一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测方法
阅读说明：本技术 一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测方法 ([db:专利名称-en]) 是由 尚根华 康志江 尚儒源 巩双依 张守成 李小波 于 2018-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测的方法,包括以下步骤：步骤1：根据油藏地层压力下降情况,分定常流动和非定常流动阶段；步骤2：定常流动产量的计算；步骤3：非定常流动产量的计算；步骤4：计算溶洞中一口偏心井的产量；步骤5：确定临界偏心距。本发明针对缝洞油藏直井钻遇单一溶洞由于钻遇位置偏离溶洞中心引起的产量预测差异的问题,开展了油田开发不同时期,由于地层压力与时间的相关性不同,分别推导了定常流和非定常流动条件下的偏心井产量计算公式,确立了两种流动条件下的临界偏心距计算方法,对于校正缝洞油藏产量具有很好的效果。([db:摘要-en])
技术领域
本发明属于缝洞油藏开发中油井产量预测技术领域，具体涉及一种应用于碳酸盐岩缝洞型油藏生产井的产量预测方法。
背景技术
缝洞油藏在我国碳酸盐岩油藏勘探开发中占有十分重要的位置，按照现在的认识，据统计，截止2016年底，在现有的926个生产单元中，一共有348口井属于单井控制单一大小溶洞体组成的单元，单井连通多个溶洞的单元有219个，多井控制多个溶洞的单元有359个。这些缝洞单元按照储集空间类型可以分为溶洞型(含缝洞型)、裂缝型和孔洞型三种类型，其中溶洞型油藏是产油的主要类型，其累产油量占整个油田的68.3％，其单井产量远高与裂缝性和孔洞型油藏，因此溶洞型油藏单井产量的计算具有十分主要的意义。从这些数据看，只有搞清楚溶洞型油藏生产情况，才能稳定住缝洞油藏的生产。
缝洞油藏生产实践中发现，油井钻井位置很少能够与溶洞的中心一致。相反，为了提高最终采收率，在钻井过程中，一旦钻遇溶洞，发生漏失就很少继续钻进；对于未能钻遇溶洞的直井，通常采用定向酸压和侧钻技术实现沟通(如图2)。生产过程中发现，溶洞型油藏中有83.6％的油井生产数据与预测结果差距较大，这对于产量预测、方案编制、投资预算及工程配套产生了极大的影响。
而油气藏开发产能结果是油田产能规划和投资预算的基础，因此应该尽可能地准确预测油井的产量及其变化情况，预测的内容包括产量、地层压力、含水变化率、采出程度等，核心参数是不同开发阶段的油井产量。
因此，为了更好地预测单井产量，急需要对单井产量进行预测矫正，更好地服务油田生产。
单井产量预测方法有三种：第一为数值模拟方法，该方法需要进行相应的概念地质模型建模，耗时长，短时间内无法实现，比较接近生产实践。对于比较复杂的情况，可以进行地质建模后开展研究。第二是物理模拟方法，需要按照地质建模制作三维物理模型，工作量大，短时间内无法实现，多可用于机理分析，作为数值模拟方法的补充。第三种方法是油藏工程计算方法不需要进行概念模型地质建模和三维物理模型制作，短时间内就可以完成理论推导和数值求解，目的是取得规律性认识。
单洞生产过程可以分为压力没有传导到溶洞边界的定常流和非定常流动阶段，对于产量的计算需要分段考虑，在压力到达边界前，可以利用镜像反映方法得到偏心距与产量关系，该产量为油井产量的极大值，用于油藏配产中参考。之后当压力传导到溶洞边界后，采用边界元和格林函数方法，建立了偏心距与产量关系，分析得到了产量变化倍数与偏心距关系，很明显这种分段方程更加符合油藏生产实践。最后验证了方法的正确性，指导油田开发生产。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测方法，能够校正由于钻井井位偏离溶洞中心而引起的产量计算误差。
