的速度。泡

34、點壓力第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程計算:（1）根據(jù)泡點壓力以上的物質(zhì)平衡公式計算最大原始地質(zhì)儲量； （2）根據(jù)6年生產(chǎn)數(shù)據(jù)利用物質(zhì)平衡確定原始地質(zhì)儲量和油藏驅動方式； （3）計算6年后油藏中存在的自由溶解氣量。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 解：壓力平衡程度較高，運用平均壓力趨勢將物質(zhì)平衡用于整個油藏是可行的。（1）從原始壓力降到泡點時，油藏物質(zhì)平衡方程為：(0)pboboi effewpNBNB cpW B WWe=0時，確定的為最大原始地質(zhì)儲量PCBBNNeffoiobpbmax第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程由于：將Npb=43.473MMstb,Boi=1.74

35、3,Bob=1.75,p=7150-4500=2650psi 代入物質(zhì)平衡方程，求得最大原油儲量為558MMstb。661.8501.74323.1710 /1.743265023.170.573.00.433.331.2210 /10.57oboiooio owwfeffwBBcpsiBpcScSccpsiSMMstb558265022.31843.175.1473.43maxPCBBNNeffoiobpb第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程容積法地質(zhì)儲量：650MMstb物質(zhì)平衡法與容積法相差 （650-558）/558%=92/650%=14%差異的原因？與地質(zhì)的商討？與巖石物理的討論

36、？本例中發(fā)現(xiàn)不是油藏中所有的產(chǎn)層都對產(chǎn)量由貢獻，至少在目前的壓差下有些致密儲層中的流體沒有流動。問題問題2：利用：利用6年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過物質(zhì)平衡計算儲量和驅動機理年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過物質(zhì)平衡計算儲量和驅動機理TABLE3.3MaterialbalanceestimateofSTOIIPandthedrivemechanism(Exercise3.2)Mon-thsPressure（psi）Bo（rb/stb）Rs(scf/stb)Bg(rb/scf)Np(MMstb)Rp(scf/stb)F(MMrb)Eo(rb/stb)Efw(rb/stb)F/Eo+Efw(MMstb)071501.74314

37、501450666001.7614508.072145014.206720.0170.00772574.71021258001.796145022.549145540.4980.0530.018949562.87411849501.83145036.369145566.555270.0870.030879564.60572145001.85145043.473144780.425050.1070.037159557.7522443501.77513230.00079749.182157697.215160.1332190.039301563.50153040601.6711430.000845

38、8.3831788129.13150.184880043371565.74293638401.61110370.00088164.8121992158.9420.2318530.046459571.09274236601.5669580.00091669.5622158185.39660.2736720.028986574.59244834801.5238820.00095974.5722383220.91650.3247120.051512587.19395432601.4747910.00101578.42596259.19630.3998850.0546570.30766031001.4

39、47340.00106581.2752785294.56220.459540.056846570.43826629401.4096820.00112183.8972953331.72390.5269280.059092566.06297228001.3826370.0011786.4013103368.69210.590210.061057566.1154Average568.8453根據(jù)回歸的平均壓力下降曲線，以每6個月為周期讀出壓力，計算此壓力下的PVT參數(shù)平均儲量568.8F/(Eo+Efw) 非常穩(wěn)定，非常穩(wěn)定，(變化幅度僅為變化幅度僅為4.3%)，表明是一個嚴格的衰竭開采油藏。表明是

40、一個嚴格的衰竭開采油藏。低于泡點壓力下任一時刻，總析出氣體量為N(Rsi-Rs),采出的自由氣量為Np(Rsi-Rs)，因此，剩余自由氣比例為：計算不同時間值如下表： 計算結果表明，在生產(chǎn)末期，有析出氣體中有54%以自由氣形態(tài)殘余在油藏中，這也解釋了開采后期油藏壓力下降平緩的現(xiàn)象。)(N)(N-1ssispPRRRRTime（months）212430364248566066721.00.830.780.740.70.650.620.590.560.54 （3）計算6年后油藏中存在的自由溶解氣量第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程結論： 1.物質(zhì)平衡在此實際應用效果很好的原因： （1）油藏裂

41、縫系統(tǒng)壓力連通性好 (2) 收集的數(shù)據(jù)質(zhì)量高。 多少情況下，當物質(zhì)平衡的結果模棱兩可時，常?？梢宰匪莸接筒貏討B(tài)監(jiān)測的質(zhì)量較差，而不是技術的本身問題 2.應用到如此復雜的雙孔介質(zhì)油藏，物質(zhì)平衡所涉及的復雜性都隱藏在生產(chǎn)和壓力動態(tài)中，求解它不需要確定幾何形態(tài)，對于裂縫性油藏在應用更先進的技術之前，先應用物質(zhì)平衡 3.F/(Eo+Efw)為常數(shù)說明沒有水侵，存在一定的巖石壓實作用，但孔隙壓縮系數(shù)為常數(shù)不是變數(shù)，所以最終建立模擬模型 STOIIP=570MMstb，Cf=3.3*10-6/psi,沒有水層。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 當油藏壓力下降到泡點壓力以后，溶解氣開始從原油中析出，進

42、入溶解氣驅階段。Morris Muskat提出了這類油藏的預測方法。設油藏原始條件下欠飽和，已采出油量為Np，剩余量為Nr。3.7.2 泡點壓力以下（溶解氣驅）油藏的動態(tài)預測 式中V為孔隙體積，Gr為油藏中溶解氣和自由氣總體積。)1(1(scf) )1(stb) 222dpdBBSSdpdSBdpdBBSRdpBdSRdpdRBSVdpdGBVSSBRSVGdpdBBSVdpBVdSdpdNBVSNNNggwcoogooosoossoorgwcoosorooooorooPr第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 根據(jù)上面各式可得生產(chǎn)氣油比： 又有： 則得到： 亦即：dpdBBSdpBdSdpd

