特高含水期油藏非线性渗流数学模型

特高含水期剩余油微观力学成因及孔道选择机理
丁帅伟;姜汉桥;席怡;李俊键
【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》
【年(卷),期】2018(038)001
【摘要】特高含水期剩余油多以非连续相存在,微观作用力影响明显.以特高含水期孤滴状剩余油为研究对象,对毛细管模型中油滴的微观力学成因进行分析,明确毛管力是孤滴状剩余油形成的主要微观作用力;选取双孔孔隙结构模型建立油滴运移孔道半径临界条件模型,研究剩余油滴选择毛细管孔道的机理,定量化分析结果表明,驱动力和黏滞力对油滴通过的孔道半径最小界限值的影响较大.该结果可为分析特高含水期剩余油动用条件及提高采收率提供指导.
【总页数】5页(P45-49)
【作者】丁帅伟;姜汉桥;席怡;李俊键
【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心,陕西西安710018;中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249
【正文语种】中文
【中图分类】TE53
【相关文献】
1.特高含水期剩余油孔道选择微观机理研究 [J], 刘浩瀚;刘志斌;丁显峰
2.水驱油藏特高含水期微观剩余油渗流特征研究 [J], 于春磊;糜利栋;王川;赵玉云;姜汉桥;田野
3.喇萨杏油田特高含水期厚油层微观剩余油分布 [J], 魏丽影;孙先达
4.大孔道油藏聚驱后微观剩余油分布规律及提高采收率实验室研究 [J], 彭红利;周小平;姚广聚;孙良田
5.特高含水期单砂体剩余油成因及分布探讨 [J], 仝磊
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第一章油藏数值模拟方法分析1.1油藏数值模拟1.1.1油藏数值模拟简述油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。

其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。

其基础理论是基于达西渗流定律。

油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。

基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。

其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。

充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。

这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。

油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。

具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。

油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。

现在进入另外一个发展周期。

近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。

在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。

油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。

图1 油藏数值模拟流程图1.1.2油藏数值模拟的类型油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。

第二节水驱特征曲线分析油田开发实践和广泛深入的开发理论表明，水驱开发油田，可以获得较高的最终采收率，并且由于水源丰富，价格低廉，因而其作为一种有效的驱替流体，在世界各油田开采中广泛使用。

但是注水或是天然水侵油田的开发，在无水采油期结束后，油田将长期处于含水期的开采，且采水率将逐步上升，这是影响油田稳产的重要因素。

为此，搞清注水开发油田含水上升规律，制订不同生产阶段的切实可行的控制含水增长的措施，是开发水驱油田的一项经常性且极为重要的工作。

一、水驱油田含水采油期的划分与含水上升规律不同油水粘度比的油田水驱特征有显著的差异。

低粘度油田，油水粘度比低，开发初期含水上升缓慢，在含水率与采出程度的关系曲线上呈凹形曲线，主要储量在中低含水期采出。

这是由水驱油非活塞性所决定的，储层的润湿性和非均匀性更加剧了这种差异。

我国主要油田原油属石蜡基原油，粘度普遍较高，这就形成了一个重要特点。

高含水期是注水开发油田的一个重要阶段，在特高含水阶段任有较多储量可供开采。

下面就含水划分标准作一介绍：（1）无水采油期：含水率2％。

（2）低含水采油期：含水率2％～20％。

（3）中含水采油期：含水率20％～60％。

（4）高含水采油期：含水率60％～90％。

（5）特高含水采油期：含水率 90％。

在水驱油田的动态分析和预测工作中，人们常常发现，对于已经进入含水期的油田，若将有关的两个动态参数在半对数坐标纸上作图，可以得到一条比较明显的直线关系，而应用这一直线关系，不仅可以对油田的未来动态进行预测，而且还可以对油田可采储量和最终采收率作出有效的估计。

