砂岩油藏水驱开发规律变化特点

2008年开发室培训教案

砂岩油藏水驱开发规律变化特点

第一节、水驱特征曲线的基本关系式 一 、甲型水驱特征曲线

1、甲型水驱特征曲线表述累积产水量与累积产油量成半对数线性关系。

LgWp B1 Wp——累积产水量；Np——累积产油量 A1 0 甲型水驱特征曲线示意图 Np

2.关系式 LgWPA1B1NPLgWPa1 b1R

B13mSoi4.606N2NoBowm3SwiSor1ALg式中： 13mnwBwo1Swi4.606

a A11 bBN3mSoi11RNPN4.606——采出程度；

Wp —— 累积产水量，104t或104m3; Np —— 累积产油量，104t或104m3; N —— 油田的地质储量，104t或104m3;

o、w —— 分别为原油和地层水的粘度，mPa.s;

Bo 、Bw —— 分别为原油和地层水的体积系数；

o、w —— 分别为地面脱气原油和地层水的密度，t/m

3

;

f; Swi、Soi —— 分别为地层束缚水饱和度和原始含油饱和度，

2

m、n —— 取决于储层润湿性和孔隙结构的相对渗透率曲线

的常数， KroKrwnemSwe

Kro、Krw —— 分别为油相和水相的相对渗透率，f; Swe—— 岩心出口端的含水饱和度，f.

在甲型水驱曲线关系式中，特征直线段截距A1的大小主要取决于油田的地质储量和油水粘度比；而直线段斜率B1的大小主要取决于油田的地质储量。对于地质储量相同而地层油水粘度比不同的油田，甲型水驱曲线特征直线段的斜率相同，但地层油水粘度比大的油田，具有较大的截距。

10000110002100105001000150020002500 B1与N的统计关系式



童宪章：

B17.5NN1.032陈元千修正式：

B18.04593

N=7.22/B1100000.969 N4(10 t)10007个 碳 酸 岩 油 藏128个 砂 岩 油 藏100101001000100001/B1

二 、乙型水驱特征曲线

1.曲线 乙型水驱特征曲线表述水油比与累积产油量成半对数线性关系。

B2 WOR——水油比；Np——累积产油量 A2 0 Np 乙型水驱特征曲线示意图

2.关系式

LgWORA2B2Np

或 LgWORa2b2R 式中：A2Lg B2oBowE nwBwo2.3033mSoi4.606N

a2A2

4

b2B2N3mSoi

4.606 WOR——水油比QwQ ;

o R——采出程度NpN Em3SwiSor1 2乙型水驱曲线的水油比（WOR）与累积产油量(Np)在半对数坐标纸上呈直线关系，直线的斜率主要取决于油田的地质储量，直线的截距主要取决于地层油水粘度比，当地质储量相同时，地层油水粘度比大的油田，具有较大的截距。 3.甲型与乙型水驱曲线之间的关系

比较甲型和乙型水驱曲线的关系式可以得到： A2A1Lg2.303B1

3mSoi4.606N

B2B1A2A1lg2.303B1

三 、丙型水驱特征曲线 1.曲线

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11fwRabLn332.关系式  ffwwnw1LnSwimo其中: a31Swi

1b 3m1Swi

fw1WORRa3b31LnWOR 1fwWOR四 、新型水驱特征曲线

1.曲线 累积产液量和累积产油量的一种新型水驱特征曲线关系式。

大庆油田南二、三区的水驱曲线

2.关系式

LgLpA4B4Np

或 LgRLa4b4Ro

式中 Lp——累积产液量，104t,

LpNpWp； A4——截距；

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B4——斜率，B4mSoi2.303N； a4A4lgN; b4mSoi2.303;

RL——采液程度，RLLpN，%； Ro——采油程度，RoNpN，%。

第二节、实际的lgWp——Np关系曲线 一、三段式水驱曲线

一般来说，半对数坐标关系图上的累积产水量和累积产油量呈现出三个线段区间.