43、BBSSdpdSBdpdBBSRdpBdSRdpdRBSdNdGRoooooggwcoogooosoossoorr222)1 (1sgoroogrgRKBBKRgororgggwcoogororgoosogooKKdpdBBSSdpdBKKBSdpdRBBSdpdS1)1(gororgwcororgoooKKpCSSKKpBSpASpS1)()1()()(） 根據(jù)油氣兩相流，達西公式推出氣油比第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 其中： 枯竭開發(fā)中任一時刻： 得出： 上面的公式推導沒有考慮水和巖石的壓縮性，因為一旦脫氣，其他的壓縮性可以忽略，但當油藏壓力高于泡點壓力時必須考慮水和巖石的壓縮性

44、（這個在3.7.1節(jié)中講過）dpdBBpCdpdBBSpBdpdRBBpAggogooosog1)()()()1 ()(PV oneRemaining oilwcoipoSNBNNSooiwcopBBSSNN1-1第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 當油藏初始壓力高于泡點壓力時 ,總采收率的公式為：(1)ppbppbppbppbbbbNNNNNNNNNNNNNNNNNNpb-壓力下降到泡點壓力前采出的油壓力下降到泡點壓力前采出的油Np-泡點壓力以下采出的油泡點壓力以下采出的油Nb-泡點壓力時油藏的殘余油泡點壓力時油藏的殘余油第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 其中，下面的公式計算飽和壓

45、力以下的采收率ibb 1-1oooowcopBBBBSSNN替代，(1)ppbppbppbppbbbbNNNNNNNNNNNNNNNNN Npb-可用泡點壓力之上的方法計算，然后用下式計算總采收率。 采用Muskat方法計算包括以下步驟（1）利用PVT數(shù)據(jù)計算泡點壓力整個壓力下降范圍內(nèi)的A(p),B(p),C(p)（2）構建下表I：飽和壓力以下逐漸降低的壓力：飽和壓力以下逐漸降低的壓力II：A,B,C表值，根據(jù)連續(xù)的兩次壓力數(shù)值的平均值計算表值，根據(jù)連續(xù)的兩次壓力數(shù)值的平均值計算III：壓降前的：壓降前的SoIV：最新確定的：最新確定的So計算的計算的Krg/KroV:用用 前面介紹的方程計算

46、前面介紹的方程計算SoVI:新的壓力下的新的壓力下的SoVII：總采收率：總采收率VIII:用新飽和度下的用新飽和度下的Krg/Kro，計算氣油比，計算氣油比第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 當油藏中裂縫發(fā)育時，溶解氣驅的特征曲線會發(fā)生變化，如圖3.10（a）是裂縫性油藏和均質(zhì)油藏溶解氣驅汽油比隨時間的變化曲線。 對于溶解氣驅油藏，影響采收率最重要的因素是油氣相對滲透率(如圖3.10(b)，以及臨界含氣飽和度Sgc（氣體開始流動）。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 目前，相滲主要通過實驗室測定，實驗中不能考慮Sgc對相滲曲線的影響。Arps和Roberts通過實驗測定和現(xiàn)場觀測，得

47、到砂巖和石灰?guī)r相滲圖版，如圖3.11所示。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 圖版分為三個區(qū)域： （1）最小值：適用于低滲砂巖（垂向上有阻隔）、或裂縫密度大的石灰?guī)r，這類儲層Sgc值極低。 （2）最大值：適用于孔滲性較好且有合理傾角的地層，油氣容易分離并滯留在地層中。 （3）平均值：介于兩者之間。 后來，Honarpour et al.提出了計算砂巖儲層相滲曲線的經(jīng)驗公式：4220.98372()()11()1.1072()2.7794()11ooorrowcorwcggcorggcrgrgrgwcwcSSSkSSSSSSSSkkkSS第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 壓力和產(chǎn)量的歷

48、史擬合是數(shù)值模擬的重要功能，為此需要： （1）觀察現(xiàn)場的GOR，確定泡點壓力，評價Sgc和氣體的驅替效率（如3.2例）。 （2）通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生Krg/Kro與SL的函數(shù)。第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 已知：參考例3.2已知條件。 求：(1)產(chǎn)生krg/kro函數(shù)； （2）外推該函數(shù)，并計算在廢棄壓力為800psi時的采收率。例3.3 溶解氣驅油藏Muskat物質(zhì)平衡方程應用 解：根據(jù)下式計算油氣滲透率比值可表示為：(/)rgsgroogokRR BkB第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程續(xù)表續(xù)表3.4a3.4aPressure (psia)Bo (rb/stb)Rs (scf/s

49、tb) Bg (rb/scf)o/g32001.46007660.0010311.38428001.38176370.0011713.54424001.32245150.0013616.03720001.26634110.0016319.04516001.21523190.0020422.33512001.17072220.0027626.6888001.13441290.0041932.568TABLE3.4aPVTrelationships(Exercise3.3)Pressure (psia)Bo (rb/stb)Rs (scf/stb) Bg (rb/scf)o/g45001.8500

50、14500.000785.60444001.795613560.000795.98142001.713112240.0008176.81540001.650511080.000857.59136001.55079310.0009289.35032001.46007660.0010311.384 泡點壓力以下的PVT關系式第三章第三章 物質(zhì)平衡方程物質(zhì)平衡方程 當壓力降到泡點壓力時，采出程度為當壓力降到泡點壓力時，采出程度為N Npbpb/N =0.0763/N =0.0763，則壓力低，則壓力低于泡點壓力后采收率為：于泡點壓力后采收率為： 此時的此時的含油飽和度含油飽和度為為：0.07630.9237ppNNN