油藏工程常用計算方法?摘要：本文詳細介紹了油藏工程中常用的計算方法，包括滲流力學(xué)基礎(chǔ)計算、油藏物質(zhì)平衡計算、油藏壓力計算、油藏產(chǎn)量計算以及油藏采收率計算等方面。通過對這些計算方法的闡述，有助于工程師深入理解油藏特性，為油藏開發(fā)方案的制定、調(diào)整及優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，從而提高油藏開發(fā)的經(jīng)濟效益和采收率。

一、引言油藏工程是一門研究油藏中油氣水運動規(guī)律以及油藏開發(fā)方法的綜合性學(xué)科。準(zhǔn)確的計算方法對于認(rèn)識油藏地質(zhì)特征、預(yù)測油藏動態(tài)變化、制定合理開發(fā)方案至關(guān)重要。它涉及到多個領(lǐng)域的知識，如滲流力學(xué)、熱力學(xué)、化學(xué)工程等，通過一系列科學(xué)的計算方法來解決油藏開發(fā)過程中的各種問題。

二、滲流力學(xué)基礎(chǔ)計算

（一）達西定律達西定律是描述流體在多孔介質(zhì)中滲流規(guī)律的基本定律，其表達式為：\[v=K\frac{dp}{dx}\]其中，\(v\)是滲流速度（\(m/s\)）；\(K\)是滲透率（\(m^2\)）；\(\frac{dp}{dx}\)是壓力梯度（\(Pa/m\)）。負(fù)號表示滲流方向與壓力梯度方向相反。

在實際應(yīng)用中，對于水平線性滲流，若已知滲透率\(K\)、壓力差\(\Deltap\)和滲流距離\(L\)，則可計算滲流速度\(v\)。例如，某油層滲透率為\(100\times10^{3}\\mum^2\)，長度為\(100m\)，兩端壓力差為\(1MPa\)，根據(jù)達西定律可得滲流速度為：\[v=100\times10^{3}\times10^{12}\times\frac{1\times10^{6}}{100}=1\times10^{7}\m/s\]

（二）滲流阻力計算滲流阻力是指流體在多孔介質(zhì)中滲流時所遇到的阻力。在油藏中，滲流阻力主要由巖石滲透率、流體粘度以及滲流路徑長度等因素決定。1.滲透率阻力：滲透率越低，滲流阻力越大。例如，在相同壓力差下，低滲透油層的滲流速度明顯低于高滲透油層，這是因為低滲透油層巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲透率小，對流體滲流的阻礙作用強。2.粘度阻力：流體粘度越大，滲流阻力也越大。原油粘度較高時，其在油層中的滲流速度會降低，增加了開采難度。例如，稠油的粘度比稀油大得多，開采稠油時需要采取特殊的措施來降低滲流阻力。3.滲流路徑阻力：滲流路徑越長，滲流阻力越大。油藏中流體從注水井到生產(chǎn)井的滲流路徑長度不同，會導(dǎo)致不同位置的滲流阻力存在差異。

（三）平面徑向流計算在油藏開發(fā)中，經(jīng)常會遇到平面徑向流的情況，如在圓形油藏中從中心向四周的滲流。平面徑向流的流量公式為：\[q=\frac{2\piKh(p_ep_w)}{\mu\ln(\frac{r_e}{r_w})}\]其中，\(q\)是產(chǎn)量（\(m^3/s\)）；\(h\)是油層厚度（\(m\)）；\(p_e\)是供給邊緣壓力（\(Pa\)）；\(p_w\)是井底壓力（\(Pa\)）；\(r_e\)是供給半徑（\(m\)）；\(r_w\)是井筒半徑（\(m\)）。

例如，某圓形油藏，油層厚度\(10m\)，滲透率\(50\times10^{3}\\mum^2\)，原油粘度\(5mPa\cdots\)，供給半徑\(1000m\)，井筒半徑\(0.1m\)，供給邊緣壓力\(20MPa\)，井底壓力\(15MPa\)，則產(chǎn)量為：\[q=\frac{2\pi\times50\times10^{3}\times10^{12}\times10\times(20\times10^{6}15\times10^{6})}{5\times10^{3}\ln(\frac{1000}{0.1})}\]\[q\approx1.57\times10^{4}\m^3/s\]

