一种油藏驱替单元划分方法和装置
技术领域
本公开涉及油藏
技术领域
，特别涉及一种油藏驱替单元划分方法和装置。背景技术
油藏开发后期剩余油分布极其复杂，长期的注水开发形成油水优势通道，造成低效无效注水循环，降低水驱波及范围，影响油藏最终的采收率。油水优势通道形成的内因是油藏中流体的非均匀分布，流量非均匀分布主要受储层参数空间分布影响。因此，油藏开发后期，为了研究剩余油分布规律，国内外均开展了油藏精细描述。
油藏精细描述的主要任务是研究微构造、沉积微相、流动单元划分。微构造及沉积微相的研究是以地质研究为主的油藏精细描述方法，其没有紧密结合油藏开发动态，无法反应流体流动非均匀状况；而流动单元法不仅促进了地质体定量化描述，而且一定程度上增进了地质与油藏的结合。因此，作为油藏精细描述中最主要的一种方法已被广泛应用于油藏的勘探开发领域。然而，目前以流动单元为代表的油藏描述方法主要的着眼点是地质定量化描述，划分结果多以静态地质参数为基础，不能反映油藏不同开发阶段流体在油藏中流动时驱替状况的非均匀分布，降低了其描述的结果的准确性。
因此，油藏描述的重点应基于可信的油藏动静态资料，建立准确的定量描述油藏有效驱替单元非均匀分布的方法，描述油藏不同开发阶段流体驱替状况的非均匀分布状态，使油藏描述结果与开发效果相匹配，更好为油藏合理开发服务。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种油藏驱替单元划分方法和装置。
第一方面，本公开提供了一种油藏驱替单元划分方法，该方法包括：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线；
根据所述流量非均匀分布曲线，确定油藏不同流速流动区的划分界限；
基于两相渗流理论及流线族方程，建立含水饱和度分布模型；
根据所述含水饱和度分布模型，确定不同流速所述流动区的含水率。
可选地，所述基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线，包括：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，根据压力控制区域得到相应井网的流量贡献率；
式中：θ-流量贡献率；
θ5-反五点井网流量贡献率；
θ7-三角形反七点井网流量贡献率；
θ9b-反九点井网边井流量贡献率；
θ9j-反九点井网角井流量贡献率；
-反五点井网流线扫过角度，rad；
-反七点井网流线扫过角度，rad；
-反九点井网边井流线扫过角度，rad；
-反九点井网角井流线扫过角度，rad；
dQ-主界面上流量微元；
根据不同井网的所述流量贡献率，将“流线扫过的角度”转换为“驱替面积百分数”得到不同井网模式下的流量非均匀分布曲线解析公式：
式中，S-驱替面积百分数，％。
可选地，所述根据所述流量非均匀分布曲线，确定油藏不同流速流动区的划分界限，包括：
对所述流量非均匀分布曲线求导，获得流速表征数值；
根据所述流速表征数值确定每个所述流动区的流速级别。
可选地，所述含水饱和度分布模型，包括：
油井见水前流线含水饱和度：
和，油井见水后全区含水饱和度：
式中，-流线扫过的角度，rad；
-两相渗流驱边缘流线与主流线的夹角，rad；
d-注采井距的一半，m；
t-生产时间，s；
h-地层厚度，m；
Q-产液量，m3/s；
-见水前t时刻与主流线呈φ角的流线平均含水饱和度；
Kro-油相相对渗透率，％；
Krw-水相相对渗透率，％；
μo-油的粘度，mPa·s；
μw-水的粘度，mPa·s；
Swf-驱替前缘含水饱和度，％；
Swc-束缚水饱和度，％；
-水驱t时刻的地层平均含水饱和度，％；
-流线上任意两点之间平均含水饱和度，％；
r-地层中任意一点距油井的距离，m；
-水驱前缘距油井的距离，m。
可选地，所述根据所述含水饱和度分布模型，确定不同流速所述流动区的含水率，包括：
