油氣藏劈產(chǎn)方法的理論基礎(chǔ)分析

高產(chǎn)分段（簡稱分段）的目的是描述油氣藏開發(fā)的動(dòng)態(tài)特征。所使用的方法需要充分的理論依據(jù)，現(xiàn)場應(yīng)用的可靠性和可靠性非常高。目前現(xiàn)場應(yīng)用的有效厚度法(h法)、地層系數(shù)法(Kh法)、動(dòng)態(tài)方程劈分法(Ci方程法)以及多參數(shù)圖板法4種方法,通過理論分析和實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算檢驗(yàn),不同方法間差別很大。h法于20世紀(jì)70年代提出,是對理想儲層進(jìn)行定性分析,或在油氣藏投產(chǎn)初期做配產(chǎn)估算,未考慮多孔介質(zhì)滲流特征的各因素,目前動(dòng)態(tài)分析已經(jīng)不用該法。Kh法是h法的進(jìn)一步發(fā)展,是針對油氣井的動(dòng)態(tài)分析提出的,但沒有描述三維空間的儲層非均質(zhì)性,實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算結(jié)果解釋困難。20世紀(jì)90年代初,隨著陸相儲層油氣藏進(jìn)入注水開發(fā)的中后期,尤其是這些油氣藏逐步采取作業(yè)措施保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)時(shí),為了給生產(chǎn)措施提供有力的技術(shù)支持,在開發(fā)動(dòng)態(tài)分析中研發(fā)了Ci方程法。該方法綜合考慮地質(zhì)因素和各項(xiàng)動(dòng)態(tài)因素的影響。多參數(shù)圖板法是近幾年才提出的,主要是針對特性很強(qiáng)的個(gè)別油氣藏(如薄互層)應(yīng)用,各個(gè)地質(zhì)因素參數(shù)的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng),且普適性不夠好?，F(xiàn)場要求劈產(chǎn)工作的結(jié)果能夠揭示油氣藏的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)及其規(guī)律性。為此,從劈產(chǎn)方法的理論依據(jù)及實(shí)際應(yīng)用方面論述劈產(chǎn)的目的、劈產(chǎn)方法的選擇以及不同方法實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題和解答。1提出問題1.1生產(chǎn)井段或生產(chǎn)儲層段的分流量分析劈產(chǎn)是將采油井或注入井的井口(或管線計(jì)量器測試的)流體流量總值,按照一定的規(guī)則,應(yīng)用某種方法恢復(fù)(或者是劃分)到井底處各個(gè)已動(dòng)用產(chǎn)層的對應(yīng)生產(chǎn)井段或生產(chǎn)儲層層段中的分流量。劈產(chǎn)研究是油氣田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析工作的重要課題:①生產(chǎn)歷史較長的井,因多種原因未測取或難以測取到分層生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的資料,劈產(chǎn)分析可以較好地解決此問題;②對于多層、非均質(zhì)油氣藏,雖然采用多套井網(wǎng)分層開采,但其中的薄層最終要合并到較厚的產(chǎn)層中籠統(tǒng)開發(fā),這些層的動(dòng)態(tài)特征描述也要應(yīng)用產(chǎn)量劈分;③采用統(tǒng)注統(tǒng)采的油氣井、需要細(xì)分層系進(jìn)一步開發(fā)以及油藏精細(xì)描述后采取生產(chǎn)措施的油氣藏,均需進(jìn)行產(chǎn)量劈分。1.2油氣藏水氣藏產(chǎn)量計(jì)算方法針對多層砂巖油氣藏的生產(chǎn)井產(chǎn)出流體量、注水井注入量的劈分,現(xiàn)場應(yīng)用的方法有:方法1:有效厚度法(h法)。