三、油藏物質(zhì)平衡計算

（一）物質(zhì)平衡原理油藏物質(zhì)平衡原理基于質(zhì)量守恒定律，即油藏在開發(fā)過程中，盡管油、氣、水的體積和相態(tài)可能發(fā)生變化，但總的物質(zhì)質(zhì)量保持不變。其基本方程為：\[N=N_p\frac{B_o}{B_{oi}}+N_g\frac{B_g}{B_{gi}}+W_p\frac{W_e}{B_w}\]其中，\(N\)是原始地質(zhì)儲量（\(m^3\)）；\(N_p\)是累計產(chǎn)油量（\(m^3\)）；\(B_o\)是當(dāng)前原油體積系數(shù)；\(B_{oi}\)是原始原油體積系數(shù)；\(N_g\)是累計產(chǎn)氣量（\(m^3\)）；\(B_g\)是當(dāng)前天然氣體積系數(shù)；\(B_{gi}\)是原始天然氣體積系數(shù)；\(W_p\)是累計產(chǎn)水量（\(m^3\)）；\(W_e\)是累計注入水量（\(m^3\)）；\(B_w\)是當(dāng)前水的體積系數(shù)。

（二）物質(zhì)平衡方法應(yīng)用1.計算原始地質(zhì)儲量：當(dāng)已知油藏開發(fā)過程中的產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、注入水量以及各階段的體積系數(shù)時，可通過物質(zhì)平衡方程反算原始地質(zhì)儲量。例如，某油藏在開發(fā)一段時間后，累計產(chǎn)油量\(10^6m^3\)，累計產(chǎn)氣量\(5\times10^8m^3\)，累計產(chǎn)水量\(2\times10^5m^3\)，累計注入水量\(1\times10^5m^3\)，當(dāng)前原油體積系數(shù)\(1.2\)，原始原油體積系數(shù)\(1.1\)，當(dāng)前天然氣體積系數(shù)\(0.03\)，原始天然氣體積系數(shù)\(0.02\)，水的體積系數(shù)\(1.0\)，則原始地質(zhì)儲量為：\[N=10^6\times\frac{1.2}{1.1}+5\times10^8\times\frac{0.03}{0.02}+2\times10^5\frac{1\times10^5}{1.0}\]\[N\approx8.09\times10^6\m^3\]2.預(yù)測油藏動態(tài)：利用物質(zhì)平衡方程可以預(yù)測油藏未來的產(chǎn)量、壓力等動態(tài)變化。通過對不同開發(fā)階段的參數(shù)進行輸入和計算，可提前了解油藏的變化趨勢，為開發(fā)方案的調(diào)整提供依據(jù)。

四、油藏壓力計算

（一）靜壓計算油藏靜壓是指油藏在靜止?fàn)顟B(tài)下的壓力。對于均質(zhì)油藏，靜壓計算公式為：\[p_i=p_{wf}+\frac{q\muB}{2\piKh}\ln(\frac{r_e}{r_w})\]其中，\(p_i\)是原始油藏壓力（靜壓）（\(Pa\)）；\(p_{wf}\)是井底流壓（\(Pa\)）。

例如，已知井底流壓\(10MPa\)，產(chǎn)量\(0.1m^3/s\)，原油粘度\(3mPa\cdots\)，原油體積系數(shù)\(1.1\)，油層厚度\(8m\)，滲透率\(30\times10^{3}\\mum^2\)，供給半徑\(800m\)，井筒半徑\(0.1m\)，則原始油藏壓力為：\[p_i=10\times10^{6}+\frac{0.1\times3\times10^{3}\times1.1}{2\pi\times30\times10^{3}\times10^{12}\times8}\ln(\frac{800}{0.1})\]\[p_i\approx12.15\times10^{6}\Pa=12.15MPa\]

（二）流壓計算流壓是指油井在生產(chǎn)時的井底壓力。流壓的大小影響著油井的產(chǎn)量，其計算方法與滲流力學(xué)中的相關(guān)公式密切相關(guān)。通過流量公式結(jié)合已知參數(shù)可計算流壓。例如，已知產(chǎn)量\(q\)、油層參數(shù)\(K\)、\(h\)、\(\mu\)、\(r_e\)、\(r_w\)以及供給邊緣壓力\(p_e\)，則可根據(jù)平面徑向流流量公式反算流壓\(p_w\)：\[p_w=p_e\frac{q\mu\ln(\frac{r_e}{r_w})}{2\piKh}\]

（三）壓力梯度計算壓力梯度反映了油藏中壓力隨位置的變化率。在垂向上，壓力梯度主要受流體密度和重力影響，計算公式為：\[\frac{dp}{dz}=\rhog\]其中，\(\rho\)是流體密度（\(kg/m^3\)）；\(g\)是重力加速度（\(m/s^2\)）。