根据不同区域的所述含水率确定不同区域的驱油效率级别。
第二方面，本发明提供了一种油藏驱替单元划分装置，该装置包括：曲线建立模块、界限划分模块、模型建立模块和含水确定模块，其中，
所述曲线建立模块，用于基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线；
所述界限划分模块，用于根据所述流量非均匀分布曲线，确定油藏不同流速流动区的划分界限；
所述模型建立模块，用于基于两相渗流理论及流线族方程，建立含水饱和度分布模型；
所述含水确定模块，用于根据所述含水饱和度分布模型，确定不同流速所述流动区的含水率。
可选地，其特征在于，所述曲线建立模块具体用于：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，根据压力控制区域得到相应井网的流量贡献率；
式中：θ-流量贡献率；
θ5-反五点井网流量贡献率；
θ7-三角形反七点井网流量贡献率；
θ9b-反九点井网边井流量贡献率；
θ9j-反九点井网角井流量贡献率；
-反五点井网流线扫过角度，rad；
-反七点井网流线扫过角度，rad；
-反九点井网边井流线扫过角度，rad；
-反九点井网角井流线扫过角度，rad；
dQ-主界面上流量微元；
以及，根据不同井网的所述流量贡献率，将“流线扫过的角度”转换为“驱替面积百分数”得到不同井网模式下的流量非均匀分布曲线解析公式：
式中，S-驱替面积百分数，％。
可选地，所述界限划分模块具体用于：对所述流量非均匀分布曲线求导，获得流速表征数值，以及根据所述流速表征数值确定每个所述流动区的流速级别。
可选地，所述含水饱和度分布模型，包括：
油井见水前流线含水饱和度：
和，油井见水后全区含水饱和度：
式中，-流线扫过的角度，rad；
-两相渗流驱边缘流线与主流线的夹角，rad；
d-注采井距的一半，m；
t-生产时间，s；
h-地层厚度，m；
Q-产液量，m3/s；
-见水前t时刻与主流线呈φ角的流线平均含水饱和度；
Kro-油相相对渗透率，％；
Krw-水相相对渗透率，％；
μo-油的粘度，mPa·s；
μw-水的粘度，mPa·s；
Swf-驱替前缘含水饱和度，％；
Swc-束缚水饱和度，％；
-水驱t时刻的地层平均含水饱和度，％；
-流线上任意两点之间平均含水饱和度，％；
r-地层中任意一点距油井的距离，m；
-水驱前缘距油井的距离，m。
可选地，所述含水确定模块具体用于根据不同区域的所述含水率确定不同区域的驱油效率级别。
与现有技术相比，本公开至少存在以下有益效果：
本公开通过流量非均匀分布曲线和极限含水率建立了划分标准，对储层进行不同区域的划分，从而可以更加精确得知油水分布规律及剩余油成因，更准确的分析整个油藏不同开发阶段的油水分布规律，弥补了现有方法的缺陷，为寻找无效注水循环区，揭示剩余油形成机理，提出切实的挖潜对策，提高采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的驱替单元流量非均匀分布曲线示意图；
图2是本公开实施例提供的驱替单元在空间中的分布示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开实施例提供了一种分析油藏流体流速的方法，该方法包括：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量贡献率、流量非均匀分布曲线数学模型，将油藏水驱波及范围内的渗流区划分为不同流速级别的流动区，通过流量强度差异系数，定量分析流量的非均匀分布程度。
流量贡献率(CRF)：与主流线呈角度的流线扫过的区域流量占注采单元间总流量的百分比为驱替单元的流量贡献率(Contribution Rate of Flow)，用希腊字符θ表示：
因此，根据压力控制区域得到不同井网的流量贡献率曲线：
