本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

復(fù)雜斷塊油藏普遍具有地層傾角大，原油粘度低的特點(diǎn)，目前已進(jìn)入特高含水階段，剩余油主要分布在構(gòu)造高部位屋脊一線、斷層夾角區(qū)域，且剩余油富集規(guī)模小，通過(guò)鉆新井動(dòng)用剩余油的方法面臨技術(shù)上不能無(wú)限制貼近斷層鉆井與經(jīng)濟(jì)效益差、甚至無(wú)效益的風(fēng)險(xiǎn)。因而提出了通過(guò)高部位油井注入氮?dú)庖揽恐亓Ψ之愖饔弥脫Q高部位剩余油的技術(shù)方案。高部位注氣在一定條件下能夠形成次生氣頂，該氣頂可以有效驅(qū)動(dòng)近斷層位置剩余油流動(dòng)。在注氣開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)中，合理的氣體用量是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，一方面注入氣量不足則不能形成“人工氣頂”有效驅(qū)動(dòng)高部位剩余油，另一方面注入氣量過(guò)剩會(huì)增加氣體的制作、儲(chǔ)存、運(yùn)輸成本，延長(zhǎng)施工時(shí)間，導(dǎo)致過(guò)早氣竄等降低方案整體開(kāi)發(fā)效果與經(jīng)濟(jì)效益。因此需要對(duì)注氣量進(jìn)行優(yōu)化研究。

目前油藏開(kāi)發(fā)方案的設(shè)計(jì)通常采用數(shù)值模擬方法，模擬各種方案下的生產(chǎn)規(guī)律，分析剩余油的分布情況，對(duì)比各種方案的優(yōu)劣，以作為決策的依據(jù)。雖然數(shù)值模擬方法具備描述重力分異過(guò)程的能力，然而其基本方程更符合具有大尺度、長(zhǎng)時(shí)期、以壓差為主導(dǎo)的油藏生產(chǎn)特點(diǎn)，而封閉斷塊內(nèi)注入氣體形成氣頂?shù)倪^(guò)程，更需要從巖石的孔隙吼道尺寸、潤(rùn)濕性、表面張力等微觀參數(shù)角度進(jìn)行研究。因而斷塊油田人工氣頂形成合理注氣量的預(yù)測(cè)還是一個(gè)難題。

為了解決這一難題，保證設(shè)計(jì)方案的實(shí)施效果，更好地挖潛近斷層高部位剩余油，我們發(fā)明了一種利用常規(guī)測(cè)井資料、巖石及流體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù) 測(cè)合理注入量的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種解決復(fù)雜斷塊油藏注氣形成“人工氣頂”條件中合理氣體注入量的難題，利用常規(guī)測(cè)井資料、巖心及流體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量的方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法，該斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法包括：步驟1，獲取油藏的物性參數(shù)；步驟2，計(jì)算能夠產(chǎn)生有效運(yùn)移的連續(xù)氣相最小尺寸，即臨界氣相長(zhǎng)度；步驟3，計(jì)算滿足有效體積比條件下的最小對(duì)應(yīng)角；步驟4，計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求的注入氣體在地面溫度和壓力條件下的體積。

本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

在步驟1中，通過(guò)巖心資料獲取油藏微觀物性參數(shù)，包括孔隙、吼道平均半徑；根據(jù)地質(zhì)資料獲取孔隙度、滲透率、地層傾角、溫度、壓力這些物性參數(shù)值；對(duì)地層流體取樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量流體密度、表面張力這些物性參數(shù)值。

在步驟2中，計(jì)算臨界氣相長(zhǎng)度的公式為：

式中：L_c為臨界氣相長(zhǎng)度，m，σ為氣液相之間的界面張力，N/cm，r_p平均孔隙半徑，m，r_t平均吼道半徑，m，ρ_f地層條件下流體混合物的密度，kg/m³，ρ_g地層條件下氣體的密度，kg/m³，α地層傾角，°，g重力加速度，m/s²。

在步驟3中，對(duì)于均質(zhì)油藏注入氣體的波及前緣在平面上呈環(huán)形沿著向外擴(kuò)散，至施工結(jié)束時(shí)波及體積呈規(guī)則的圓柱狀，對(duì)稱性取平面上的半圓為研究對(duì)象，半圓區(qū)域分為S₁和S₂兩個(gè)區(qū)域，S₁區(qū)域由于氣體長(zhǎng)度均超過(guò)了臨界氣相長(zhǎng)度為有效區(qū)域，S₂為無(wú)效區(qū)域，此時(shí)對(duì)應(yīng)的角度β為有效 體積對(duì)應(yīng)角，計(jì)算如公式(2)：

式中，β為有效體積對(duì)應(yīng)角，°，c有效體積比例，無(wú)量綱；

根據(jù)設(shè)計(jì)的氣體有效利用效率，利用公式(2)計(jì)算滿足有效體積比條件下的最小對(duì)應(yīng)角。

在步驟3中，計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求的注入氣體在地面溫度和壓力條件下的體積的公式為：

式中，V_s注入氣體在地面條件下的體積，m³，P_s地面壓力，MPa，T_s地面溫度，K，P_r油藏壓力，MPa，T_r油藏溫度，K，為孔隙度，無(wú)量綱，h為地層平均厚度，m，L_c為臨界氣相長(zhǎng)度，m，β為有效體積對(duì)應(yīng)角，°。

