基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，包括以下步骤；S1：预测断层承压界限；S2：计算现今平衡地层压力；S3：计算原始地层压力；S4：比较现今的平衡地层压力与断面承压界限的大小，如果现今平衡地层压力小于断面承压界限，断层是稳定的，可以适当提高生产压力，增加油井产能；如果现今平衡地层压力大于断面承压界限，断层处于不稳定状态，需要按照断块内注采参数优化调整的方法在断层两侧断块内分别进行注采参数调整。本发明专利技术基于断层维持稳定性所需的临界压力的预测，改进了油田注水参数优化调整的方法，避免由于异常高地层压力造成断层活化引起生产安全事故的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田注水开发
，尤其涉及一种基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法。
技术介绍
注水开采是我国大多数油田的主要采油方式，利用注水井向油层中出水从而补充地层能量，提高油层压力，达到油田稳产的效果。但是由于地层岩石物性的差异，不同油层水驱效果差异较大，地层压力也存在不均衡性，久而久之，尤其是开发历史较长的油田，随着注水压力的逐渐增大，泥岩亲水蠕变造成油水井的套损及注采不平衡问题，给油田安全生产带来了隐患，因此需要根据正常地层压力，在既能满足油田提高产液量的地层能力的需求，又不造成油田安全生产事故的前提下，对油田的注采关系进行优化。现有的油田注采关系优化调整方案的理论基础就是物质平衡法，即采液量与注液量之间满足一定的比例关系，符合注入量与采液量的物质平衡。计算出注液量与采液量平衡时的平衡地层压力，将该压力与正常地层压力进行对比，根据对比结果，对注液量和采液量进行适当的调整，目标是将平衡地层压力调整至低于泥岩蠕变压力，但是现有的油田注采关系优化调整方法并没有考虑地下断层维持其稳定性所需要临界压力条件。如果调整后的平衡地层压力大于断层的承压界限，断层将失去稳定性而发生重新活动，即“断层活化”，将发生油田安全生产事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法。基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，包括以下步骤；S1：预测断层承压界限，包括断层活化模型的构建，断面应力的计算和断层摩擦系数的计算；S2：计算平衡地层压力，包括注入量的计算，采液量的计算，平衡地层压力的计算；S3：计算原始地层压力；S4：比较现今的平衡地层压力与断面承压界限的大小，如果现今平衡地层压力小于断面承压界限，断层是稳定的，可以适当提高生产压力，增加油井产能；如果现今平衡地层压力大于断面承压界限，断层处于不稳定状态，需要按照断块内注采参数优化调整的方法在断层两侧断块内分别进行注采参数调整。优选的，所述断层活化模型的构建过程如下：在对断面进行三维应力分析基础上，基于Byerlee滑动准则可以建立断层滑动破裂模型：f＝μ(σn+ΔP)＝τn+ΔP，其中，f为断面摩擦力，μ为断面摩擦系数，σn为应力状态是三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的正应力，τn为三个主应力在断面上引起的剪应力，ΔP为地下流体压力的增加量，在正常地层压力条件下，断面正压力所产生的摩擦力远大于断面剪切应力，断层静止不动，但在油田注水开发过程中，注水压力将通过地下流体传导至断裂带处，地层压力增加量将抵消一部分断面正压力，进而使得断面摩擦力减小，当断面摩擦力小于断面剪切应力时，断层将失去切向稳定性，而发生剪切滑动破裂。