lgWp I II III 前期线段

特征直线段

Np 后期线段

I.前期线段

曲线向累计产油量轴弯曲，反 映的是油田开发初期，油井逐 渐投产，陆续受效 见水，水驱动力还不够稳定的情况。（低含水阶段非特征直线段） II.特征直线段

反映油田进入全面水驱状态 （表示水驱动力作用阶段） III.后期阶段

反映油田开发后期产水量大幅 度增长的情况。（产水量突然升高的情况）

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二、水驱曲线特征直线段出现的条件 1.必须为水驱开发的油田 2.油藏开发已进入稳定生产阶段 3.含水率达到一定程度并正在逐步上升中 4.必须绘制在半对数坐标系中 三、水驱曲线特征直线段出现时间

一般来说，水驱曲线特征直线 段均出现在水油比WOR>1之后，或含水率大于或等于50%之后。 WOR与fw换算关系 fwQwQwQo WORQwQo

所以：

fwWOR1fwWORfw1WOR或

当fw=50%时，WOR=0.5/（1-0.5）=1

四、lgWp——Np曲线特征直线段A1和B1含义 1.斜率B1:(若A1=constant时)

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B1 (N) B1’ (N’) 1 Np

①根据油藏工程专家统计得出:

N=7.5/B1

所以N与B1是成反比的，若B1’N , 即随着斜率B1的减少，动态地质储量增大，水排驱油效果明显。 ②因为最大采出程度公式为： Rmax=(1.69-A1-lg2.303B1)/7.5

=(constant-lg2.303B1)/7.5

从此公式可知，Rmax与B1成反比，若B1’Rmax 说明系数B1（斜率）是一个直接反映水驱动态地质储量（N）大小的值，同时，它也影响着以动态地质储量计算的最终采收率。 2.截距A1:(若B1=constant时)

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p B1 B1 A1 A1’ Np 根据水油比WOR含义得：

WORQwKrwwwBwQ(1) oKroooBo其中：

Kro、Krw——分别为油和水的相对渗透率,f;

o、w —— 分别为地面脱气原油和地层水的密度，o、w —— 分别为原油和地层水的粘度，mPa.s; Bo 、Bw —— 分别为原油和地层水的体积系数；

(1)式两边取对数：LgWORLgoBowLgKrw（2）wBwoKro又由乙型水驱曲线数学表达式得知：

LgWORA2B2Np(A1Lg2.303B1)B1Np（3）

（2）=（3）：

LgoBowLgKrw(A1Lg2.303B1)B1Np

wBwoKro 10

t/m3

;

A1LgKrwBLgo(LgwoB1NpLg2.303B1) KrowoBwA1LgKrwBLgo(LgwoB1NpLg2.303B1) KrowoBwKrwK影响，当rw增大，则A1增大；反之， KroKro从上式可看出： ①A1受 当

Krw减小，则A1减小。 Kro ②A1受 当

o影响，当o增大，则A1增大；反之， wwo减小，则A1减小。 w总之，对于地质储量相同而地层油水粘度比不同的油田来说，甲型水驱曲线特征直线段的斜率相同，而地层油水粘度比大的油田，具有较大的截距。另外A1也受

KrwK影响，而rw反映油藏对水驱过程传 KroKroKrw增大，水驱油的传导性增强，油Kro导性，由相渗透率曲线知道，随饱和度减少。

第三节 水驱特征曲线的应用

一、应用水驱特征曲线的工作步骤

获取实际生产数据→绘制半对数坐标散点图→选取特征直线段→列直线段回归方程→动态开发指标计算 二、水驱特征曲线的应用

利用水驱特征曲线的回归方程，可以预测水驱油田的地质储量、可采储量、采收率、综合含水率以及地层平均含水饱和度等

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1.预测水驱油田的地质储量(N)