根据本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据油藏地层压力下降情况，分定常流动和非定常流动阶段；
步骤2：定常流动产量的计算；
步骤3：非定常流动产量的计算；
步骤4：计算溶洞中一口偏心井的产量；
步骤5：确定临界偏心距。
在一个实施例中，所述步骤2，又具体包括以下步骤：
油田开发的初期，油藏地层压力变化程度小，压力与产量不随时间变化，即流动过程属于定常流；
则利用经典渗流力学中的镜像反映原理和多井干扰理论，得到溶洞地层中，一口直井中心与溶洞中心的距离d对其产量q的影响计算公式为：
其中，k表示储层渗透率，10-3μm2；h表示储层厚度，m；pe表示溶洞内部原始压力也是溶洞边界处的原始压力值，Mpa；pw表示生产井井底压力，Mpa；μ表示地层原油粘度，mPa.S；re表示溶洞边界半径，m；rw表示油井井筒内部半径，m。
在一个实施例中，所述步骤3，又具体包括以下步骤：
步骤3.1：油田开发的中后期，油水运动速度与油藏地层压力有关，即流动过程属于非定常流，则得到的油藏地层压力变化方程：
定解条件为：
初始条件p(r,0)＝pi
外边界条件p(∞,t)＝pi
内边界条件
其中，p表示计算时刻储层内部压力，Mpa；r表示地层任意一点到油井中心的距离，m；μ表示地层原油粘度，mPa.S；Ct为原油压缩系数，Mpa-1；t表示时间；B表示原油体积系数；pi为原始储层压力，Mpa。
在一个实施例中，所述步骤3.1后还有步骤3.2：采用边界元方法求解压力与产量的关系；
步骤3.2：又包括以下具体步骤：
步骤3.2.1：根据边界元计算原理，将边界分割成有限大小的边界单元；
步骤3.2.2：将积分方程离散成为代数方程，这样就把求解微分方程的问题变换成为求解代数方程的问题；
步骤3.2.3：边界元法只需要封闭边界油藏中的一口直井模型基础上改变井坐标就能实现对偏心井产量的预测。
在一个实施例中，在所述步骤3.2.3中，又具体包括：
渗流微分方程：
定解条件为：
内边界条件：
初始条件：pD(rD,0)＝0
封闭外界边界条件：
其中，pD表示无因次压力；rD表示无因次半径；qD表示无因次产量；tD表示无因次时间；reD表示溶洞边界无因次半径。
在一个实施例中，将所述步骤3.2.3中的渗流微分方程无因次化处理得到封闭边界油藏中的一口直井模型，无因次计算过程为：
无因次压力pD计算公式：
无因次产量qD计算公式：
无因次半径rD计算公式：
无因次时间tD计算公式：
其中，φ为储层有效孔隙度。
在一个实施例中，所述步骤4中计算溶洞中一口偏心井的产量的公式为：
其中，Q点为区域内和边界Г上的任意一点；p'为边界上的任意一点；n表示溶洞边界的法向风险的单位向量；
将Q点移到边界Г上，则用积分方程来计算pD(p',t)和
函数G表示拉普拉斯扩散方程的基本解，其形式为：
其中，K0为零阶第二类贝塞尔函数。
在一个实施例中，所述步骤5中，又具体包括以下步骤：
步骤5.1：确定依据
首先，确定偏心距为影响产量的因素；
其次，将影响产量的20％的偏心距d定义为临界偏心距Dc；
最后，当偏心距d小于Dc时直接采用溶洞中心直井产量计算公式；
其中，对均质油藏模型封闭外界求取解析解或数值解，再利用Matlab进行计算编程，得到不同时刻一口溶洞中心直井产量。
在一个实施例中，所述步骤5.1后还有步骤5.2：定常流动条件下的临界偏心距确定方法：
当偏心距d大于Dc时必须考虑偏心距的影响；按照原始产量的变化20％确定考虑偏心影响的截止关系为，单位m：
Dc＝0.85Re-1.71
其中，Re表示等效溶洞半径，计算方法是按照溶洞内部容积与球体体积相等的原则得到，这样将任意形状的溶洞等效计算为球型溶洞，计算临界偏心距；
定常流动下，临界偏心距Dc与溶洞大小有关，与其他参数如储层厚度、渗透率无关。
