一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法
【專利摘要】本發明涉及一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，包括以下步驟：求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數；設置熱采井注采參數，采用定巖石孔隙壓縮系數方法，進行目標區塊在某一注熱溫度下的稠油熱采吞吐模擬，得到目標區塊在該注熱溫度下吞吐若干輪次后的加熱半徑和溫度分布；根據目標區塊地層溫度上升幅度和稠油熱采模擬精度的需要，將目標區塊在該注熱溫度下的加熱半徑范圍內的溫度按照等溫度間隔劃分為若干個等級，得到各溫度等級的分布范圍；將目標區塊在該注熱溫度下的加熱范圍劃分為不同的溫度區域；給不同的溫度區域賦值不同的巖石孔隙壓縮系數，進行目標區塊在該注熱溫度下的稠油熱采吞吐模擬開發過程。
【專利說明】
-種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種稠油熱采模擬方法，尤其設及一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效 應的稠油熱采模擬方法。
【背景技術】
[0002] 勸海特殊稠油資源量大，S級地質儲量近7.8億噸，但對于粘度大于350mPa. S的特 殊稠油，冷采產能低，甚至不流動;采用多元熱流體吞吐或蒸汽吞吐開發，流體粘度大幅度 降低，產能大幅度提高，開發效果明顯得到改善，因此熱采開發勢在必行。
[0003] 稠油熱采模擬是海上稠油熱采開發方案編制的必要手段。目前，常用的稠油熱采 模擬方法有:一、賦值恒定的巖石孔隙壓縮系數;該方法無法描述巖石孔隙壓縮系數與溫度 的關系，而且未考慮巖石孔隙壓縮系數的壓力相關性，因此不能體現吞吐開發過程中地層 壓力和溫度的周期性變化，模擬精度較差。二、基于巖石孔隙的壓力敏感特點，孔隙度隨著 孔隙壓力增大而增大，巖石孔隙壓縮系數隨著孔隙壓力增大而增大，可W實現巖石孔隙壓 縮系數對壓力的依附關系;該方法僅僅實現了巖石孔隙壓縮系數的壓力相關性，而溫度、干 度等關鍵參數的敏感性仍較差。=、通過6種變形介質處理方法來體現熱采開發過程，所謂 變形介質指在油藏開發過程中，孔隙壓力隨流體的注入/采出而升高/下降，使儲層內外壓 差發生變化，孔隙受到壓縮/膨脹影響而體積發生改變，孔隙度和滲透率隨之改變;該方法 也僅考慮了壓力的變化對巖石孔隙壓縮系數的影響，而無法描述巖石孔隙壓縮系數與溫度 的關系，僅改善了巖石孔隙壓縮系數的壓力相關性。
[0004] 在使用現有的稠油熱采模擬方法進行稠油熱采模擬的過程中，發現冷采和熱采的 采收率差異小、開發效果差別小，并且注入溫度及干度等熱采關鍵參數的敏感性較差，與實 際生產情況不符，熱采指標預測不精確。其主要原因是目前的稠油熱采模擬方法僅能考慮 巖石孔隙壓縮系數的壓力相關性，但無法描述巖石孔隙壓縮系數與溫度的關系，未能充分 體現溫度對開發效果的影響。
[0005] 在稠油熱采吞吐過程中，地層壓力與地層溫度發生周期性循環變化，在溫度場、壓 力場和應力場=場的作用下，井筒附近的儲層巖石發生周期性的壓縮與膨脹，巖石的壓縮 性質會發生動態變化。實驗研究表明，巖石孔隙壓縮系數具有較強的溫度敏感性，隨著溫度 的增加巖石孔隙壓縮系數逐漸變大，且孔隙度越大，巖石孔隙壓縮系數隨溫度增加而增加 的幅度越大。因此，應采用一組隨溫度變化的巖石孔隙壓縮系數來精細刻畫稠油熱采開發 過程。綜上所述，如何在稠油熱采模擬過程中體現巖石孔隙壓縮系數的溫敏效應，是精細刻 畫稠油熱采開發過程、精確預測稠油熱采開發指標的關鍵問題之一。
【發明內容】
[0006] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油 熱采模擬方法，充分體現溫度對開發效果的影響，可有效解決冷、熱采的采收率差異小及關 鍵參數敏感性差等問題。
[0007] 為實現上述目的，本發明采取W下技術方案:一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效 應的稠油熱采模擬方法，包括W下步驟：
[0008] 1)求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數；
[0009] 2)設置熱采井注采參數，采用定巖石孔隙壓縮系數的方法，進行目標區塊在某一 注熱溫度下的稠油熱采吞吐模擬，得到目標區塊在該注熱溫度下吞吐若干輪次后的加熱半 徑和溫度分布；
[0010] 3)根據目標區塊地層溫度上升幅度和稠油熱采模擬精度的需要，將目標區塊在該 注熱溫度下的加熱半徑范圍內的溫度按照等溫度間隔劃分為若干個等級，得到各溫度等級 的分布范圍；