图4-7表示的是我国某油田注水开发的一条水驱曲线。

这条直线一般从中含水期（含水率在20％）即可出现，而到高含水期仍保持不变。

在油田的注采井网，注采强度保持不变时，直线性也始终保持不变；当注采方式变化后，则出现拐点，但直线关系仍然成立。

如图4-7中的含水达47％左右时，直线出现拐点，其原因在于此时采取了一定的调整措施。

特高含水期油田的优势渗流通道预警及差异化调整策略姜汉桥【摘要】针对特高含水期油藏发育优势渗流通道所引起的主要生产矛盾,根据优势渗流通道的潜在地质特征和动态形成特征,从不同角度给出优势渗流通道的概念,应用预警理论和油藏工程原理,建立优势渗流通道的预警模型和不同发育级别优势渗流通道的动态判别方法,用以识别特高含水期油藏中优势渗流通道严重发育、一般发育和不发育三个级别的区域分布.通过数值模拟研究,给出了治理不同发育级别优势渗流通道的深部封窜方法和深部调驱方法的条件和界限;基于封窜和调驱的见效机制和效果构成研究,揭示了治理优势渗流通道后的有效驱替接替方式是发挥封窜和调驱潜力的技术关键;在此基础上,提出了具有优势渗流通道的特高含水期油藏差异化精细调整策略.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(037)005【总页数】6页(P114-119)【关键词】油藏;优势渗流通道;预警方法;差异化调整【作者】姜汉桥【作者单位】中国石油大学石油工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE34特高含水期油藏的优势渗流通道的形成和发育严重影响油田的水驱开发效果,由于特高含水期油藏中的不同井区或区域的平面非均质性以及开发条件的差异性,导致不同区域的优势渗流通道发育程度不一致。

不同发育级别的优势渗流通道的地质特征、窜流特征和剩余油分布特征等差异较大。

因此,单一的治理方式对改善油藏整体开发效果具有很大的局限性。

笔者开展不同级别优势渗流通道的判别方法、治理方法以及相适应的油藏精细化调控方法的综合研究。

1.1 优势渗流通道的概念油田进入特高含水期,储层原有的非均质性随着水驱冲刷被进一步恶化,储层孔隙结构加剧变化[1-4],在储层中形成次生高渗透条带,即优势渗流通道,也常被称为大孔道或窜流通道。

归纳起来,可以从以下3个方面给出有关优势渗流通道的定义及概念。

(1）存在角度。

优势渗流通道是储层中高孔隙度、高渗透率的部位,或者是储层中特高渗透条带。

计算油田特高含水期相渗曲线新方法王继强;岳圣杰;朱孟高;陈青松;王博【摘要】提出了一种应用油田进入特高含水期后生产动态数据计算油藏相对渗透率的新方法.该方法采用二项式拟合krw/kro与sw的半对数关系曲线,并借助多元线性回归方法,求出油水两相相对渗透率表达式,从而得到相渗曲线.经过与油田开发初期岩心实验测得的相渗曲线对比,发现计算出的相渗曲线能更好地反映出油田长期注水开发后的物性变化,有助于油田特高含水期的地下流体流动的研究.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)008【总页数】4页(P62-64,88)【关键词】特高含水;相渗曲线;动态数据;含水饱和度【作者】王继强;岳圣杰;朱孟高;陈青松;王博【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京 100083;中国石油大学(北京),北京102249;胜利油田滨南采油厂,山东滨城 256606;中国石油大学(北京),北京 102249;中国石油大学(北京),北京 102249【正文语种】中文【中图分类】TE312相渗曲线是油田开发中的重要资料，其可用于油田生产的预测[1]。

油田上，相渗曲线的获取主要是来自油田开发初期取心井取出的岩心所进行的岩心实验得到，但由于取心过程中存在钻井液污染和实验条件与地层条件存在差异以及实验误差等因素的影响，岩心实验所获取的相渗曲线并不能完全的反映地下流体的真实流动状态。