式中：θ-流量贡献率；
θ5-反五点井网流量贡献率；
θ7-三角形反七点井网流量贡献率；
θ9b-反九点井网边井流量贡献率；
θ9j-反九点井网角井流量贡献率；
-反五点井网流线扫过角度，rad；
-反七点井网流线扫过角度，rad；
-反九点井网边井流线扫过角度，rad；
-反九点井网角井流线扫过角度，rad；
dQ-主界面上流量微元；
流量非均匀分布曲线就是在一个驱替单元内，以任意流线与分流线间(阴影区域，如图1所示)的驱替面积百分数对应的流量贡献率所组成的曲线。
其中，-驱替面积百分数，％。
流量强度差异系数G＝A/(A+B)，即流量非均匀分布曲线与流量绝对均匀分布曲线围成的面积百分数,G越大表示流量分布越不均匀，反之越小表示越均匀。式中：A-流量绝对均匀分布曲线与流量非均匀分布曲线所围成的面积，m2；B-流量绝对不均匀分布曲线与流量非均匀分布曲线所围成的面积，m2。
对流量非均匀分布曲线求导，获得流速表征数值，根据流速表征数值确定每个流动区的流速级别。如在该实施例中，流速表征数值大于1为高速流动区，流速表征数值小于1为低速流动区。
本公开将渗流区面积与贡献的流量做了归一化处理，得到流量非均匀分布曲线，并通过流量非均匀分布曲线分析流量非均匀分布程度，将储层划分为不同流速级别的流动区，更准确的分析整个油藏不同开发阶段的油水分布规律。
本公开提供了一种分析油藏含水率的方法，该方法包括：
在稳定流动时，液体质点运动的轨迹线与流线是一致的，以主界面为y轴，主流线为x轴建立坐标系，流线族中的流线作为液体质点运动的路径，基于此假设，求解平面含水饱和度分布。含水饱和度分布模型分为油井见水前和油井见水后两个阶段，见水前流管中的流动符合一维不稳定驱替理论、见水后流动符合两相渗流理论，据此建立注采单元间恒速注水时的含水饱和度分布模型。
根据达西定律，流过主界面上的总流量：
因此，任意时刻的压差：
油井见水前流线含水饱和度：
油井见水后全区含水饱和度：
其中，q-单位油层厚度的流量，cm3/s；
A-横截面积，m2；
K-渗透率，μm2；
p-地层压力，MPa；
dp-任意时刻的压差，MPa；
-流线扫过的角度，rad；
-两相渗流驱边缘流线与主流线的夹角，rad；
d-注采井距的一半，m；
t-生产时间，s；
h-地层厚度，m；
Q-产液量，m3/s；
-见水前t时刻与主流线呈φ角的流线平均含水饱和度；
Kro-油相相对渗透率，％；
Krw-水相相对渗透率，％；
μo-油的粘度，mPa·s；
μw-水的粘度，mPa·s；
Swf-驱替前缘含水饱和度，％；
Swc-束缚水饱和度，％；
-水驱t时刻的地层平均含水饱和度，％；
-流线上任意两点之间平均含水饱和度，％；
r-地层中任意一点距油井的距离，m；
-水驱前缘距油井的距离，m；
通过含水饱和度分布模型能得到任一时刻任一区域的含水率，根据不同区域的含水率确定不同区域的驱油效率级别。如在该实施例中，定义含水率超过极限含水率98％的区域为无效驱替，反之，为有效驱替。
本公开提供了一种油藏驱替单元划分方法，该方法包括：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线；
根据所述流量非均匀分布曲线，确定所述油藏不同流速流动区的划分界限；
基于两相渗流理论及流线族方程，建立含水饱和度分布模型；
根据所述含水饱和度分布模型，确定不同流速所述流动区的含水率。
在该实施例中，划分出高速流动区和低速流动区，并计算每个流动区的含水率，此时，油藏水驱波及范围内的渗流区可划分为I类高速流动无效驱替区、II类高速流动有效驱替区、III类低速流动无效驱替区、IV类低速流动有效驱替区，四类渗流区。值得说明的是，不同实施例中，流动区的流速级别可以根据需要设定，驱油效率级别也可以根据需求设定，所以渗流区的类型不限于本实施例列举的四类。
下面结合某油藏某区块的应用实例对本发明内容进行详细说明：
