本發(fā)明涉及油藏開發(fā)調(diào)整中的油藏流場(chǎng)分布及流場(chǎng)速度研究領(lǐng)域，具體地，涉及一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：在油田開發(fā)過程中尤其是在特高含水期，無論使用常規(guī)水動(dòng)力學(xué)方法提高采收率，還是采用注入化學(xué)劑的三次采油方式，首要任務(wù)是搞清油藏注采流場(chǎng)以及流速大小，明確水竄方向確定開發(fā)矛盾，根據(jù)流場(chǎng)矛盾，進(jìn)行針對(duì)性的井網(wǎng)調(diào)整方案設(shè)計(jì)及液量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)?？梢娫谧⒉删W(wǎng)基礎(chǔ)上，建立一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法，對(duì)于豐富水動(dòng)力學(xué)方法、完善方案設(shè)計(jì)理論、提高方案設(shè)計(jì)效率及效果具有非常實(shí)用的工程理論及應(yīng)用價(jià)值。注采井網(wǎng)流場(chǎng)的研究方法主要包括井間示蹤劑、試井方法、油藏工程方法、基于最優(yōu)化原理的井間連通性評(píng)價(jià)方法、數(shù)值模擬方法和流線模擬方法，其中井間示蹤劑、試井方法施工成本高、研究周期長(zhǎng)；油藏工程方法對(duì)研究人員業(yè)務(wù)素質(zhì)要求高，且分析結(jié)果僅局限于定性化；最優(yōu)化方法是完全以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的一種模糊判斷方法，結(jié)果模糊性強(qiáng)可用性低；數(shù)值模擬與流線追蹤模擬方法受壓力場(chǎng)計(jì)算精度影響，方法原理科學(xué)但是結(jié)果誤差較大實(shí)際操作性差。由此可見針對(duì)各種方法的局限性，有必要建立一套能夠涵蓋地質(zhì)、井網(wǎng)井距、注采動(dòng)態(tài)的快速、簡(jiǎn)單、量化的注采井網(wǎng)流體速度場(chǎng)計(jì)算方法對(duì)于油藏工程研究具有非常重要的意義。針對(duì)示蹤劑試井方法的成本高周期性長(zhǎng)、油藏工程方法的定性化強(qiáng)量化弱、最優(yōu)化方法的模糊性強(qiáng)可信度低以及數(shù)值模擬流線追蹤方法的周期性長(zhǎng)誤差性大等特點(diǎn)，以滲流力學(xué)理論為基礎(chǔ)，對(duì)注采井間流線軌跡進(jìn)行近似處理、考慮井間儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)于滲流速度的影響、考慮流線宏觀曲率變化和注采井間夾角對(duì)液流速度的影響，利用疊加原理建立考慮儲(chǔ)層物性、井網(wǎng)井距、注采動(dòng)態(tài)的注采井網(wǎng)流體速度場(chǎng)的快速計(jì)算方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法，以解決現(xiàn)有流場(chǎng)速度計(jì)算方法要么方法復(fù)雜、成本高、周期長(zhǎng)，要么定性化強(qiáng)量化弱、模糊性強(qiáng)可信度低的缺陷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法，包括：注采流線近似計(jì)算方法、流線繞斷層計(jì)算方法、流線曲率對(duì)速度的校正因子c計(jì)算方法、注采夾角對(duì)速度的校正因子m計(jì)算方法、注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的計(jì)算方法。根據(jù)所述注采流線近似計(jì)算方法、流線繞斷層計(jì)算方法建立注采井間流場(chǎng)分布；分別應(yīng)用所述流線曲率對(duì)速度的校正因子c計(jì)算方法、注采夾角對(duì)速度的校正因子m計(jì)算方法，得到流場(chǎng)速度校正因子c和校正因子m；利用所述注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的計(jì)算方法進(jìn)行流場(chǎng)速度計(jì)算。借助于上述技術(shù)方案，本發(fā)明從油藏動(dòng)靜結(jié)合的角度，對(duì)注采井網(wǎng)流線軌跡進(jìn)行近似處理、考慮井間非均質(zhì)性、井間軌跡宏觀曲率變化、注采夾角對(duì)于流場(chǎng)速度的影響，利用疊加原理，建立考慮儲(chǔ)層物性、井網(wǎng)井距、注采動(dòng)態(tài)的一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法。