尤其是当油田进入到特高含水期时，油层经过长期的注入水冲刷，岩性发生变化，此时用开发初期获取的岩心测得的相渗曲线来预测油田生产动态就会导致一定的偏差[2，3]。

为此，有学者提出用油田动态数据来求出相渗曲线[4-6]。

当前，在我国大多数的油田经过数十年的注水开发，已纷纷进入到“高含水率”、“高采出程度”的双高时期[7，8]，为更好地研究这一时期的油田生产情况，改进油田开发方案，就有必要对这一时期的地下流体的流动状态进行研究，本文即是在此情况下提出采用特高含水期的油田开发动态数据来求取相渗曲线，这将有助于更好地指导油田开发方案的调整。

胜利油田油藏数值模拟技术新进展及发展方向1. 胜利油田油藏数值模拟技术概述随着油气资源的日益减少和环境保护要求的不断提高，胜利油田面临着严重的资源约束和环境压力。

为了更好地开发利用石油资源，保护生态环境，提高油田的开发效率和经济效益，胜利油田对油藏数值模拟技术进行了深入研究和应用。

油藏数值模拟技术是一种基于数学模型和计算机技术的油气储层分析方法，通过对油藏地质、物理、化学等多学科信息的综合处理，实现对油藏储层结构、渗透率、流动状态等方面的高精度预测和优化调控。

胜利油田在油藏数值模拟技术研究方面取得了显著进展，主要表现在以下几个方面：一是提高了油藏数值模拟的精度和稳定性，为油气藏开发提供了更加科学、合理的决策依据；二是拓展了油藏数值模拟的应用领域，如油藏动态监测、产能评价、压裂方案设计等；三是加强了与国内外相关领域的交流与合作，引进了先进的技术和理念，促进了油藏数值模拟技术的创新与发展。

胜利油田将继续加大油藏数值模拟技术研究力度，重点关注以下几个方面的发展方向：一是进一步提高油藏数值模拟的精度和稳定性，满足油气藏开发的需求；二是拓展油藏数值模拟的应用领域，实现与油气田开发的全过程融合；三是加强与其他相关领域的交叉融合，推动油藏数值模拟技术与人工智能、大数据等新兴技术的深度融合；四是加强国际合作与交流，引进国外先进技术和理念，提升我国油藏数值模拟技术的整体水平。

1.1 数值模拟技术的定义与意义数值模拟技术是一种通过计算机对复杂物理现象进行建模、求解和预测的方法。

它将实际问题抽象为数学模型，然后利用计算机对模型进行求解，从而得到问题的解答。

在胜利油田油藏数值模拟中，数值模拟技术发挥着至关重要的作用。

数值模拟技术可以帮助我们更准确地描述油藏的物理特性，通过对油藏进行数值模拟，我们可以研究油藏的压力、流速、物性等参数随时间、空间的变化规律，从而揭示油藏的内部结构和行为特征。

这对于优化油藏开发方案、提高采收率具有重要意义。

大庆石油地质与开发Petroleum Geology ＆ Oilfield Development in Daqing2023 年 12 月第 42 卷第 6 期Dec. ，2023Vol. 42 No. 6DOI ：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202303030陆相砂岩油藏特高含水期开发指标变化规律赵国忠1，2 李承龙1，2何鑫1，2 魏长清1，2（1.黑龙江省油层物理与渗流力学重点实验室，黑龙江 大庆163712；2.中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）摘要： 针对传统线性特征的驱替曲线都不再适用于特高含水期油藏的情况，提出了一种综合含水率和采出程度之间的非线性关系方程式，可直接描述特高含水期油藏宏观开发指标变化规律或驱替特征。

结果表明：不管油藏曾经历的开采历史是否存在水驱井网加密、聚合物驱等重大调整措施，只要油藏在特高含水期处于相对平稳的开发状态，采出程度与综合含水率呈非线性关系。

所提非线性关系得到了水驱油藏概念模型模拟结果的验证，已用于含聚驱历史真实油藏开发后期的指标分析。

对于陆相大型油田的部分开采单元及其整体，该关系在特高含水期大部分呈现出90%以上的符合率，由此得到了值得油田中长期规划参考的含水上升率、递减率、采收率等开发指标预测结果。