本發(fā)明中的斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法，注入氣體波及范圍內(nèi)必須滿足一定體積比率的氣相高度大于“臨界氣相高度”，才能形成滿足設(shè)計(jì)要求的人工氣頂，該方法對(duì)封閉復(fù)雜斷塊油藏注氣方案的設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)作用，針對(duì)具有一定傾角的封閉復(fù)雜斷塊油藏,通過(guò)注氣開(kāi)采高部位剩余油的方案設(shè)計(jì)中，避免無(wú)效、低效的注入方案，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法的一具體實(shí)施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明的一具體實(shí)施例中有效體積對(duì)應(yīng)角計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的斷塊油藏注氣形成人工氣頂合理注氣量預(yù)測(cè)方法的流程圖。

步驟101，通過(guò)巖心資料獲取油藏微觀物性參數(shù)，包括孔隙、吼道平均半徑；根據(jù)地質(zhì)資料獲取孔隙度、滲透率、地層傾角、溫度、壓力等參數(shù)值；對(duì)地層流體取樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量流體密度、表面張力。

步驟102，注入氣體向高部位運(yùn)移的動(dòng)力是氣相的浮力，阻力主要來(lái)自通過(guò)狹窄吼道時(shí)的變形阻力，由于氣相具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，在吼道的末端固、液、氣三相的表面張力重新平衡時(shí)會(huì)破壞原有氣相的結(jié)構(gòu)，因而通過(guò)吼道的過(guò)程并不是連續(xù)的大段氣體，而是以多個(gè)小氣泡不斷與主體分離，又在下一個(gè)吼道位置重新并聚的反復(fù)過(guò)程。所以注入氣體能夠向上運(yùn)移的必要條件是氣相主體必須滿足一定的尺寸，即“臨界氣相長(zhǎng)度”，計(jì)算如公式(1)，計(jì)算能夠產(chǎn)生有效運(yùn)移的連續(xù)氣相最小尺寸。

式中：L_c為臨界氣相長(zhǎng)度(m)；σ為氣液相之間的界面張(N/cm)，r_p平均孔隙半徑(m)，r_t平均吼道半徑(m)，ρ_f地層條件下流體混合物的密度(kg/m³)，ρ_g地層條件下氣體的密度(kg/m³)，α地層傾角(°)，g重力加速度(m/s²)。

步驟103，實(shí)際注入過(guò)程中，由于斷塊油藏傾角比較小，注入氣體可能沿著橫向擴(kuò)展，不能沿著傾角走向形成有效的驅(qū)動(dòng)體積。為了提高方案的整體有效性，設(shè)計(jì)過(guò)程還必須考慮一定的有效體積比。對(duì)于均質(zhì)油藏注入氣體的波及前緣在平面上呈環(huán)形沿著向外擴(kuò)散，若忽略施工過(guò)程中的向上運(yùn)移過(guò)程，至施工結(jié)束時(shí)波及體積呈規(guī)則的圓柱狀。如圖2所示，為有效體積對(duì)應(yīng)角度計(jì)算示意圖，由于對(duì)稱性取平面上的半圓為研究對(duì)象，其半徑為R，半圓區(qū)域可以分為S₁和S₂兩個(gè)區(qū)域，S₁區(qū)域由于氣體長(zhǎng)度均超 過(guò)了“臨界氣相長(zhǎng)度”為有效區(qū)域，S₂為無(wú)效區(qū)域，此時(shí)對(duì)應(yīng)的角度β為有效體積對(duì)應(yīng)角，計(jì)算如公式(2)。

式中，β為有效體積對(duì)應(yīng)角(°)，c有效體積比例(無(wú)量綱)。

根據(jù)設(shè)計(jì)的氣體有效利用效率，利用公式(2)計(jì)算滿足該有效體積比條件下的最小對(duì)應(yīng)角。

步驟104，將(1)、(2)式的結(jié)果代入公式(3)，計(jì)算地面條件下的氣體體積。計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求的注入氣體在地面溫度和壓力條件下的體積，為方案實(shí)施提供參考。

式中，V_s注入氣體在地面條件下的體積(m³)，P_s地面壓力(MPa),T_s地面溫度(K)，P_r油藏壓力(MPa)，T_r油藏溫度(K)，為孔隙度(無(wú)量綱)，h為地層平均厚度(m)。

在應(yīng)用本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，某油井1位于尖滅和斷層封閉的小斷塊油藏，地質(zhì)儲(chǔ)量5.1萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量1.53萬(wàn)噸，平均厚度5米，滲透率468.9mD，孔隙度20.9％，泥質(zhì)含量7.11％，地層溫度100℃，壓力20MPa，周?chē)鸁o(wú)注水井，對(duì)應(yīng)油井普遍能量下降快，為提高能量開(kāi)展注入氮?dú)忾_(kāi)發(fā)方案。

(1)油藏物性參數(shù)準(zhǔn)備，地層流體混合物密度ρ_f＝0.9kg/m³，ρ_g＝0.18kg/m³,平均孔隙半徑r_p＝250μm，平均吼道半徑r_p＝25μm，地層傾角α＝4.5°，重力加速度g＝9.8m/s²，σ＝0.017N/m，由公式(1)可得臨界氣相長(zhǎng)度為22.3m

(2)設(shè)計(jì)要求注入氣體的有效體積比例c(70％～80％)，根據(jù)公式(2)求得最小有效體積對(duì)應(yīng)角β＝46°～54°

(3)地層平均厚度h＝5m,孔隙度地面壓力P_s＝0.1MPa,地面溫度20℃(T_s＝293K)，油藏壓力(P_r＝20MPa)，油藏溫度100℃T_r＝373K，根據(jù)公式(3)計(jì)算地面合理的注入體積是9.8-12.6萬(wàn)方。

實(shí)際施工，受到注入壓力的限制，該井注入氮?dú)猓?.5萬(wàn)方，注氣壓力18MPa。開(kāi)井后最高9.1噸/天，初增8.1噸/天，累增油825噸。取得了良好的效果。