相比于現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)，本發(fā)明解決了數(shù)值模擬方法復(fù)雜周期長(zhǎng)、示蹤劑試井技術(shù)成本高周期長(zhǎng)，油藏工程方法定性化強(qiáng)量化弱、最優(yōu)化方法模糊性強(qiáng)的矛盾，使得注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的計(jì)算簡(jiǎn)單、快速、量化得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步豐富了水動(dòng)力學(xué)研究方法、完善了方案設(shè)計(jì)理論、提高了方案設(shè)計(jì)效率及效果，該發(fā)明具有非常實(shí)用的工程理論應(yīng)用價(jià)值。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度快速計(jì)算的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的菱形模型軌跡計(jì)算原理示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的直線模型軌跡計(jì)算原理示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的過斷層流線示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的宏觀曲率校正原理示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例一提供的圓弧流管模型分解示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例一提供的圓形弧長(zhǎng)模型擴(kuò)徑角度計(jì)算；圖8是本發(fā)明實(shí)施例一提供的直線模型擴(kuò)徑角度計(jì)算；圖9是本發(fā)明實(shí)施例一提供的菱形模型擴(kuò)徑角度計(jì)算；圖10是本發(fā)明實(shí)施例一提供的注采夾角計(jì)算示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例一提供的橫向非均質(zhì)線性模型示意圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例一提供的非均質(zhì)性④:③＝400:400、④:③＝550:250、④:③＝700:100流場(chǎng)速度圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法，如圖1所示，該方法包括：步驟1：注采流線近似計(jì)算方法設(shè)注采井間任意一點(diǎn)p坐標(biāo)為(xp，yp)，分別計(jì)算任意一點(diǎn)p到注水井inj(x1，y1)的距離d1及到生產(chǎn)井pro(x2，y2)的距離d2。(1)菱形模型對(duì)于直線模型如圖2所示，直線段d1斜率k1為：直線段d1的方程為：y＝k1(x-x1)+y1注采井連線中點(diǎn)o坐標(biāo)：注采井連線的垂線斜率k2為：得到過中點(diǎn)o與注采井連線的垂線方程為：y＝k2(x-x0)+y0令：直線段d1與過中點(diǎn)o與注采井連線垂線交點(diǎn)t坐標(biāo)為(xt,yt)，由此得到：yt＝k1(xt-x1)+y1或yt＝k2(xt-x0)+y0通過t坐標(biāo)為(xt,yt)，計(jì)算得到：(2)直線模型對(duì)于直線模型如圖3所示，直接計(jì)算注采井間任意一點(diǎn)p(xp，yp)到注水井inj(x1，y1)的距離d1和到生產(chǎn)井pro(x2，y2)的距離d2，該方法較菱形模型計(jì)算速度更快。步驟2：流線繞斷層計(jì)算方法對(duì)于斷塊油藏，注水井與生產(chǎn)井之間可能存在微小斷層遮擋，當(dāng)斷層延伸不足以對(duì)于注采井流場(chǎng)起到封隔作用時(shí)，注入水將繞過斷層端點(diǎn)流向生產(chǎn)井，形成注入水繞斷層現(xiàn)象，具體如圖4所示，此時(shí)，對(duì)于油藏中任意點(diǎn)p，可以分為兩種情況進(jìn)行流線近似。(1)p1點(diǎn)處于注水井與斷層間的位置流線可通過兩種途徑流向斷層端點(diǎn)，即inj—m1—a和i—m1—b，由于∠i-m1-a小于90°，為折返線，實(shí)際當(dāng)中不可能存在，可見處于注水井與斷層間的位置m1點(diǎn)的簡(jiǎn)化路徑方式可采用inj—m1—b—pro來進(jìn)行近似，由此確定注水井inj受斷層遮擋作用與生產(chǎn)井pro的流線近似應(yīng)滿足以下條件：①∠inj-m1-b>90°②∠m1-b-pro>90°③dis(inj-m1-b-pro)＝d01+d02+d1<dmax其中：dis(inj-m1-b-pro)為inj-m1-b-pro路徑的長(zhǎng)度；dmax為試井注采井控制半徑的2倍。