[0011] 4)使用與步驟2)相同的熱采井注采參數，依據不同溫度等級的分布范圍，將目標 區塊在該注熱溫度下的加熱范圍劃分為不同的溫度區域;根據步驟1)求得的目標區塊在不 同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，給不同的溫度區域賦值不同的巖石孔隙壓縮系數，重新進 行目標區塊在該注熱溫度下的稠油熱采吞吐模擬開發過程，得到考慮巖石孔隙壓縮系數溫 敏效應的目標區塊在設定注熱溫度下吞吐若干輪次后的開發效果。
[0012] 所述步驟1)中采用實驗方法求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，包 括W下步驟:將目標區塊的巖屯、加熱至某一溫度，保持上覆巖石壓力不變、降低孔隙流體壓 力，或者保持孔隙流體壓力不變、增加上覆巖石壓力，使巖屯、的孔隙體積減小，計量巖屯、中 排出液體的體積，根據巖石孔隙體積壓縮系數計算公式，求取目標區塊在該溫度下的巖石 孔隙壓縮系數;采用同樣方法，求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。
[0013] 所述巖石孔隙體積壓縮系數計算公式為：
[0014]
[001引式中，Cp為巖石孔隙壓縮系數，單位MPa^i;Vp為在每個凈有效壓力下巖石孔隙體積 的數值，單位cm3; 為改變單位壓力引起孔隙體積變化的數值，單位cmVMPa。
[0016] 所述步驟1)中當缺少實驗數據時，采用數值模擬方法求取目標區塊在不同溫度下 的巖石孔隙壓縮系數，包括W下步驟:首先，通過調整巖石孔隙體積、油水界面參數擬合目 標區塊的地質儲量，要求擬合的模型地質儲量與實際地質儲量誤差在5 % W內；然后，調整 相滲曲線、布井區儲層滲透率，擬合目標區塊的日產油量、日產水量，擬合精度控制在10% W內；最后，調整巖石孔隙壓縮系數，擬合某一注熱溫度下的熱采井井底流壓，要求井底流 壓擬合精度同樣控制在10% W內，得到該注熱溫度下的巖石孔隙壓縮系數;分別采用不同 的注熱溫度重復上述步驟，從而得到目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。
[0017] 所述步驟2)中設置模擬吞吐輪次為6~8輪。
[0018] 每一等級范圍內的平均溫度取該等級的溫度中值。
[0019] 所述步驟3)中劃分溫度等級的個數為5~8個。
[0020] 本發明由于采取W上技術方案，其具有W下優點：1、本發明的稠油熱采模擬方法， 考慮了巖石孔隙壓縮系數的溫敏效應，在加熱半徑范圍劃分不同的溫度區域，在各溫度區 域內依據溫度大小賦值巖石孔隙壓縮系數，從而有效解決了冷、熱采的采收率差異小，熱采 關鍵參數的敏感性差等問題，應用本發明方法進行稠油熱采模擬可W大大提高數值模擬預 測及歷史擬合精度。2、本發明提出通過擬合不同溫度下的吞吐開發動態數據反求不同溫度 下的巖石孔隙壓縮系數，并回歸出特定油田溫度與巖石孔隙壓縮系數的關系公式，使本發 明的實用性和可操作性更強。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是溫度-巖石孔隙壓縮系數關系曲線圖；
[0022] 圖2是勸海稠油多元熱流體試驗區A油田井底流壓擬合效果圖；
[0023] 圖3是不同溫度區域內巖石孔隙壓縮系數示意圖；
[0024] 圖4是勸海稠油多元熱流體試驗區A油田定巖石孔隙壓縮系數模擬開發效果對比 圖；
[0025] 圖5是勸海稠油多元熱流體試驗區A油田采用各開發方式的開發效果對比圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0027] 本發明提供的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，其首先 利用室內實驗方法或數值模擬方法求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，將目 標區塊在加熱范圍內劃分為不同的溫度區域，然后在各溫度區域內依據溫度大小賦值不同 的巖石孔隙壓縮系數，最后模擬稠油熱采開發過程，該方法的具體流程包括W下步驟：
[0028] 1)求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，具體可W采用W下兩種方法 中的其中一種來求取：
[0029] ①室內實驗方法:依據石油行業標準SY/T5815-2008《巖石孔隙體積壓縮系數測定 方法》測定不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數:首先將目標區塊的巖屯、加熱至某一溫度，保持 上覆巖石壓力不變、降低孔隙流體壓力，或者保持孔隙流體壓力不變、然后增加上覆巖石壓 力，使巖屯、的孔隙體積減小，并計量巖屯、中排出液體的體積;最后根據巖石孔隙壓縮系數計 算公式求取目標區塊在該溫度下的巖石孔隙壓縮系數;重復上述過程，從而求取目標區塊 在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。
[0030] 其中，巖石孔隙壓縮系數計算公式為：
[0031]
(1)