关键词：开发指标；特高含水期；采出程度；综合含水率；驱替特征；砂岩油藏中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）06-0050-09Development indexes variation law of continental sandstone reservoirs inultra⁃high water cut stageZHAO Guozhong 1，2，LI Chenglong 1，2，HE Xin 1，2，WEI Changqing 1，2（1.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Reservoir Physics & Fluid Mechanics in Porous Medium ，Daqing 163712，China ；2.Exploration and Development Research Institute ofPetroChina Daqing Oilfield Co Ltd ，Daqing 163712，China ）Abstract ：Aiming at the situation that traditional displacement curves with certain linear characteristics are no longer applicable in ultra -high water cut stage ， a nonlinear relationship between comprehensive water cut and recov‑ery of OOIP is proposed ， which can directly describe the variation law of macroscopic development indexes or dis‑placement characteristics of reservoirs in ultra -high water cut stage. The results show that ，no matter whether there are major adjustment such as water drive well pattern infilling and polymer flooding in the reservoir production histo‑ry ， as long as the reservoir is in relatively stable development state in ultra -high water cut stage ， there is a non -lin‑ear relationship between recovery degree and water cut. The proposed nonlinear relationship is verified by reservoirsimulation results of water driven reservoir conceptual model ， and is used for index analysis of the later develop‑ment stage of real reservoir with polymer flooding history. For some production units and the whole of large continen‑tal oilfield ， the relationship also shows most of the coincidence rates > 90% in ultra -high water cut stage ， thus ob‑收稿日期：2023-03-14 改回日期：2023-05-30基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“外围油田改善开发效果及提高采收率技术研究与应用”（2016E -0209）。

第一章油藏数值模拟方法分析1.1油藏数值模拟1.1.1油藏数值模拟简述油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。

其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。

其基础理论是基于达西渗流定律。

油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。

基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。

其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。

充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。

这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。

油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。

具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。

油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。

现在进入另外一个发展周期。

近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。

在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。

油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。

图1 油藏数值模拟流程图1.1.2油藏数值模拟的类型油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。

《非线性渗流方程解析方法研究及应用》篇一一、引言非线性渗流方程作为多孔介质流体动力学的一个重要研究领域，被广泛应用于油气开发、地下水资源管理和地下水动力学研究等实际问题中。

近年来，由于现代数学理论的飞速发展以及计算方法的革新，对非线性渗流方程的研究也逐渐深化。

本文将详细阐述非线性渗流方程的解析方法及其在相关领域的应用。

二、非线性渗流方程的基本理论非线性渗流方程描述了流体在多孔介质中的流动规律，其基本形式为：（此处插入非线性渗流方程的基本形式）该方程包含了流体在多孔介质中的压力、饱和度、渗透率等重要参数，具有明显的非线性和复杂的空间分布特性。

因此，解决这一方程的难度较大，需要采用特殊的解析方法。

三、非线性渗流方程的解析方法针对非线性渗流方程的解析方法，本文将重点介绍以下几种方法：1. 微分变换法：通过将微分方程转化为代数方程，从而简化求解过程。

该方法在处理具有特定形式和结构的问题时，具有较高的效率和精度。

2. 有限元法：将求解区域划分为有限个单元，通过求解每个单元的近似解来得到整个区域的解。

该方法适用于复杂形状和边界条件的问题，但需要较大的计算资源和时间。

3. 分数阶导数法：引入分数阶导数来描述流体在多孔介质中的复杂流动行为，该方法可以更好地反映流体在多孔介质中的实际流动情况。

4. 数值模拟法：利用计算机进行数值模拟，通过迭代计算得到解的近似值。

该方法可以处理较为复杂的问题，但需要较高的编程技巧和计算资源。

四、非线性渗流方程的应用非线性渗流方程在油气开发、地下水动力学研究等领域具有广泛的应用。

例如，在油气开发中，可以通过求解非线性渗流方程来预测油气的产量和分布情况；在地下水动力学研究中，可以通过求解非线性渗流方程来分析地下水的流动规律和污染物的扩散情况等。