(2)p2點(diǎn)處于生產(chǎn)井與斷層間的位置對(duì)于生產(chǎn)井一側(cè)，流線可通過兩種途徑流向生產(chǎn)井pro點(diǎn)，即inj—a—m2—pro和inj—b—m2—pro，由于∠pro-m2-b小于90°，為折返線，實(shí)際當(dāng)中不可能存在，可見處于生產(chǎn)井與斷層間的位置m2點(diǎn)的簡(jiǎn)化路徑方式可采用inj—a—m2—pro來進(jìn)行近似。由此確定生產(chǎn)井p受斷層遮擋作用與注水井i的流線近似應(yīng)滿足以下條件：①∠pro-m2-a>90°②∠m2-a-inj>90°③dis(inj-a-m2-pro)＝d0+d11+d12<dmax步驟3：流線曲率對(duì)速度的校正因子c計(jì)算方法(1)宏觀曲率校正原理對(duì)于平面滲流圖5過程中流管單元體模型可以表述為圖6所示的漸變型彎管流動(dòng)，對(duì)于漸變型彎管流動(dòng)，可以分解為：等徑彎管流動(dòng)過程+漸擴(kuò)型流動(dòng)過程+漸縮型流動(dòng)過程。①對(duì)于等徑彎管流動(dòng)過程在彎管中流動(dòng)，流動(dòng)方向發(fā)生改變，而速度不變，彎管產(chǎn)生的水頭損失系數(shù)，取決于彎管的角度θ和曲率半徑大小與管徑大小的比值，彎管常用阻力系數(shù)表達(dá)式：式中：ξ為阻力系數(shù)；r、r分別為彎管半徑和曲率半徑；α為彎管角度。對(duì)于180°的彎管阻力系數(shù)的計(jì)算，可用2倍直角彎管阻力系數(shù)近似計(jì)算。②對(duì)于漸擴(kuò)型流動(dòng)過程對(duì)于漸擴(kuò)管局部水頭損失系數(shù)ξ的表達(dá)式的計(jì)算為：式中：λ為沿程摩阻系數(shù)，對(duì)于層流，v為流動(dòng)速度，m/s；d為內(nèi)徑，m；θ為擴(kuò)徑角，°；a1、a2為入出口截面積；③對(duì)于漸縮型流動(dòng)過程對(duì)于漸縮型流動(dòng)過程，阻力系數(shù)變化不大，一般取ξ＝0.04。(2)擴(kuò)徑角度θ的計(jì)算對(duì)于擴(kuò)徑角度θ的計(jì)算，可以通過圓形弧長(zhǎng)模型、直線模型、三種模型和菱形模型進(jìn)行計(jì)算，具體步驟如下。①圓形弧長(zhǎng)模型對(duì)于圓形弧長(zhǎng)模型擴(kuò)徑角度θ的計(jì)算如圖7所示，令兩弧距離l3設(shè)定為網(wǎng)格最大寬度，擴(kuò)徑角度θ計(jì)算方法：因?yàn)椋簂4＝r1-r1cosθ1-l3、因?yàn)椋核裕害龋溅?-θ2②直線模型對(duì)于直線模型擴(kuò)徑角度θ的計(jì)算如圖8所示，計(jì)算過程如下。③菱形模型對(duì)于菱形模型擴(kuò)徑角度θ的計(jì)算如圖9所示，計(jì)算過程如下?？梢姡捎诹鞴軓澢土鞴軡u變所造成的附加阻力系數(shù)為：(3)曲率校正系數(shù)c確定摩阻變化比值即曲率校正系數(shù)c為：步驟4：注采夾角對(duì)速度的校正因子m計(jì)算方法在注采井網(wǎng)控制下(a、b、c為生產(chǎn)井，d、e為注水井)如圖10所示，儲(chǔ)層平面流場(chǎng)上任意一點(diǎn)o流速的大小除了受距離、儲(chǔ)層物性等靜態(tài)參數(shù)影響外，還受該點(diǎn)與注水井、生產(chǎn)井連線形成的夾角∠aod、∠bod、∠cod、∠aoe、∠boe、∠coe大小有關(guān)，可以看出：(1)∠boe、∠coe均小于90°，可見o點(diǎn)受注水井e與生產(chǎn)井b、c井間控制影響很小，可以忽略；(2)∠aoe大于90°，從注采關(guān)系上來看，o點(diǎn)受注水井e與生產(chǎn)井a(chǎn)井間控制具有一定的可能性；(3)∠aod、∠bod、∠cod均大于90°，其中∠bod>∠cod>∠aod，從注采關(guān)系上看，角度越大，控制能力越強(qiáng)；由此可見，儲(chǔ)層平面上任意一點(diǎn)o，其與注采井連線形成的夾角小于90°時(shí)，可以忽略注采井間對(duì)于該點(diǎn)的控制能力，當(dāng)夾角大于90°時(shí)，隨著角度的增大，控制能力逐步增大，當(dāng)角度等于180°時(shí)，o點(diǎn)處于主流線上，受注采井井間控制程度最強(qiáng)，滲流速度越大。考慮注采井連線與其垂直方向上的差異造成的注水突進(jìn)和注入水橫向擴(kuò)散，得到注采夾角對(duì)速度的校正因子m：m＝(cosδ)n式中：m為注采井間夾角修正因子；δ為該點(diǎn)與注水井生產(chǎn)井連線形成的夾角；n為注采井連線滲透率與平面上垂直于該方向滲透率之比。步驟5：注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的計(jì)算方法由等產(chǎn)量多源匯無限大平面徑向流勢(shì)的疊加原理知，在油藏中任一點(diǎn)o對(duì)應(yīng)于第i口井在該點(diǎn)產(chǎn)生的速度矢量為：優(yōu)選的，上述步驟5中，具體可分為如下四個(gè)過程：過程1：非均質(zhì)模型滲透率計(jì)算對(duì)于線性滲流，假設(shè)沿流動(dòng)方向非均質(zhì)，長(zhǎng)度分別為l1、l2、l3，油層厚度均為h，滲透率分別為k1、k2、k3，則：地層總長(zhǎng)度l＝l1+l2+l3，δp＝δp1+δp2+δp3，q＝q1＝q2＝q3根據(jù)達(dá)西公式：得到線性滲流平均滲透率k為：過程2：注采壓差的計(jì)算(1)給定井底壓力時(shí)的注采壓差計(jì)算δpmij＝pinjmij-ppromij(2)給定注采液量下的注采壓差計(jì)算式中：下標(biāo)inji、proj分別為注水井i與生產(chǎn)井j周圍參數(shù)，a為泄油半徑。