此处指的为水驱动态地质储量N,即水驱动力影响范围内的地质储量。

经验公式： 陈元千修正式：

童宪章： 2.求水驱油田的可采储量和采收率 I.甲型水驱曲线

确定可采储量的关系式为：

NRN7.5N7.22B10.969B1

LgWORmaxA1Lg2.303B1

B1当最终含水率取为(fw)max98%时，最大水油比为(WOR)max49,则：

1.6902A1Lg2.303B11.6902A1Lg2.303B1 ER

B1B1NNRII.乙型水驱曲线

LgWORA2B2Np

所以可采储量的关系式为：

NR(NP)maxLgWORmaxA2

B2当最终含水率取为(fw)max98%时，最大水油比为(WOR)max49,则：

1.6902A2 B2NRIII.新型水驱曲线

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LgLpA4B4Np NR1.3367A4LgB4 EB4R1.3367A4LgB4

B4NIV.双对数水驱曲线

WORLgWPLgBmLgNP NpBm1m1

当最终含水率取为(fw)max98% 时，最大水油比为(WOR)max49,则：

WORmaxNR(Np)maxBm1m149Bm1m1

3.预测油田的综合含水率

综合含水率与累积产油量的关系式为：fw1112.303B110A1B1Np

4.求储集层的平均含水饱和度

储集层平均含水饱和度与累积产油量有如下关系

SwSwiSoiNp N而Sw与WOR有如下关系 SwASBSLgWOR

ASSwiSoiA1LgB10.3623 B1NBSSoiB1N

5.利用油田生产数据求Kro/Krw

Kro1o. KrwWORw第四节、甲型水驱曲线直线段的校正方法 一.甲型水驱曲线直线段的校正意义

甲型水驱曲线的有效应用，有赖于直线段的出现，根据我国大量水驱油田经验和理论上的研究表明，油田一般在含水率达到50%之后

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水驱曲线才出现有代表性的直线段，而在此之前则是一条曲线。为了扩大水驱曲线的应用范围，需要对甲型水驱曲线进行校正。

LgWpCA1B1Np 当油田开发进入中期，含水率达到50%以后，且

的数值比较大，常数 的影响可以忽略不计。因此，如果要在油田开发早期，能够应用甲型水驱曲线求解问题，就要确定常数 二.甲型水驱曲线直线段的校正方法 I.利用早期生产数据求C值法

(Np2,Wp2+C)Lg(Wp+C)(Np1,Wp1+C)B1(Np2,Wp2)A1(Np1,Wp1)0Np在未校正的水驱曲线上，取两个端点的数值为（Np1 , Wp1）和(Np2 ,

Wp2),第三点的Np值由算术平均确定：NP31NP1NP2 2在校正后的水驱曲线直线上,上述三点的相应数据为(Np1 ,

Wp1C) ,(Np2 , Wp2C)和(Np3 , Wp3C)根据求直线斜率的两点法,

得:

LgWp2CLgWp1CNp2Np1LgWp3CLgWp1C

Np3Np1II.曲线位移法

NpabLgWpC

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LgWp 式中: aA1B1 ，b1B1

III.利用水油比与累积产油量的关系确定C值法

Ca ab2.303C2.303 b bb三种校正方法的优缺点

第一种方法受随机因素的影响较大，易人为地产生误差； 第二种方法易于操作，但需要大量做图运算，易于漏掉的最优值，另外试凑的初值不易确定

第三种方法简单、适用，但是该方法必须要在水油比和累积产水量有良好线性关系的条件下才行

三.利用校正水驱曲线估算油田可采储量和采收率

ER0.1326ablgb1.3280 b0.969第五节、利用水驱曲线推出的规律 一.水驱油藏的水驱曲线近似叠加规律 近似的曲线叠加规律说明：

⑴在多油层合采的情况下，应用总的油、水产量绘制的水驱曲线基本上代表了各层的总和

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(2)不同的水驱开采油藏，只要它们各自的曲线都具有代表性的直线段，它们的叠加曲线一般也会出现直线段，其值近似地等于各个单独值的总和。