区块位于某油藏北部背斜构造的西翼，发育多种河流---三角洲沉积类型。区块整体上砂泥岩互层，平面和纵向非均质性严重。油藏顶面海拔150m左右，油藏中深约为1000m，埋深在900～1200m之间。研究区有效砂岩厚度58.19m，有效油层厚度55.68m。河道砂体大面积发育，连片分布，具有良好的孔隙度和渗透率，其中主河道物性最好。
某区块原油具有“三高一低”的特点，即粘度高、含蜡量高、凝固点高、含硫量低。该区为背斜砂岩油藏，无气顶，边水和底水不活跃，具有统一的压力系统。
现有的流动单元无论是比较常用的FZI法还是多参数分析法，多从地质角度出发，都背离了流动单元是具有相似渗流特征的储集单元，不同的单元具有不用的渗流特征的本质。通过此类方法划分的流动单元结果是唯一的，分级越高，表示储层物性越好，其不能定量描述油藏开发中流量非均匀分布程度，即不同开发阶段不同渗流区域对油井产量贡献的大小。因此，没有广泛的应用于大多数油藏。本公开通过对某油藏区块的分析，分析流量非均匀分布及无效驱替的状况，为开发调整提供新的油藏分析方法。
对于实际油藏精细分析方法步骤为：
首先，结合沉积微相图及数值模拟剩余油分布图及理论方法确定各注采单元的面积波及系数，将未波及区、夹层遮挡区、压力平衡区划分出来；
其次，分析储层构型，分析非均质油藏不同注采单元内部渗透率的分布、遮挡情况、层间及层内非均质性，通过流量非均匀分布曲线，确定不同井网模式下高速与低速流动区的划分界限，将储层划分为高速流动区与低速流动区；在该实施例中，流速表征数值大于1为高速流动区，流速表征数值小于1为低速流动区。
最后，通过含水饱和度分布模型求解饱和度，划分无效驱替区与有效驱替区，将驱替单元划分为四类渗流区，I类高速流动无效驱替区、II类高速流动有效驱替区、III类低速流动无效驱替区、IV类低速流动有效驱替区。如在该实施例中，定义含水率超过极限含水率98％的区域为无效驱替，反之，为有效驱替。
通过区块划分可得到渗流区分布图，油藏上部存在I类渗流区(高速流动无效驱)46个，II类渗流区(有效渗流区：高速流动有效驱)16个，III类渗流区(低速流动无效驱)4个，IV类渗流区(有效渗流区：低速流动有效驱)47个，平面上主要存在I类与IV类渗流区，即高速流动无效驱、低速流动有效驱，I类渗流区(高速流动无效驱)是调整的主要区域，IV类渗流区(有效渗流区：低速流动有效驱)是挖潜的主要区域。
本公开对储层进行不同区域的划分，从而可以更加精确得知油水分布规律及剩余油成因，更准确的分析整个油藏不同开发阶段的油水分布规律，弥补了现有精描方法的缺陷，为寻找无效注水循环区，揭示剩余油形成机理，提出切实的挖潜对策，提高采收率。如，不同的有效渗流区其特点不同，可根据其特点提出相应的调整对策。结合剩余油分布图与渗流区分布图，储层剩余油的主要类型为遮挡型剩余油，形成的原因为夹层遮挡、侧积层遮挡、断层遮挡，断层及夹层遮挡挖潜对策为井网加密，侧积层遮挡挖潜对策为注水方向应为选择倾角小的侧积层顺侧积层注水，储层目前的主要矛盾是I类有效渗流区(高速流动无效驱)，即无效循环的产生，结合剩余油分部及渗流区分布图，对无效循环驱进行深部调剖或置胶成坝，开发后期易于挖潜的对象为IV类有效渗流区(低速流动有效驱)，挖潜对策为井网加密或根据实际情况改变液流方向。
本公开提供了一种分析油藏流体流速的装置，该装置包括：曲线建立模块和界限划分模块，其中，
所述曲线建立模块，用于基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线；
所述界限划分模块，用于根据所述流量非均匀分布曲线，确定所述油藏不同流速流动区的界限。
在本发明一个实施例中，所述基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线，包括：
基于水动力学原理和流量数理统计方法，根据压力控制区域得到相应井网的流量贡献率；
