水平井蒸汽驱热前缘的识别方法与流程

1.本发明涉及稠油热采领域，具体涉及一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法。


背景技术：

2.当采用水平井蒸汽驱技术进行海上稠油油藏的开发时，由于缺乏陆地油田中常用的观察井或4d地震等识别手段，目前多依靠单一数值模拟手段进行驱替前缘预测。但在现场开发过程中，结合生产动态数据对前缘进行及时、精准的动态识别是十分必要的，对判断蒸汽驱的形成可提供理论支撑，并基于此进一步开展精准调控，以确保蒸汽驱的成功实施。
3.积分曲线是一种常用的水驱动态特征曲线，通过观察流动压差积分与累计注入量之间的变化关系，分析地层内可能发生的蒸汽腔体变化。但在海上稠油开发中，常规的积分曲线往往会由于热效应而掩盖一些关键指示信息，导致曲线斜率变化不明显，无法准确识别驱替前缘的物态变化。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的通过积分曲线识别驱替前缘的物理变化不太准确的问题，提供一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法，该方法能够准确识别驱替前缘的物态变化，提高识别精度，为海上稠油热采中蒸汽驱的现场应用提供依据和支持，填补井间监测空白。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法，包括如下步骤：
6.s1、根据蒸汽驱生产动态数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线，即积分曲线；
7.s2、根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数；
8.s3、联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线，并基于拟稳态渗流理论，识别油藏中蒸汽腔体是否形成；
9.s4、在所述油藏中形成蒸汽腔体后，根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径。
10.优选地，在步骤s1中，所述蒸汽驱生产动态数据包括日注入数据和注入压强数据。
11.进一步优选地，所述根据日注入数据和注入压强数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线的方法包括：
12.s11、利用日注入数据计算累计注入量；
13.利用注入压强数据计算流动压差积分；
14.s12、拟合出所述流动压差积分和所述累计注入量的关系曲线。
15.更优选地，在步骤s11中，所述利用日注入数据计算累计注入量的公式为：
16.w
it
＝∫i
w dt；
17.式中，w
it
为累计注入量，iw为日注入量，t为时间。
18.优选地，在步骤s11中，所述利用注入压强数据计算流动压差积分的公式为：
19.pi＝∫(p
wf-pe)dt；
20.式中，pi为流动压差积分，p
wf
为井底流压，pe为注入前缘压力，(p
wf-pe)为注入压差，t为时间。
21.优选地，在步骤s2中，所述根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的公式为：
[0022][0023]
fd
hin
＝0，((w
it
)n＝(w
it
)
n-1
)；
[0024]
式中，fd
hin
为不同时间步时积分曲线一阶数值导数，pin、pi
n-1
分别为第n个、第n-1个点的流动压差积分，(wit)n、(w
it
)
n-1
分别为第n个、第n-1个点的累计注入量。
[0025]
优选地，在步骤s3中，所述联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线的方法包括：将积分曲线与一阶导数曲线绘制于一张图内，图中以累计注入量为横坐标，将流动压差积分和一阶导数置于一个坐标系中，联立积分曲线及一阶导数曲线。
[0026]
进一步优选地，在步骤s3中，识别油藏中蒸汽腔体是否形成的方法包括：当积分曲线与一阶导数曲线完全重合时，则油藏中未形成蒸汽腔体；当一阶导数曲线位于积分曲线上方时，则油藏中蒸汽腔体形成并逐渐扩展；当一阶导数曲线位于积分曲线下方时，则油藏中未形成蒸汽腔体。
[0027]
优选地，在步骤s4中，所述根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径的方法包括：根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径。
[0028]
进一步优选地，所述根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径的公式为：
[0029][0030]
式中，w
is
为蒸汽腔体形成后的累计注入量，r
eh
为蒸汽腔体前缘扩展半径，b为原油膨胀系数，2l为水平井长度，h为储层厚度，为孔隙度，s
or
为残余油饱和度。
[0031]
通过上述技术方案，本发明给出的识别方法，通过积分曲线及其一阶导数曲线，对热前缘进行实时识别，并能够准确计算蒸汽腔扩展范围，提高识别精度，以此为依据后，能够准确实施并能够及时且精准调整注入制度，从而可以有效保证蒸汽驱的顺利实施。本发明提供的识别方法应用范围广，使用灵活，可为海上稠油热采中蒸汽驱的现场应用提供依据和支持，填补井间监测空白。
