一维水驱油恒压驱替渗流过程推导.pdf

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1、大庆石油学院学报第36卷第3期2012年6月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVo1．36No．3Jun．2012一维水驱油恒压驱替渗流过程推导刘海龙(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：为研究常规砂岩油田注水开发过程中的多油层开采动态、层间干扰、开发效果分析等，对一维水驱油恒压驱替渗流过程进行理论推导．结果表明：在采出端见水前，通过油水两相区压力、纯油区压力及总压差之间关系，结合Buck—ley-Leverett方程，建立累计注入量与注入时间的关系，以及见水前位置、时间、含水饱和度之间的数学关系，求解前缘位置、

2、前缘压差、注入速度等参数随时间的变化；在采出端见水后，分析注入速度与采出端含水饱和度关系、累计注入量与采出端含水饱和度关系，以及采出端含水饱和度与时间的关系，建立见水后位置、时间、含水饱和度之间的数学关系，求解见水后出口端含水饱和度、注入速度等参数随时间的变化．该结果为驱替过程中各物理量随时间的变化、含水饱和度的分布、各物理量之间的理论关系等研究提供指导．关键词：水驱油；一维驱替；恒压；驱替过程；含水饱和度分布中图分类号：TE312文献标识码：A文章编号：1000—1891(2012)03—0090—060引言根据非活塞驱替理论，在不考虑毛管力的水驱油过程中，水渗入油区后形

3、成一个油、水饱和度变化的区域，即混合区，在该区域内任何一点的含水饱和度随时间而变化[1]．在驱替过程的理论研究中，通常应用Buckley—Leverett方程求解含水饱和度分布及地层驱替情况，Buckley—Leverett方程给出含水饱和度分布位置、注入量、含水饱和度之间的理论关系，在注入速度恒定的情况下，根据理论关系能够求解某一时间、某一位置的饱和度，进而得到含水饱和度的分布[2]，并求解水驱前缘位置、两相区压力差、采出端含水饱和度等问题．目前，对一维水驱油驱替过程的研究也大多是把注入量作为已知条件．在油田注水开发过程中，一套井网一般是对多个油层进行开发的¨3]，在没有

4、重大措施调整的多油层开发过程中，可以认为注采压差保持稳定l_7]，而各油层的采注量分配是不断变化的[】n]，因此在层间干扰_】、层系组合、多油层开发效果分析[1。等问题的研究过程中，需要应用恒压驱替渗流理论，而这方面较为深入、全面的理论研究还不多见．水驱油恒压驱替注入、采出动态数据的一种求解方法是估算注入速度与时间的关系，利用这一关系以数值迭代计算的形式得到采出情况_1，而该方法各物理量随时间变化的理论关系并没有给出．另外一种求解方法是数值模拟方法，通过建立模型、设定井底流压，不仅能够计算相关动态数据，而且能够得到含水饱和度的分布，但是要进行深入的理论研究，就不仅需要得到数

5、据结果，还需要研究各物理量之间的数学关系，研究驱替过程中的内部规律，如见水时间与注采距离、孔隙度、渗透率就有确定的理论关系，而数值模拟方法很难得到各物理量之间类似关系，具有一定的局限性．笔者以恒定的注采压差为驱替条件，推导含水饱和度分布位置、时间、含水饱和度之间的关系，求解驱替动态、饱和度分布、水驱前缘位置、注入端至水驱前缘压差等问题，推导一维水驱油恒压驱替渗流过程的理论公式．1两相区域内压力与含水饱和度关系假设：一注一采，一维驱替；不考虑岩石、流体的压缩性；不考虑毛管力的作用；截面积为1m。，注入端收稿日期：2012—02—16；编辑：任志平基金项目：国家科技重大专项(2

6、010ZX05052)作者简介：刘海龙(1977一)，男，硕士，工程师，主要从事水驱油田开发方面的研究·9O·第3期刘海龙：一维水驱油恒压驱替渗流过程推导压力为P，采出端压力为。，注采压力差为Ap=P。一P；开始注水为初始0时刻；注入端为z一0位置；注采两端距离为L，水驱前缘位置为L，水黏度为，油黏度为。，束缚水饱和度为s，残余油饱和度为s⋯根据相渗曲线计算的分流率f(S)、分流率导数(s)，在驱替过程中某一时刻含水饱和度的分布见图1，相对渗透率、分流率、分流率导数与含水饱和度的关系曲线见图2．1·0。．8叭[)l4O·2O图1采出端见水前含水饱和度分布图2相对渗透率、分流

7、率、分流翠导数关系曲线在某一时刻t，注入端至水驱前缘之间某一位置z有一一K『L／1+]，(1)woJuz式中：为注入速度；K为砂岩渗透率；K为水相渗透率；K。为油相渗透率；为z处压力．对式(1)两边同时乘以并整理：一志妇·／lo利用式(2)，能够计算两相区某一指定位置与注入端之间的压差．令Ap一P一，并对式(2)积分得△P一KJfdz，(3)o式中：S为含水饱和度；f(S)为分流率；Ap为注入端至．z处压力差；p为处压力．由Buckley—Leverett公式：z一Q，(4)式中：Q为总注人量；为孔隙度．．设水驱前