根据不同井网的所述流量贡献率，获得相应井网的流量贡献率曲线；
其中，θ-流量贡献率；
θ5-反五点井网流量贡献率；
θ7-三角形反七点井网流量贡献率；
θ9b-反九点井网边井流量贡献率；
θ9j-反九点井网角井流量贡献率；
-反五点井网流线扫过角度，rad；
-反七点井网流线扫过角度，rad；
-反九点井网边井流线扫过角度，rad；
-反九点井网角井流线扫过角度，rad；
dQ-主界面上流量微元；
根据不同井网的所述流量贡献率，获得相应井网的非均匀分布曲线；
其中，S-驱替面积百分数，％。
在本发明一个实施例中，该装置还包括：曲线求导模块和流速分级模块，其中，
所述曲线求导模块，用于对所述流量非均匀分布曲线求导，获得流速表征数值；
所述流速分级模块，用于根据所述流速表征数值确定每个所述流动区的流速级别。
本公开提供了一种分析油藏含水率的装置，该装置包括：模型建立模块和含水确定模块，其中，
所述模型建立模块，用于基于两相渗流理论及流线族方程，建立含水饱和度分布模型；
所述含水确定模块，用于根据所述含水饱和度分布模型，确定所述油藏不同区域的含水率。
在本发明一个实施例中，所述含水饱和度分布模型，包括：
油井见水前流线含水饱和度：
油井见水后全区含水饱和度：
其中，-流线扫过的角度，rad；
-两相渗流驱边缘流线与主流线的夹角，rad；
d-注采井距的一半，m；
t-生产时间，s；
h-地层厚度，m；
Q-产液量，m3/s；
-见水前t时刻与主流线呈φ角的流线平均含水饱和度；
Kro-油相相对渗透率，％；
Krw-水相相对渗透率，％；
μo-油的粘度，mPa·s；
μw-水的粘度，mPa·s；
swf-驱替前缘含水饱和度，％；
Swc-束缚水饱和度，％；
-水驱t时刻的地层平均含水饱和度，％；
-流线上任意两点之间平均含水饱和度，％；
r-地层中任意一点距油井的距离，m；
-水驱前缘距油井的距离，m。
在本发明一个实施例中，该装置还包括：驱油分级模块，用于根据不同区域的所述含水率确定不同区域的驱油效率级别。
本公开提供了一种油藏驱替单元划分装置，该装置包括：本公开提供的分析油藏流体流速的装置和分析油藏含水率的装置，其中，
所述曲线建立模块，用于基于水动力学原理和流量数理统计方法，建立流量非均匀分布曲线；
所述界限划分模块，用于根据所述流量非均匀分布曲线，确定所述油藏不同流速流动区的划分界限；
所述模型建立模块，用于基于两相渗流理论及流线族方程，建立含水饱和度分布模型；
所述含水确定模块，用于根据所述含水饱和度分布模型，确定不同流速所述流动区的含水率。
应当理解，本申请中描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本公开的方法和设备，或者本公开的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本公开的设备。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的该程序代码中的指令，执行本公开的各种方法。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所发明的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的所有特征以及如此发明的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本公开的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本公开的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本公开的范围，对本公开所做的发明是说明性的，而非限制性的，本公开的范围由所附权利要求书限定。