附图说明
[0032]
图1是海上某稠油油藏蒸汽驱注入压差积分随累计注入量变化曲线；
[0033]
图2是海上某稠油油藏蒸汽驱一阶数值导数随累计注入量变化曲线；
[0034]
图3是海上某稠油油藏蒸汽驱注入压差积分、一阶数值导数随累计注入量变化对比曲线；
[0035]
图4是海上某稠油油藏蒸汽腔体前缘半径随时间变化曲线。
具体实施方式
[0036]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0037]
如前所述，本发明的基本实施方式提供一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法，如图1所示，包括如下步骤：
[0038]
s1、根据蒸汽驱生产动态数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线，即积分曲线；
[0039]
s2、根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数；
[0040]
s3、联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线，并基于拟稳态渗流理论，识别油藏中蒸汽腔体是否形成；
[0041]
s4、在所述油藏中形成蒸汽腔体后，根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径。
[0042]
本发明上述基本实施方式给出的识别方法，通过积分曲线及其一阶导数曲线，对热前缘进行实时识别，并能够准确计算蒸汽腔扩展范围，以此为依据后，能够准确实施并能够及时且精准调整注入制度，从而可以有效保证蒸汽驱的顺利实施。而且，本发明提供的识别方法应用范围广，使用灵活，可为海上稠油热采中蒸汽驱的现场应用提供依据和支持，填补井间监测空白。
[0043]
在本发明的一个具体实施方式中，在步骤s1中，所述蒸汽驱生产动态数据包括日注入数据和注入压强数据。通过日注入数据和注入压强数据能够准确计算出累计注入量和流动压差积分，从而使得得到的所述流动压差积分和所述累计注入量的关系曲线更接近于实际数据，进而能够准确识别油藏中是否形成蒸汽腔体。
[0044]
具体地，所述根据日注入数据和注入压强数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线的方法包括：s11、利用日注入数据计算累计注入量；利用注入压强数据计算流动压差积分；s12、拟合出所述流动压差积分和所述累计注入量的关系曲线。更具体地，在步骤s11中，所述利用日注入数据计算累计注入量的公式为：w
it
＝∫i
w dt；其中，w
it
为累计注入量，iw为日注入量，t为时间。所述利用注入压强数据计算流动压差积分的公式为：pi＝∫(p
wf-pe)dt；其中，pi为流动压差积分，p
wf
为井底流压，pe为注入前缘压力，(p
wf-pe)为注入压差，t为时间。
[0045]
在本发明的一个具体实施方式中，还包括根据流动压差积分与累计注入量关系曲线，在该关系曲线中，pi为纵坐标，w
it
为横坐标，该曲线的斜率随注入动态而实时变化。
[0046]
在本发明的一个具体实施方式中，在步骤s2中，根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的方法包括：基于积分曲线，依次计算前后两点间的斜率，得到积分曲线一阶数值倒数。具体地，所述根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的公式为：
[0047][0048]
fd
hin
＝0，((w
it
)n＝(w
it
)
n-1
)；
[0049]
式中，fd
hin
为不同时间步时积分曲线一阶数值导数，pin、pi
n-1
分别为第n个、第n-1个点的流动压差积分，(w
it
)n、(w
it
)
n-1
分别为第n个、第n-1个点的累计注入量。
[0050]
具体地，当(w
it
)n≠(w
it
)
n-1
时，所述根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的公式为：当(w
it
)n＝(w
it
)
n-1
时，所述根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的公式为：fd
hin
＝0。能够准确计算出积分曲线的一阶数值导数。
[0051]
作为本发明的一个具体实施方式，在步骤s3中，所述联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线的方法包括：将积分曲线与一阶导数曲线绘制于一张图内，图中以累计注入量为横坐标，将流动压差积分和一阶导数置于一个坐标系中，联立积分曲线及一阶导数曲线。识别油藏中蒸汽腔体是否形成的方法包括：当积分曲线与一阶导数曲线完全重合时，则油藏中未形成蒸汽腔体；当一阶导数曲线位于积分曲线上方时，则油藏中蒸汽腔体形成并逐渐扩展；当一阶导数曲线位于积分曲线下方时，则油藏中未形成蒸汽腔体。通过上述方法能够准确确定油藏中是否形成蒸汽腔体。
[0052]
具体地，当一阶导数曲线位于积分曲线上方，积分曲线开口向上；当一阶导数曲线位于积分曲线下方，积分曲线开口向下。