該方法在劈產(chǎn)工作的初期首先被提出,其原理就是用產(chǎn)層有效厚度h加權(quán)計(jì)算,獲得各個(gè)產(chǎn)層的流量劈分系數(shù)。方法2:地層系數(shù)法(Kh法)。該方法是在方法1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展,其原理就是用地層系數(shù)Kh加權(quán),計(jì)算各個(gè)產(chǎn)層的流量劈分系數(shù):Yi=KiHi∑i=1nKiHi(1)Yi=ΚiΗi∑i=1nΚiΗi(1)方法3:動(dòng)態(tài)方程劈分法(Ci方程法)。該方法采用建立劈分系數(shù)方程來計(jì)算各個(gè)產(chǎn)層的流量:Ci=Pi∑i=1nPi(2)Ci=Ρi∑i=1nΡi(2)其中:Pi=KiHiZiGiKshiNi?1lnDi(3)Ρi=ΚiΗiΖiGiΚshiΝi?1lnDi(3)式中:Yi為劈分系數(shù);Ki為滲透率,10-3μm2;Hi為有效厚度,m;Ci為單層動(dòng)態(tài)劈分系數(shù);Pi為單層產(chǎn)量計(jì)算條件值,無量綱;Zi為連通系數(shù);Gi為層間干擾系數(shù);Kshi為沉積相影響系數(shù);Ni為對應(yīng)的注水井?dāng)?shù),口;Di為井距,m。方法4:多參數(shù)圖板法。該方法是對油氣藏靜態(tài)與動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),建立統(tǒng)計(jì)特征圖板。各個(gè)油氣藏特征參數(shù)對生產(chǎn)的影響不同,經(jīng)過分析,對生產(chǎn)影響明顯的參數(shù),如砂巖厚度(或有效厚度)h、有效孔隙度Φ、滲透率K、地層系數(shù)Kh、滲孔比K/Φ等,與動(dòng)態(tài)參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)相關(guān)性,然后選用最高相關(guān)性參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)量劈分計(jì)算。上述各方法在實(shí)際油氣田的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),各方法實(shí)際計(jì)算結(jié)果存在明顯差別,甚至相互矛盾。不同方法的適應(yīng)范圍也不同,如多參數(shù)圖板法只適應(yīng)于少數(shù)油氣藏。2選擇方法的理論依據(jù)2.1分層系統(tǒng)集成法劈產(chǎn)方法最根本的理論基礎(chǔ)是油氣田開發(fā)地質(zhì)理論和油氣藏動(dòng)態(tài)分析原理。陸相碎屑巖多層油氣藏開發(fā)難點(diǎn)是儲層非均質(zhì)性。針對這一特點(diǎn),中國采用分層系開發(fā)的方式,使油氣藏在開發(fā)前期獲得理想的開發(fā)效果。到油氣藏開發(fā)中后期,要求動(dòng)態(tài)分析定量化,且在三維空間建立非均質(zhì)多孔介質(zhì)模型,對更精細(xì)小層的動(dòng)態(tài)給出特征參數(shù)定量值。為此,對細(xì)分小層的動(dòng)態(tài)特征描述、提高該類小層開發(fā)效果提出新的要求。2.2層內(nèi)模擬結(jié)果將實(shí)際油氣藏按照已經(jīng)獲得的油氣層特征模型化,然后對所建立的模型確立定量描述的計(jì)算式。模型1為同層均質(zhì)、層間為非均質(zhì)的平行管模型。方法1、2就是用來描述這樣的油氣藏實(shí)體。在油藏地質(zhì)模型中簡化處理油藏地質(zhì)條件,描述層間非均質(zhì)性,而將同層內(nèi)的儲層物性做均質(zhì)對待。這樣,在劈分時(shí)采用各層的K、h等幾個(gè)參數(shù)用來計(jì)算。同時(shí),在平面上多井產(chǎn)量劈分時(shí),單井計(jì)算應(yīng)用的是柱狀徑向流實(shí)體模型,這是基于室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)中所采用的填砂管平行模型原理,流體在儲層中流動(dòng)形式為活塞式。