在一个实施例中，所述步骤5.2后还有步骤5.3：非定常流动条件下的临界偏心距确定方法：
油田开发的中后期，油水运动速度与压力有关，属于非定常流，直井在溶洞内部的钻井位置对直井产量影响大于开发初期，随着偏心距增大，产量降低，当偏心距达到溶洞半径的20％对产量的影响程度必须考虑；
等效溶洞半径Re、地层原油粘度μ和储层渗透率k对偏心井产量有一定的影响，定义变量
其中，计算变量Tc各参数的单位如下：
储层渗透率k，10-3um2；
等效溶洞半径Re，m；
地层原油粘度μ，mPa.S。
本发明针对缝洞油藏直井钻遇单一溶洞由于钻遇位置偏离溶洞中心引起的产量预测差异的问题，开展了油田开发不同时期，由于地层压力与时间的相关性不同，分别推导了定常流和非定常流动条件下的偏心井产量计算公式，确立了两种流动条件下的临界偏心距计算方法，对于校正缝洞油藏产量具有很好的效果。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测的方法的流程图；
图2为现有定向酸压和侧钻技术实现沟通方法图；
图3为塔河S74单元SXX井的产量预测结果；
图4为塔河S80单元TK7-XXX井的产量预测结果。
在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。借此对本发明如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不存在冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
缝洞型油藏开发中存在的单井控制单洞的情况比较多，这种情况由于压力下降产生的流量变化程度远高于碎屑岩，当压力降低到一定程度，很难保持，油井的产量、压力将和时间有关，属于非定常流动。原有的直井产量的计算很少考虑了非定常流动的情况，偏心距产量计算公式尚未见到非定常流动条件的结果，与油田生产实际不一致，而且没有开展临界偏心距计算，不利于生产决策。
本发明提供了一种碳酸盐岩缝洞型油藏生产井产量预测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据油藏地层压力下降情况，分定常流动和非定常流动阶段；
步骤2：定常流动产量的计算；
步骤3：非定常流动产量的计算；
步骤4：计算溶洞中一口偏心井的产量；
步骤5：确定临界偏心距。
所述步骤2，又具体包括以下步骤：
油田开发的初期，油藏地层压力变化程度小，压力与产量不随时间变化，即流动过程属于定常流；
则利用经典渗流力学中的镜像反映原理和多井干扰理论，得到溶洞地层中，一口直井中心与溶洞中心的距离d对其产量q的影响计算公式为：
其中，k表示储层渗透率，10-3μm2；h表示储层厚度，m；pe表示溶洞内部原始压力也是溶洞边界处的原始压力值，Mpa；pw表示生产井井底压力，Mpa；μ表示地层原油粘度，mPa.S；re表示溶洞边界半径，m；rw表示油井内部半径，m。
所述步骤3，又具体包括以下步骤：
步骤3.1：油田开发的中后期，油水运动速度与油藏地层压力有关，即流动过程属于非定常流，则得到的油藏地层压力变化方程：
定解条件为：
初始条件p(r,0)＝pi
外边界条件p(∞,t)＝pi
内边界条件
其中，p表示计算时刻储层内部压力，Mpa；r表示地层任意一点到油井中心的距离，m；μ表示地层原油粘度，mPa.S；Ct为原油压缩系数，Mpa-1；t表示时间；B表示原油体积系数；pi为原始储层压力，Mpa。
所述步骤3.1后还有步骤3.2：采用边界元方法求解压力与产量的关系；
步骤3.2：又包括以下具体步骤：
步骤3.2.1：根据边界元计算原理，将边界分割成有限大小的边界单元；
步骤3.2.2：将积分方程离散成为代数方程，这样就把求解微分方程的问题变换成为求解代数方程的问题；
步骤3.2.3：边界元法只需要封闭边界油藏中的一口直井模型基础上改变井坐标就能实现对偏心井产量的预测。