(3)給定米注采液量下的注采壓差計(jì)算(4)泄油半徑a的確定油水井泄油半徑的計(jì)算采用無限大地層平面徑向流達(dá)西公式：通過油氣井測(cè)試，在特定的滲透率k'和a'時(shí)，計(jì)算特定的壓力降δp'，再將其按比例校正到a→∞時(shí)對(duì)應(yīng)的的總壓力降，在此∞可設(shè)定特定值如5000m；之后根據(jù)各口井實(shí)際情況k、h進(jìn)行壓力降校正，得到在目前各單井實(shí)際注采液量下的實(shí)際壓力降δp，此壓力降即為δpmij。過程3：o點(diǎn)注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度計(jì)算o點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的i、j井形成的矢量速度為：式中：i為o點(diǎn)對(duì)應(yīng)的注水井編號(hào)；j為o點(diǎn)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)井編號(hào)；cij為o點(diǎn)對(duì)應(yīng)的宏觀曲率校正系數(shù)；為o點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軌跡平均滲透率；aij為注水井i與生產(chǎn)井j之間距離；為分別為o點(diǎn)到注水井i、生產(chǎn)井j距離。o點(diǎn)的流場(chǎng)速度矢量疊加為：過程4：注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度計(jì)算步驟具體注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度計(jì)算步驟如下：①根據(jù)數(shù)值模擬網(wǎng)格劃分結(jié)果以及井網(wǎng)控制形式，任取一網(wǎng)格中心點(diǎn)o；②搜索與之對(duì)應(yīng)的注水井i和生產(chǎn)井j；③利用軌跡參數(shù)模型，計(jì)算點(diǎn)o與注水井i的軌跡和到生產(chǎn)井j的軌跡；④計(jì)算軌跡平均儲(chǔ)層物性參數(shù)厚度、滲透率、飽和度等；⑤計(jì)算宏觀曲率校正系數(shù)cij；⑥計(jì)算注采夾角影響校正系數(shù)(cosδmij)n；⑦反復(fù)計(jì)算所有與o點(diǎn)對(duì)應(yīng)的注水井i、生產(chǎn)井j的水驅(qū)強(qiáng)度⑧對(duì)所有計(jì)算的矢量流場(chǎng)速度進(jìn)行矢量和計(jì)算，得到該點(diǎn)的流場(chǎng)速度；⑨重復(fù)①～⑧過程，對(duì)所有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)計(jì)算，得到考慮靜態(tài)參數(shù)、井網(wǎng)形式、注采動(dòng)態(tài)的注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度。實(shí)施例二為了實(shí)施例一提供的注采井網(wǎng)流場(chǎng)速度的快速計(jì)算方法的應(yīng)用效果有更直觀的理解，現(xiàn)以采用上述方法的計(jì)算過程為例說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。對(duì)于一注兩采三角井網(wǎng)，模型非均質(zhì)設(shè)計(jì)采用注采井間滲透率不同比值，經(jīng)插值后形成非均質(zhì)模型，具體參數(shù)比例設(shè)計(jì)如表1所示表1一注兩采三角井網(wǎng)非均質(zhì)性設(shè)計(jì)非均質(zhì)性模型1模型2模型3④:③400:400550:250700:100針對(duì)一注兩采設(shè)計(jì)的三種模型，分別計(jì)算當(dāng)含水率達(dá)到98％時(shí)的剩余油飽和度、水驅(qū)強(qiáng)度、水驅(qū)程度單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果如圖12所示，可以看出注水井與生產(chǎn)井間滲透率偏大時(shí)，當(dāng)該口井含水率達(dá)到98％后，此兩口井間形成明顯的水竄通道，流場(chǎng)流速較大，剩余油在水竄井間區(qū)域基本無潛力，潛力區(qū)主要集中在生產(chǎn)井間以及非水竄井間的流場(chǎng)流速較小區(qū)域。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12