二.水驱油藏含水率随采出程度变化规律

当水油比为49时，即含水率为98%时，由乙型水驱曲线得：

Lg fw1.69B1N(RRM)1.697.5(RRM) 1fw水驱油藏采出程度与含水率关系曲线

不同类型的水驱油藏，含水率与采出程度的关系有以下规律： ⑴所有曲线都是S形，当改变一个数值时，相应曲线沿着水平方向平移一段和相当的距离；

⑵曲线的形态表现为两端平缓，中间陡峭，这一点为曲线的中心点， 通过这一点所作切线为曲线最大斜率，

其斜率值为4.3%。它代表每采出1%地质储量含水率上升的最大值，对每个水驱油藏都是这一个常数。

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⑶ RM值较低的油田，开始产油后在最初一个短时间内,fw 值很快升到一定值，然后循 曲线上升

⑷如果以RM30%作为一般油藏的采收率下限，那么从fw25% 开始，所有油藏的fw值随R值的变化是一样的,值的差异，主要是在

fw25%以前形成的

三.水驱油藏含水率上升率随含水率的变化规律

含水率上升率又称为含水上升率，指每采出1%地储fw值上升百分数，油田通常采用含水上升fw率来标志水驱油田开发效果。

通过数学推导，可以得到含水上升率与含水率的关系式：

d2fw2.95fw(1fw)(12fw) 2dR通过数学推导，可以得到含水上升率与含水率的关系式：

d2fw2.95fw(1fw)(12fw) dR2应用含水上升率与含水率的关系，在水驱曲线出现直线段后，可 以从含水率值估算出含水上升率的变化趋势，从而估计出油田的开发 形势。

第六节、水驱油藏开采过程中分段规律 一、第一阶段——低含水阶段

这一阶段含水率较低，一般不会因为产水而显著影响油井的产油能力；总产水量和总产油量相比不会很大,油藏的稳产不致受到威胁。油藏采收率的差别主要在这一阶段显示出来，具体表现在这一阶段末的总采出程度上，它和最终采收率

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RM的大致关系如下： Rf25%RM29%

上式说明，fw25%时的采出程度，直接反映了油藏最终采收率的

高低，也就是说，此时的采出程度加上29％，即大致等于该油藏的最终采收率。这一阶段的含水上升率fw 受到很多因素影响，不容易

R用简单的规律说明。

二 、第二阶段——中含水阶段

不管是什么样的水驱油藏，一般情况下，在这一阶段，fw都表现为相同斜率的近似直线.

总的讲，这一阶段的总采水体积大致和采油体积相等，这对油田开采来说，是一个不小的负担。 三、第三阶段——高含水阶段

与前一阶段相比，这一阶段的产水量和产油量的比值要大得多，同时，注水量也要大量增加，最后造成采油成本的上升。 四 、 第四阶段——特高含水阶段

这一阶段为水驱油的晚期，进入了水洗油的阶段。虽然含水率只上升8%，但总的采出程度却达到9.8％，对于一个最终采收率只有3O％的油田来说，几乎占了全部可采储量的三分之一。这种现象一般常发生在原油粘度很高的油田，很大一部分原油必须在高含水阶段采出。这一阶段的生产特点是含水率高而稳定，但平均每采出一吨油所需采水量达到23.7吨。

第七节、水驱油藏油井含水产油动态规律 一.水驱油藏油井含水产油的动态规律

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R曲线

1.基本概念

(1)采油指数——单位生产压差下的日产油气量。 (2)单位采油指数——采油指数与地层生产厚度之比。 (3)无因次采油指数——油井不同含水率时采油指数 (4)采液指数——与无水期采油指数的比值。

单位生产压差下的日产液量。JL=QL /ΔP Jo=Qo /ΔP (5)井底流动压力 PwfPoPmPf 式中:Pwf——井底流动压力； Po——井口压力（压力）; Pm——井筒里流动流体柱压力； Pf——井筒里流体流动所损耗的压力.