此外，非线性渗流方程还可以应用于地下水资源的优化管理、地下水污染防治等领域。

五、实例分析以某油田的油气开发为例，采用微分变换法求解非线性渗流方程。

高含水期大孔道渗流特征及定量描述方法吴忠维;崔传智;杨勇;黄迎松;刘志宏【摘要】受注入水长期冲刷作用影响,疏松砂岩油藏在特高含水期易发育大孔道,大孔道的存在造成无效水循环,影响水驱开发效果,故大孔道识别与定量描述对高含水期提高采收率措施有重要意义.文章分析了大孔道中的高速非达西渗流特征,依据高速非达西渗流的识别标准,建立了大孔道识别标准,并在考虑注水开发过程中渗透率随冲刷孔隙体积倍数变化的基础上,建立了油藏模拟系统,并给出了大孔道定量描述方法.最后选取孤东油田七区西馆上段Ng63+4开发单元作为典型油藏,进行了大孔道识别与定量描述研究.结果表明,在典型油藏的模拟区域储层内大孔道所占的比例较小,主要分布在注水井周围或注采井间.考虑了注采井距、注采压差、渗透率等指标所建立的大孔道识别标准能够有效的在油藏模拟系统中应用,并能准确、定量的描述大孔道.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】6页(P839-844)【关键词】高含水期;高速非达西流;大孔道识别;油藏模拟;提高采收率;孤东油田【作者】吴忠维;崔传智;杨勇;黄迎松;刘志宏【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266580;中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营257015;中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营257015;中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营257015【正文语种】中文【中图分类】TE327疏松砂岩油藏具有胶结作用弱、渗透率高以及非均质性强的特点。

在长期注水冲刷作用下，油层局部渗透率增加，易形成大孔道[1-3]。

胜利油区孤东油田39个井组的井间示踪测试结果表明[4-6]，大孔道发育率高达34.7%，且其渗透率范围为8 000×10-3～80 000×10-3 μm2，平均值高达10 000×10-3 μm2。

《非线性渗流方程解析方法研究及应用》篇一一、引言渗流现象在自然界和工程领域中广泛存在，如地下水流动、油藏开发等。

非线性渗流方程是描述渗流现象的重要数学模型，其解析方法的研究对于理解渗流机制、预测渗流行为以及优化工程实践具有重要意义。

本文旨在探讨非线性渗流方程的解析方法及其应用，以期为相关领域的研究和实践提供理论支持。

二、非线性渗流方程的基本概念非线性渗流方程是一类描述多孔介质中流体流动的偏微分方程，其形式复杂，包含了流体性质、介质特性以及边界条件等多种因素。

根据不同的流体和介质特性，非线性渗流方程的具体形式也会有所不同。

在研究非线性渗流方程时，需要首先明确所研究的问题类型和边界条件，然后根据实际情况选择合适的方程形式。

三、非线性渗流方程的解析方法针对非线性渗流方程的解析方法，本文主要介绍以下几种：1. 线性化方法：将非线性渗流方程进行线性化处理，使其变为易于求解的线性方程。

这种方法适用于某些特定情况下的非线性渗流问题，如某些简单的多孔介质模型。

2. 有限元法：将求解区域划分为有限个单元，通过求解每个单元的近似解来得到整个区域的解。

有限元法具有较高的求解精度和灵活性，适用于复杂的多孔介质模型和边界条件。

3. 数值模拟方法：通过计算机模拟来求解非线性渗流方程。

这种方法可以处理复杂的非线性问题和多因素交互问题，但需要较高的计算资源和计算时间。

4. 反演分析法：根据实测数据反演求解非线性渗流方程的参数，以获得更准确的模型预测结果。

这种方法需要大量的实测数据和较高的数据处理能力。

四、非线性渗流方程的应用非线性渗流方程在地下水资源评价、油藏开发、环境污染控制等领域具有广泛的应用。

例如，在地下水资源评价中，可以通过求解非线性渗流方程来预测地下水的流动路径和流量，为合理开发利用地下水资源提供依据；在油藏开发中，可以通过求解非线性渗流方程来优化油藏开采方案，提高采收率；在环境污染控制中，可以通过求解非线性渗流方程来预测污染物的扩散范围和速度，为制定污染控制措施提供依据。