[0032] 式中，Cp為巖石孔隙壓縮系數，單位MPa^i;Vp為在每個凈有效壓力下巖石孔隙體積 的數值，單位cm3 為改變單位壓力引起孔隙體積變化的數值，單位cmVMPa。
[0033] ②數值模擬方法：當缺少實驗數據時，可W通過數值模擬擬合目標區塊在不同溫 度下的吞吐開發動態數據，得到目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，具體包括W 下步驟:首先，通過調整巖石孔隙體積(P0RV)、油水界面(owe)等參數擬合目標區塊的地質 儲量，要求擬合的模型地質儲量與實際地質儲量誤差在5% W內。然后，調整相滲曲線、布井 區儲層滲透率等參數擬合目標區塊的日產油量、日產水量等生產動態數據，擬合精度控制 在10% W內。最后，調整巖石孔隙壓縮系數，擬合某一注熱溫度下的熱采井井底流壓，要求 井底流壓擬合精度同樣控制在10% W內，得到該注熱溫度下的巖石孔隙壓縮系數。分別采 用不同的注熱溫度重復上述步驟，從而得到目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。 根據所求得的目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數回歸，可w得到巖石孔隙壓縮系 數與溫度的關系式，如圖1所示。
[0034] W溫度為200°C為例，在地質儲量擬合的基礎上，調整井區附近滲透率、相滲曲線 等參數，熱采井井底流壓均未達到較好的擬合效果。在滲透率及相滲曲線調整的基礎上將 巖石孔隙壓縮系數從原始油藏溫度下的65.1Xl(^4MPa-l調整為190.0Xl(^4MPa-l，熱采井井 底流壓、日產液等參數均得到較好的擬合，如附圖2所示。在定油生產的情況下，流壓、日產 液等參數均取得了較好的擬合效果。由此可得到200°C下的巖石孔隙壓縮系數為190.0 X l〇-4MPa_i。
[0035] 2)設置注熱溫度、注熱速度、干度、排液速度等熱采井注采參數，采用定巖石孔隙 壓縮系數的方法，利用CMG、Eclipse等油藏數值模擬軟件進行目標區塊在該注熱溫度下的 稠油熱采吞吐過程數值模擬，得到目標區塊在該注熱溫度下吞吐若干輪次后的加熱半徑和 溫度分布。由于稠油熱采吞吐6~8輪后加熱半徑增加幅度明顯減小，因此建議設置模擬吞 吐輪次為6~8輪。
[0036] 3)如圖3所示，根據目標區塊地層溫度上升幅度和稠油熱采模擬精度的需要，將目 標區塊在該注熱溫度下的加熱半徑范圍內的溫度按照等溫度間隔劃分為若干個等級，每一 等級范圍內的平均溫度取該等級的溫度中值，從而得到各溫度等級的大致分布范圍。其中， 建議劃分溫度等級的個數為5~8個。
[0037] 4)使用與步驟2)相同的熱采井注采參數;在CMG、Eclipse等油藏數值模擬軟件中， 依據不同溫度等級的分布范圍將目標區塊在設定注熱溫度下的加熱范圍劃分為不同的溫 度區域，根據步驟1)求得的目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數，給不同的溫度區 域賦值不同的巖石孔隙壓縮系數;利用CMG、Eclipse等油藏數值模擬軟件進行目標區塊在 設定注熱溫度下的稠油熱采吞吐過程數值模擬運算，得到考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應 的目標區塊在設定注熱溫度下吞吐若干輪次后的開發效果。
[0038] 下面W勸海稠油多元熱流體試驗區A油田南區為例，選取單砂體模型，在歷史擬合 的基礎上進行稠油熱采模擬，預測衰竭和多元熱流體吞吐開發效果，W驗證本發明的一種 考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法的有效性。
[0039] 首先，如圖4所示，采用恒定巖石孔隙壓縮系數的方法進行稠油熱采模擬，可W看 出，衰竭開發采收率為10.1 %，多元熱流體吞吐采收率為14.1 %，熱采相對于冷采開發采收 率僅提高4 %，兩種開發方式采收率差異較小。
[0040] 海上稠油熱采先導試驗結果如下表1所示，可W看出，海上熱采井單井產能均為冷 采井產能的1.5-2倍，由同時期同井注熱前后、同層位相鄰位置冷、熱采井初期產能對比可 知，熱采開發效果明顯優于冷采，采用恒定巖石孔隙壓縮系數進行稠油熱采模擬得到的結 果與實際情況不符。
[0041 ]表1 A油田南區第一、第二輪次冷、熱采井產能對比
[0042]
[0043] 然后，采用本發明的考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，進行 稠油熱采模擬，預測可得采用多元熱流體吞吐開發的采收率達22.3%，如圖5所示。
[0044] 上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、設置位置及其連接方式等 都是可W有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排 除在本發明的保護范圍之外。
【主權項】
