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1、大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)第36卷第3期2012年6月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVo1.36No.3Jun.2012一維水驅(qū)油恒壓驅(qū)替滲流過(guò)程推導(dǎo)劉海龍(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,黑龍江大慶163712)摘要:為研究常規(guī)砂巖油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中的多油層開(kāi)采動(dòng)態(tài)、層間干擾、開(kāi)發(fā)效果分析等,對(duì)一維水驅(qū)油恒壓驅(qū)替滲流過(guò)程進(jìn)行理論推導(dǎo).結(jié)果表明:在采出端見(jiàn)水前,通過(guò)油水兩相區(qū)壓力、純油區(qū)壓力及總壓差之間關(guān)系,結(jié)合Buck—ley-Leverett方程,建立累計(jì)注入量與注入時(shí)間的關(guān)系,以及見(jiàn)水前位置、時(shí)間、含水飽和度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,求解前緣位置、
2、前緣壓差、注入速度等參數(shù)隨時(shí)間的變化;在采出端見(jiàn)水后,分析注入速度與采出端含水飽和度關(guān)系、累計(jì)注入量與采出端含水飽和度關(guān)系,以及采出端含水飽和度與時(shí)間的關(guān)系,建立見(jiàn)水后位置、時(shí)間、含水飽和度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,求解見(jiàn)水后出口端含水飽和度、注入速度等參數(shù)隨時(shí)間的變化.該結(jié)果為驅(qū)替過(guò)程中各物理量隨時(shí)間的變化、含水飽和度的分布、各物理量之間的理論關(guān)系等研究提供指導(dǎo).關(guān)鍵詞:水驅(qū)油;一維驅(qū)替;恒壓;驅(qū)替過(guò)程;含水飽和度分布中圖分類號(hào):TE312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000—1891(2012)03—0090—060引言根據(jù)非活塞驅(qū)替理論,在不考慮毛管力的水驅(qū)油過(guò)程中,水滲入油區(qū)后形
3、成一個(gè)油、水飽和度變化的區(qū)域,即混合區(qū),在該區(qū)域內(nèi)任何一點(diǎn)的含水飽和度隨時(shí)間而變化[1].在驅(qū)替過(guò)程的理論研究中,通常應(yīng)用Buckley—Leverett方程求解含水飽和度分布及地層驅(qū)替情況,Buckley—Leverett方程給出含水飽和度分布位置、注入量、含水飽和度之間的理論關(guān)系,在注入速度恒定的情況下,根據(jù)理論關(guān)系能夠求解某一時(shí)間、某一位置的飽和度,進(jìn)而得到含水飽和度的分布[2],并求解水驅(qū)前緣位置、兩相區(qū)壓力差、采出端含水飽和度等問(wèn)題.目前,對(duì)一維水驅(qū)油驅(qū)替過(guò)程的研究也大多是把注入量作為已知條件.在油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中,一套井網(wǎng)一般是對(duì)多個(gè)油層進(jìn)行開(kāi)發(fā)的¨3],在沒(méi)有
4、重大措施調(diào)整的多油層開(kāi)發(fā)過(guò)程中,可以認(rèn)為注采壓差保持穩(wěn)定l_7],而各油層的采注量分配是不斷變化的[】n],因此在層間干擾_】、層系組合、多油層開(kāi)發(fā)效果分析[1。等問(wèn)題的研究過(guò)程中,需要應(yīng)用恒壓驅(qū)替滲流理論,而這方面較為深入、全面的理論研究還不多見(jiàn).水驅(qū)油恒壓驅(qū)替注入、采出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的一種求解方法是估算注入速度與時(shí)間的關(guān)系,利用這一關(guān)系以數(shù)值迭代計(jì)算的形式得到采出情況_1,而該方法各物理量隨時(shí)間變化的理論關(guān)系并沒(méi)有給出.另外一種求解方法是數(shù)值模擬方法,通過(guò)建立模型、設(shè)定井底流壓,不僅能夠計(jì)算相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),而且能夠得到含水飽和度的分布,但是要進(jìn)行深入的理論研究,就不僅需要得到數(shù)
5、據(jù)結(jié)果,還需要研究各物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,研究驅(qū)替過(guò)程中的內(nèi)部規(guī)律,如見(jiàn)水時(shí)間與注采距離、孔隙度、滲透率就有確定的理論關(guān)系,而數(shù)值模擬方法很難得到各物理量之間類似關(guān)系,具有一定的局限性.筆者以恒定的注采壓差為驅(qū)替條件,推導(dǎo)含水飽和度分布位置、時(shí)間、含水飽和度之間的關(guān)系,求解驅(qū)替動(dòng)態(tài)、飽和度分布、水驅(qū)前緣位置、注入端至水驅(qū)前緣壓差等問(wèn)題,推導(dǎo)一維水驅(qū)油恒壓驅(qū)替滲流過(guò)程的理論公式.1兩相區(qū)域內(nèi)壓力與含水飽和度關(guān)系假設(shè):一注一采,一維驅(qū)替;不考慮巖石、流體的壓縮性;不考慮毛管力的作用;截面積為1m。,注入端收稿日期:2012—02—16;編輯:任志平基金項(xiàng)目:國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2
6、010ZX05052)作者簡(jiǎn)介:劉海龍(1977一),男,碩士,工程師,主要從事水驅(qū)油田開(kāi)發(fā)方面的研究·9O·第3期劉海龍:一維水驅(qū)油恒壓驅(qū)替滲流過(guò)程推導(dǎo)壓力為P,采出端壓力為。,注采壓力差為Ap=P。一P;開(kāi)始注水為初始0時(shí)刻;注入端為z一0位置;注采兩端距離為L(zhǎng),水驅(qū)前緣位置為L(zhǎng),水黏度為,油黏度為。,束縛水飽和度為s,殘余油飽和度為s?根據(jù)相滲曲線計(jì)算的分流率f(S)、分流率導(dǎo)數(shù)(s),在驅(qū)替過(guò)程中某一時(shí)刻含水飽和度的分布見(jiàn)圖1,相對(duì)滲透率、分流率、分流率導(dǎo)數(shù)與含水飽和度的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2.1·0。.8叭[)l4O·2O圖1采出端見(jiàn)水前含水飽和度分布圖2相對(duì)滲透率、分流
7、率、分流翠導(dǎo)數(shù)關(guān)系曲線在某一時(shí)刻t,注入端至水驅(qū)前緣之間某一位置z有一一K『L/1+],(1)woJuz式中:為注入速度;K為砂巖滲透率;K為水相滲透率;K。為油相滲透率;為z處壓力.對(duì)式(1)兩邊同時(shí)乘以并整理:一志婦·/lo利用式(2),能夠計(jì)算兩相區(qū)某一指定位置與注入端之間的壓差.令A(yù)p一P一,并對(duì)式(2)積分得△P一KJfdz,(3)o式中:S為含水飽和度;f(S)為分流率;Ap為注入端至.z處壓力差;p為處壓力.由Buckley—Leverett公式:z一Q,(4)式中:Q為總注人量;為孔隙度..設(shè)水驅(qū)前