在水平方向上，壓力梯度與滲流阻力有關(guān)，如在平面徑向流中，壓力梯度為：\[\frac{dp}{dr}=\frac{q\mu}{2\piKhr}\]

五、油藏產(chǎn)量計算

（一）產(chǎn)量預(yù)測方法1.經(jīng)驗公式法：根據(jù)大量油藏開發(fā)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出一些經(jīng)驗公式來預(yù)測產(chǎn)量。例如，對于某類油藏，其產(chǎn)量與時間的關(guān)系可能符合指數(shù)遞減規(guī)律：\[q=q_0e^{at}\]其中，\(q\)是\(t\)時刻的產(chǎn)量（\(m^3/s\)）；\(q_0\)是初始產(chǎn)量（\(m^3/s\)）；\(a\)是遞減系數(shù)（\(s^{1}\)）。通過對歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行擬合可確定\(q_0\)和\(a\)的值，進而預(yù)測未來產(chǎn)量。2.數(shù)值模擬法：利用油藏數(shù)值模擬軟件，建立油藏地質(zhì)模型和流體滲流模型，輸入相關(guān)參數(shù)，如巖石物性、流體性質(zhì)、開采條件等，通過計算機模擬計算來預(yù)測油藏產(chǎn)量隨時間的變化。數(shù)值模擬法能夠更準(zhǔn)確地反映油藏內(nèi)部的復(fù)雜物理過程，但需要較多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和較高的計算資源。

（二）影響產(chǎn)量因素分析1.油層物性：滲透率高、孔隙度大的油層通常產(chǎn)量較高。例如，高滲透油層能夠為流體提供更好的滲流通道，有利于提高產(chǎn)量。2.流體性質(zhì)：原油粘度低、天然氣含量適當(dāng)?shù)挠筒禺a(chǎn)量相對較高。稠油由于粘度大，滲流阻力大，產(chǎn)量往往較低。3.開采方式：合理的開采方式，如注水開發(fā)、注氣開發(fā)等，可以有效提高油藏產(chǎn)量。注水能夠保持油層壓力，驅(qū)替原油，增加產(chǎn)量；注氣則可以改善原油的流動性，提高采收率和產(chǎn)量。4.油藏壓力：油藏壓力較高時，流體滲流動力大，產(chǎn)量也較高。隨著油藏開發(fā)，壓力下降，產(chǎn)量會逐漸降低。

六、油藏采收率計算

（一）采收率計算方法1.經(jīng)驗統(tǒng)計法：通過對大量油藏開發(fā)實例的統(tǒng)計分析，得出不同類型油藏的采收率經(jīng)驗值范圍。例如，對于常規(guī)砂巖油藏，采收率一般在30%50%之間；對于碳酸鹽巖油藏，采收率相對較低，通常在10%30%左右。但經(jīng)驗統(tǒng)計法具有一定的局限性，不能準(zhǔn)確反映具體油藏的實際采收率情況。2.物質(zhì)平衡法：利用油藏物質(zhì)平衡原理計算采收率。根據(jù)物質(zhì)平衡方程，當(dāng)油藏開發(fā)到一定程度后，可計算出累計產(chǎn)油量與原始地質(zhì)儲量的比值，即為采收率。例如，通過前面計算得到原始地質(zhì)儲量\(N\)和累計產(chǎn)油量\(N_p\)，則采收率\(E_R=\frac{N_p}{N}\times100\%\)。3.數(shù)值模擬法：借助油藏數(shù)值模擬軟件對油藏開發(fā)全過程進行模擬，計算最終的累計產(chǎn)油量，進而得出采收率。數(shù)值模擬法可以考慮油藏的各種復(fù)雜因素，如非均質(zhì)性、流體相態(tài)變化等，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測采收率。

（二）提高采收率技術(shù)1.注水開發(fā)：通過向油藏中注水，保持油層壓力，驅(qū)替原油，提高采收率。注水方式包括邊緣注水、切割注水、面積注水等，應(yīng)根據(jù)油藏地質(zhì)特點選擇合適的注水方式。2.注氣開發(fā)：注氣可以降低原油粘度，增加原油體積，提高驅(qū)油效率。常見的注氣方式有注天然氣、注二氧化碳等。例如，注二氧化碳可以與原油發(fā)生混相，提高采收率效果顯著。3.三次采油技術(shù)：如聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿驅(qū)等。聚合物驅(qū)通過增加注入水的粘度，改善水驅(qū)油效果；表面活性劑驅(qū)可以降低油水界面張力，提高采收率；堿驅(qū)則是利用