在所述步骤3.2.3中，又具体包括：
渗流微分方程：
定解条件为：
内边界条件：
初始条件：pD(rD,0)＝0
封闭外界边界条件：
其中，pD表示无因次压力；rD表示无因次半径；qD表示无因次产量；tD表示无因次时间；reD表示溶洞边界无因次半径。
将所述步骤3.2.3中的渗流微分方程无因次化处理得到封闭边界油藏中的一口直井模型，无因次计算过程为：
无因次压力pD计算公式：
无因次产量qD计算公式：
无因次半径rD计算公式：
无因次时间tD计算公式：
其中，φ为储层有效孔隙度。
所述步骤4中计算溶洞中一口偏心井的产量的公式为：
其中，Q点为区域内和边界Г上的任意一点；p'为边界上的任意一点；n表示溶洞边界的法向风险的单位向量；
将Q点移到边界Г上，则用积分方程来计算pD(p',t)和
函数G表示拉普拉斯扩散方程的基本解，其形式为：
其中，K0为零阶第二类贝塞尔函数。
所述步骤5中，又具体包括以下步骤：
步骤5.1：确定依据
首先，确定偏心距为影响产量的因素；
其次，将影响产量的20％的偏心距d定义为临界偏心距Dc；
最后，当偏心距d小于Dc时直接采用溶洞中心直井产量计算公式；
其中，对均质油藏模型封闭外界求取解析解或数值解，再利用Matlab进行计算编程，得到不同时刻一口溶洞中心直井产量。
所述步骤5.1后还有步骤5.2：定常流动条件下的临界偏心距确定方法：
当偏心距d大于Dc时必须考虑偏心距的影响；按照原始产量的变化20％确定考虑偏心影响的截止关系为，单位m：
Dc＝0.85Re-1.71
其中，Re表示等效溶洞半径，计算方法是按照溶洞内部容积与球体体积相等的原则得到，这样将任意形状的溶洞等效计算为球型溶洞，计算临界偏心距；
定常流动下，临界偏心距Dc与溶洞大小有关，与其他参数如储层厚度、渗透率无关。
所述步骤5.2后还有步骤5.3：非定常流动条件下的临界偏心距确定方法：
油田开发的中后期，油水运动速度与压力有关，属于非定常流，直井在溶洞内部的钻井位置对直井产量影响大于开发初期，随着偏心距增大，产量降低，当偏心距达到溶洞半径的20％对产量的影响程度必须考虑；
等效溶洞半径Re、地层原油粘度μ和储层渗透率k对偏心井产量有一定的影响，定义变量利用多元非线性拟合方法，按照产量变化20％，确定了临界偏心距关系为：Dc＝-15.47ln(Tc)+14.76；
其中，计算变量Tc各参数的单位如下：
储层渗透率k，10-3um2；
等效溶洞半径Re，m；
地层原油粘度μ，mPa.S。
实施例一
按照本发明中得到的产量计算公式分别对塔河油田不同区块的几口油井的产量进行了计算，偏心距离按照地震解释结果
塔河油田S74单元SXX井的产量预测结果：SXX井位于塔河油田主力区S74开发单元，自2001年开始自喷生产，原始地层压力58.9Mpa，利用定常流和非定常流分别计算了该井的产量，并与该井实际产量进行了对比，结果见图3，计算结果表明临界偏心距为35.9m，实际偏心距58.2m，大于临界偏心距，因此该井产量预测时，需要考虑偏心距对该井产量的影响。
实施例二
S80单元TK7-XXX井的产量预测结果:TK7-XXX井位于塔河油田主力区S80单元北部的一口直井，完钻于2006年4月，完钻时临井预测的地层压力为58.63Mpa，该井自喷时间为2006年5月到2009年11月，按照本发明的方法预测了该井产量，结果见图4。预测得到该井临界偏心距离为30.2m，地震解释得到了偏心距离为19.5m，小于临界偏心距，该井产量预测时，可以不考虑偏心距的影响。
虽然已经参考如上优选实施例对本发明进行了描述，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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