[0053]
在本发明的一个具体实施方式中，在步骤s4中，所述根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径的方法包括：根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径。具体地，所述根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径的公式为：
[0054][0055]
其中，w
is
为蒸汽腔体形成后的累计注入量，r
eh
为蒸汽腔体前缘扩展半径，b为原油膨胀系数，2l为水平井长度，h为储层厚度，为孔隙度，s
or
为残余油饱和度。
[0056]
根据本发明一种特别优选的实施方式，提供一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法，包括如下步骤：
[0057]
s1、根据公式w
it
＝∫i
w dt(w
it
为累计注入量，iw为日注入量，t为时间)利用蒸汽驱生产动态数据中的日注入数据计算累计注入量；
[0058]
根据公式pi＝∫(p
wf-pe)dt(pi为流动压差积分，p
wf
为井底流压，pe为注入前缘压力，(p
wf-pe)为注入压差，t为时间)利用注入压强数据计算流动压差积分；
[0059]
s2、拟合出所述流动压差积分和所述累计注入量的关系曲线，即积分曲线，其中，pi为纵坐标，w
it
为横坐标，该曲线的斜率随注入动态而实时变化；
[0060]
s3、基于积分曲线，依次计算前后两点间的斜率，得到积分曲线一阶数值倒数，所述计算积分曲线一阶数值导数的公式为：
[0061][0062]
fd
hin
＝0，((w
it
)n＝(w
it
)
n-1
)；
[0063]
式中，fd
hin
为不同时间步时积分曲线一阶数值导数，pin、pi
n-1
分别为第n个、第n-1个点的流动压差积分，(w
it
)n、(w
it
)
n-1
分别为第n个、第n-1个点的累计注入量；
[0064]
s4、将积分曲线与一阶导数曲线绘制于一张图内，图中以累计注入量为横坐标，将流动压差积分和一阶导数置于一个坐标系中，联立积分曲线及一阶导数曲线，当积分曲线与一阶导数曲线完全重合时，则油藏中未形成蒸汽腔体；当一阶导数曲线位于积分曲线上方时，则油藏中蒸汽腔体形成并逐渐扩展；当一阶导数曲线位于积分曲线下方时，则油藏中
未形成蒸汽腔体；
[0065]
s5、在所述油藏中形成蒸汽腔体后，根据公式(w
is
为蒸汽腔体形成后的累计注入量，r
eh
为蒸汽腔体前缘扩展半径，b为原油膨胀系数，2l为水平井长度，h为储层厚度，为孔隙度，s
or
为残余油饱和度)计算出动态变化的蒸汽腔体扩展半径。
[0066]
本发明的上述优选实施方式提供的识别方法，能够根据储层厚度h、孔隙度等区块基本物性参数以及日注入量iw、井底流压p
wf
、注入前缘压力pe等生产动态数据，并积分曲线及其一阶导数曲线，对热前缘进行实时识别，并能够准确计算蒸汽腔体扩展范围，以此为依据后，能够准确实施并能够及时且精准调整注入制度，从而可以有效保证蒸汽驱的顺利实施。本发明提供的识别方法应用范围广，使用灵活，可为海上稠油热采中蒸汽驱的现场应用提供依据和支持，填补井间监测空白。
[0067]
海上某稠油油藏开发过程中采用水平井蒸汽驱开发，2020年6月一口中心水平井开始注入蒸汽，但由于锅炉频繁故障，注入介质为热水。2021年3月，锅炉更换后注入介质变为蒸汽，实测井底干度为0.7-0.8。在此期间，日注入量iw＝0.6～297.3m3/d，注入压差(p
wf-pe))＝0.8-9.8mpa，具体注入情况如表1所示。该注入井水平段长度2l＝350m，油藏孔隙度φ＝0.34，油层厚度h＝6.0m，体积系数b＝1.04，蒸汽驱阶段残余油饱和度s
or
＝0。
[0068]
根据现场计量得到的日注入量、注入压差以及日注入时率，分别计算对应的累计注入量及注入压差积分，绘于直角坐标系得到注入压差积分-累计注入量曲线，如图1所示。基于所求得的注入压差积分计算其一阶数值导数，绘于直角坐标系得到一阶数值导数-累计注入量曲线，如图2所示。单一的注入压差积分-累计注入量曲线和一阶数值导数-累计注入量曲线由于热效应掩盖掉指示信息，都无法对蒸汽前缘进行有效的识别。
[0069]
将所得积分曲线和一阶导数绘制于一个坐标系下，得到注入压差积分&一阶数值导数-累计注入量曲线，联立结果如图3所示。在结果中可看出，2020年6月至2021年3月，积分曲线与一阶导数曲线几乎重合，说明此时油藏中蒸汽腔体尚未形成。由于锅炉频繁故障，注入处于不稳定状态，日注入量、注入压力、日注入时率等数据变化较大，不能有效加热油藏。2021年3月更换全新锅炉后，16天后一阶数值导数曲线位于积分曲线上方，注入压差积分&一阶数值导数-累计注入量曲线向上开口，说明此时蒸汽腔体开始形成并逐步扩展，油藏出现蒸汽腔，实测井底干度为0.7-0.8之间，证实了此识别方法的可靠性。
[0070]
基于注入井水平段长度、油藏孔隙体积、油层厚度、体积系数、蒸汽累计注入量以及蒸汽驱阶段残余油饱和度等参数计算得到地下蒸汽腔体扩展前缘半径，结果如图4所示，目前前缘扩展半径为43米，此发明方法的计算结果与传统的油藏数值模拟方法预测结果基本一致。
[0071]
表1海上某稠油油藏水平井蒸汽驱开发数据
[0072]