1. 一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，包括以下步驟： 1) 求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數； 2) 設置熱采井注采參數，采用定巖石孔隙壓縮系數的方法，進行目標區塊在某一注熱 溫度下的稠油熱采吞吐模擬，得到目標區塊在該注熱溫度下吞吐若干輪次后的加熱半徑和 溫度分布； 3) 根據目標區塊地層溫度上升幅度和稠油熱采模擬精度的需要，將目標區塊在該注熱 溫度下的加熱半徑范圍內的溫度按照等溫度間隔劃分為若干個等級，得到各溫度等級的分 布范圍； 4) 使用與步驟2)相同的熱采井注采參數，依據不同溫度等級的分布范圍，將目標區塊 在該注熱溫度下的加熱范圍劃分為不同的溫度區域;根據步驟1)求得的目標區塊在不同溫 度下的巖石孔隙壓縮系數，給不同的溫度區域賦值不同的巖石孔隙壓縮系數，重新進行目 標區塊在該注熱溫度下的稠油熱采吞吐模擬開發過程，得到考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效 應的目標區塊在設定注熱溫度下吞吐若干輪次后的開發效果。2. 如權利要求1所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫度敏感性的稠油熱采模擬方法， 其特征在于，所述步驟1)中采用實驗方法求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系 數，包括以下步驟:將目標區塊的巖心加熱至某一溫度，保持上覆巖石壓力不變、降低孔隙 流體壓力，或者保持孔隙流體壓力不變、增加上覆巖石壓力，使巖心的孔隙體積減小，計量 巖心中排出液體的體積，根據巖石孔隙體積壓縮系數計算公式，求取目標區塊在該溫度下 的巖石孔隙壓縮系數;采用同樣方法，求取目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。3. 如權利要求2所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，其 特征在于，所述巖石孔隙體積壓縮系數計算公式為：式中，&為巖石孔隙壓縮系數，單位MPa'VP為在每個凈有效壓力下巖石孔隙體積的數 值，單位cm3;為改變單位壓力引起孔隙體積變化的數值，單位cm3/MPa。4. 如權利要求2或3所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法， 其特征在于，所述步驟1)中當缺少實驗數據時，采用數值模擬方法求取目標區塊在不同溫 度下的巖石孔隙壓縮系數，包括以下步驟:首先，通過調整巖石孔隙體積、油水界面參數擬 合目標區塊的地質儲量，要求擬合的模型地質儲量與實際地質儲量誤差在5%以內；然后， 調整相滲曲線、布井區儲層滲透率，擬合目標區塊的日產油量、日產水量，擬合精度控制在 10%以內；最后，調整巖石孔隙壓縮系數，擬合某一注熱溫度下的熱采井井底流壓，要求井 底流壓擬合精度同樣控制在10%以內，得到該注熱溫度下的巖石孔隙壓縮系數;分別采用 不同的注熱溫度重復上述步驟，從而得到目標區塊在不同溫度下的巖石孔隙壓縮系數。5. 如權利要求1或2或3所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方 法，其特征在于，所述步驟2)中設置模擬吞吐輪次為6~8輪。6. 如權利要求4所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，其 特征在于，所述步驟2)中設置模擬吞吐輪次為6~8輪。7. 如權利要求1或2或3或6所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模 擬方法，其特征在于，每一等級范圍內的平均溫度取該等級的溫度中值。8. 如權利要求4所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，其 特征在于，所述步驟3)中劃分溫度等級的個數為5~8個。9. 如權利要求1或2或3或6或8所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采 模擬方法，其特征在于，所述步驟3)中劃分溫度等級的個數為5~8個。10. 如權利要求4所述的一種考慮巖石孔隙壓縮系數溫敏效應的稠油熱采模擬方法，其 特征在于，所述步驟3)中劃分溫度等級的個數為5~8個。
【文檔編號】E21B43/24GK106050204SQ201610543424
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】袁忠超, 朱國金, 譚先紅, 王磊, 鄭偉, 李娜, 劉新光, 鄭強, 李南, 李延杰
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油研究總院