(6)井口压力——井口压力又称为油压。它是表示油气从井底流到井口后的剩余压力，可以通过井口油压表测出。油压在数值上的表示为油压=（流动压力）-（油气混合液柱重力）-（摩擦阻力） (7)原始地层压力——原始地层压力是指油层在未开采前，从探井中测得的油层中部压力。用它可以衡量油田驱动能力大小和油井自喷能力的强弱。原始地层压力一般随油层埋藏深度的增加而增加，即原始地层压力与油层的海拔位置大体上成正比例关系。油层投入开发以后，由于地层压力的变化，原始地层压力无法直接测量，但知道了油层中部海拔，就可以求出。

(8)油层压力——是指油井在关井后，待压力恢复到稳定状态时，所测得的油层中部的压力，简称静压。在油田开发过程中，静压是衡

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量地层能量的标志。静压的变化与注入和采出油、气、水体积有关。如果采出的体积大于注入体积时，油层产生了亏空，静压就会比原始地层压力低。

(9)静水柱压力——指井口到油层中部的水柱压力。

(10)生产压差——又称为采油压差或工作压差。油井关井时，油层压力处于平衡状态，当油井开井生产后，井底压力下降；静压与流压之差就形成了生产压差。

流度（）是油层对某一流体的渗透率除以该流体的粘度（k）。它是反映流体流动性能力的一个参数。 2.水驱油藏油井含水产油的动态规律

(1)随着油井含水率上升，造成井底流压（Pwf）上升 (2)随着油井含水率增加，产油量递减 (3)随着油井含水率上升，采油指数（Jo）下降 (4)井周围油层内渗滤阻力的变化

实验资料表明，上述油水混合物的流动性，当含水饱和度大于30—40%之后，随着含水饱和度的增大而增大，也就是说渗滤阻力随之减少。因而油井见水后，采液指数逐渐增加，而采油指数则由于油相渗滤阻力的加大而逐渐减少。

(5)水油比随油层内含水饱和度的变化油井见水后，水油比随油层内含水饱和度的增加而增加。

二.放大生产压差，提高产液量，保持油田稳产 1.放大生产压差，提高产液量的意义

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QoQL1fw

若要使油量（Qo）增加或稳定，必须提高产液量（QL），或者降低含水率（fW） 但是水驱开发油田，随着采出程度的增加，含水率不断上升是自然现象，所以当油田进入高含水期开采阶段后，需要大幅度提高产液量。生产压差是地层压力和井底流压的差值 随着采出程度的增加，含水率不断上升，井底流压不断增加，使得生产压差不断下降。通过降低井底流压，放大生产压差，提高采 液量。这样可以从油层中低渗透率薄层和比较小的孔道中采油，使一些在低压下不工作的小层投入开发，从而提高油井最终采收率。 2.生产压差不能无进行放大

放大生产压差，一般采用降低井底流压的方法，而井底流压又不能降的太低。井底流压降的太低可引起井壁坍塌、油层出砂，当油井的流压降到低于饱和压力时，井底附近油层脱气严重，形成油气水 三相流动，使油相渗透率降低，采油指数大幅度下降，油井生产能力降低；从而提液效果变差，放大生产压差变得毫无意义了。 3.在不同沉积相带，放压提液效果不同

在不同沉积相带，放大生产压差，提高产液量效果不同。一般在河口坝放压提液效果较好，而在河道相放压提液效果较差。 河道相多为上细下粗的正韵律，上部渗透率较下部低，注入水沿底部高渗透层段突进；重力作用又不断使水下沉，更加剧了高低渗透层段的差异，放大生产压差后，水线沿底部高渗透带推进更快，因而增油少，产水多，放压提液效果不佳。河口坝相多为上粗下细的反韵

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律，注入水受重力作用可以减缓高渗透层段水线推进速度，自动调整水洗程度，放大生产压差后，水线推进较慢，因而造成河口坝相放压提液效果比河道相好。 4.采液速度的预测

VLiVoi110a2b2Ri1Voi

利用上式可以进行采液速度预测。在稳产阶段，Voi为定值，有了前一年的采出程度，就可以算出第二年的合理采液速度。同时，上式表明，在稳产阶段，要想保持稳产，采液速度每年都需提高

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