[0073]
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
[0079]
[0080]
[0081]
[0082][0083]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、根据蒸汽驱生产动态数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线，即积分曲线；s2、根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数；s3、联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线，并基于拟稳态渗流理论，识别油藏中蒸汽腔体是否形成；s4、在所述油藏中形成蒸汽腔体后，根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径。2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在步骤s1中，所述蒸汽驱生产动态数据包括日注入数据和注入压强数据。3.根据权利要求2所述的识别方法，其特征在于，所述根据日注入数据和注入压强数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线的方法包括：s11、利用日注入数据计算累计注入量；利用注入压强数据计算流动压差积分；s12、拟合出所述流动压差积分和所述累计注入量的关系曲线。4.根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于，在步骤s11中，所述利用日注入数据计算累计注入量的公式为：w
it
＝∫i
w
dt；式中，w
it
为累计注入量，i
w
为日注入量，t为时间。5.根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于，在步骤s11中，所述利用注入压强数据计算流动压差积分的公式为：pi＝∫(p
wf-p
e
)dt；式中，pi为流动压差积分，p
wf
为井底流压，p
e
为注入前缘压力，(p
wf-p
e
)为注入压差，t为时间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的识别方法，其特征在于，在步骤s2中，所述根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数的公式为：fd
hin
＝0，((w
it
)
n
＝(w
it
)
n-1
)；式中，fd
hin
为不同时间步时积分曲线一阶数值导数，pi
n
、pi
n-1
分别为第n个、第n-1个点的流动压差积分，(w
it
)
n
、(w
it
)
n-1
分别为第n个、第n-1个点的累计注入量。7.根据权利要求1至5中任一项所述的识别方法，其特征在于，在步骤s3中，所述联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线的方法包括：将积分曲线与一阶导数曲线绘制于一张图内，图中以累计注入量为横坐标，将流动压差积分和一阶导数置于一个坐标系中，联立积分曲线及一阶导数曲线。8.根据权利要求7所述的识别方法，其特征在于，在步骤s3中，识别油藏中蒸汽腔体是否形成的方法包括：当积分曲线与一阶导数曲线完全重合时，则油藏中未形成蒸汽腔体；当一阶导数曲线位于积分曲线上方时，则油藏中蒸汽腔体形成并逐渐扩展；当一阶导数曲线位于积分曲线下方时，则油藏中未形成蒸汽腔体。9.根据权利要求1至5中任一项所述的识别方法，其特征在于，在步骤s4中，所述根据生
产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径的方法包括：根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径。10.根据权利要求9所述的识别方法，其特征在于，所述根据所述蒸汽腔体形成后的累计注入量计算动态变化的蒸汽腔体扩展半径的公式为：式中，w
is
为蒸汽腔体形成后的累计注入量，r
eh
为蒸汽腔体前缘扩展半径，b为原油膨胀系数，2l为水平井长度，h为储层厚度，为孔隙度，s
or
为残余油饱和度。

技术总结
本发明涉及稠油热采领域，公开了一种水平井蒸汽驱热前缘的识别方法。包括如下步骤：S1、根据蒸汽驱生产动态数据拟合出流动压差积分与累计注入量关系曲线，即积分曲线；S2、根据所述积分曲线计算积分曲线一阶数值导数；S3、联立所述积分曲线和所述一阶导数曲线，并基于拟稳态渗流理论，识别油藏中蒸汽腔体是否形成；S4、在所述油藏中形成蒸汽腔体后，根据生产数据计算所述蒸汽腔体扩展半径。该方法能够准确识别驱替前缘的物态变化，提高识别精度，为海上稠油热采中蒸汽驱的现场应用提供依据和支持，填补井间监测空白。填补井间监测空白。填补井间监测空白。


技术研发人员：潘广明 张雷 刘英宪 刘宗宾 马奎前 罗宪波 廖新武 吴金涛 李浩 杨李杰 屈继峰 石鹏 刘丽颖 罗义科
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司天津分公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/8/5