流體的滲流動(dòng)態(tài)參數(shù)與地質(zhì)靜態(tài)參數(shù)之間沒有建立相關(guān)關(guān)系,而是簡單的管流。模型2為三維空間非均質(zhì)多孔介質(zhì)層狀疊加平行管模型。方法3、4就是用來描述這樣的油氣藏實(shí)體。研究表明,方法4對油氣藏類型多樣、油藏特征差別明顯的情況普遍適應(yīng)性差,很難在短時(shí)間內(nèi)由少量油氣藏統(tǒng)計(jì)工作解決這一問題。模型2的關(guān)鍵技術(shù)是三維空間上的非均質(zhì)多孔介質(zhì)描述,尤其對層內(nèi)平面非均質(zhì)特性描述更為重要。多孔介質(zhì)中,流體呈多相且非均衡滲流,受控因素復(fù)雜且各因素在三維空間上是變化的,從井筒到瀉油邊界的壓力降并不是同心圓。3實(shí)用結(jié)果分析3.1生產(chǎn)井的生產(chǎn)渤海灣盆地W油田北區(qū)D斷塊為典型的陸相多油層砂巖油藏。全塊共有生產(chǎn)井17口,到2009年1月在生產(chǎn)井15口,其中11口井的主要生產(chǎn)層位是河道相儲層,6口井的主要生產(chǎn)層位是非河道相儲層。生產(chǎn)層位為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組。已累計(jì)產(chǎn)油56.40×104t,采出程度32.68%。目前沒有開發(fā)歷史中的生產(chǎn)測試資料。地下原油粘度17～36mPa·s,2008年初開始注水開發(fā)。3.2儲層精細(xì)控制參數(shù)計(jì)算該實(shí)例的地質(zhì)儲量已經(jīng)再次核實(shí),核實(shí)結(jié)果與投產(chǎn)時(shí)儲量計(jì)算的結(jié)果沒有太大改變,即儲量落實(shí)結(jié)果可靠。分別計(jì)算單井的劈分結(jié)果、各小層的累計(jì)產(chǎn)量以及采出程度(表1、2)。由表1、2可知:Kh法計(jì)算的結(jié)果發(fā)生了計(jì)算的單井控制儲量比地質(zhì)分析計(jì)算值高許多的情況,如J27-11井的NmxIII6小層等。這是由于該井雖然鉆遇河道砂,但分析證明該井控制面積內(nèi)大多為非河道相儲層,由此計(jì)算值過高。但該方法不能夠解釋其計(jì)算結(jié)果,更不可修正這一計(jì)算結(jié)果。對各層的累計(jì)產(chǎn)油量計(jì)算,Kh法出現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)油量超過該層的地質(zhì)儲量情況。多層同時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)生層間干擾,僅用K、h兩個(gè)參數(shù)不能準(zhǔn)確描述層間非均質(zhì)的相互影響。應(yīng)用Ci方程法可以解決這樣的矛盾。對比各層的采出程度,Kh法出現(xiàn)采出程度超過100%的情況,也發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際動(dòng)態(tài)差別大,如NmxIII層采出程度小于5%的3個(gè)層,實(shí)際開發(fā)的效果遠(yuǎn)好于該方法計(jì)算的結(jié)果。這是因?yàn)?雖然儲層在單井控制程度低,但在平面上連同程度較高,實(shí)際開發(fā)效果較好。Ci方程法的計(jì)算結(jié)果,由于綜合了地質(zhì)非均質(zhì)特性和開采工程的各方面因素,計(jì)算結(jié)果較合理,而且能夠給出合理的解釋。這表明用Ci方程法計(jì)算該斷塊的產(chǎn)量劈分是合理的,計(jì)算結(jié)果的可信度高。4氣藏特征解釋4.1劈產(chǎn)計(jì)算是動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ),也是動(dòng)態(tài)分析深入程度的關(guān)鍵。劈產(chǎn)結(jié)果既要能夠合理進(jìn)