优选的，所述断面应力的计算中断面所承受的正应力与剪切应力的计算采用Ramsay推导的计算公式计算，即σn＝σ1cos2α+σ2cos2β+σ3cos2γτn2＝(σ1-σ2)2cos2αcos2β+(σ2-σ3)2cos2βcos2γ+(σ3-σ1)2cos2γcos2α其中，σn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的正应力；τn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的剪应力，α，β，γ为断面法线与σ1，σ2，σ3方向间的夹角；在实际操作过程中，α，β，γ很难确定，可以利用断层的倾角和走向利用三角函数转换，求得α，β，γ的余弦值：其中，θ为断面走向，单位为°；为断面倾角，单位为°；而地应力的计算采用石油大学黄荣樽教授得出的计算地应力公式计算，即 σ 1 = σ H ( δ 1 - δ + α ) ( σ v - P P ) + P P ]]> σ 2 = σ h = ( δ 1 - δ + β ) ( σ v - P P ) + P P ]]>其中，α、β为两个水平方向上构造应力大小的两个常数，对于给定的地区是一个定值；σ为岩石泊松比；σv为上覆岩层地应力；Pp为地层流体压力；α、β的计算公式为： α = σ H - P p σ v - p p - δ 1 - δ ]]> β = σ h - P p σ v - p p - δ 1 - δ ]]>优选的，所述断层摩擦系数的计算过程中利用断层和地层的地震解释成果建立断层圈闭控圈断裂三维构造模型，计算出断面每点的垂直断距值，同时利用录井、测井资料计算断移地层泥质含量，再利用SGR算法计算断面每点的SGR值。优选的，所述注液量的计算公式为：Qi＝I×(Pl-P)×Nw其中，Qi为日注入量，单位为m3/d；I为吸水指数，单位为m3/(MPa×d)；Pl为注水井井底流压，单位为MPa；P为地层压力，单位为MPa；Nw本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，其特征在于，包括以下步骤；S1：预测断层承压界限，包括断层活化模型的构建，断面应力的计算和断层摩擦系数的计算；S2：计算现今平衡地层压力，包括注入量的计算，采液量的计算，平衡地层压力的计算；S3：计算原始地层压力；S4：比较现今的平衡地层压力与断面承压界限的大小，如果现今平衡地层压力小于断面承压界限，断层是稳定的，可以适当提高生产压力，增加油井产能；如果现今平衡地层压力大于断面承压界限，断层处于不稳定状态，需要按照断块内注采参数优化调整的方法在断层两侧断块内分别进行注采参数调整。

【技术特征摘要】
1.基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，其特征在于，包括以下步骤；S1：预测断层承压界限，包括断层活化模型的构建，断面应力的计算和断层摩擦系数的计算；S2：计算现今平衡地层压力，包括注入量的计算，采液量的计算，平衡地层压力的计算；S3：计算原始地层压力；S4：比较现今的平衡地层压力与断面承压界限的大小，如果现今平衡地层压力小于断面承压界限，断层是稳定的，可以适当提高生产压力，增加油井产能；如果现今平衡地层压力大于断面承压界限，断层处于不稳定状态，需要按照断块内注采参数优化调整的方法在断层两侧断块内分别进行注采参数调整。2.根据权利要求1所述的基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，其特征在于，所述断层活化模型的构建过程如下：在对断面进行三维应力分析基础上，基于Byerlee滑动准则可以建立断层滑动破裂模型：f＝μ(σn+ΔP)＝τn+ΔP，其中，f为断面摩擦力，μ为断面摩擦系数，σn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的正应力，τn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的剪应力，ΔP为地下流体压力的增加量，在正常地层压力条件下，断面正压力所产生的摩擦力远大于断面剪切应力，断层静止不动，但在油田注水开发过程中，注水压力将通过地下流体传导至断裂带处，地层压力增加量将抵消一部分断面正压力，进而使得断面摩擦力减小，当断面摩擦力小于断面剪切应力时，断层将失去切向稳定性，而发生剪切滑动破裂。3.根据权利要求1所述的基于断层稳定性评价的油田注采参数优化调整的方法，其特征在于，所述断面应力的计算中断面所承受的正应力与剪切应力的计算采用Ramsay推导的计算公式计算，即σn＝σ1cos2α+σ2cos2β+σ3cos2γτn2＝(σ1-σ2)2cos2αcos2β+(σ2-σ3)2cos2βcos2γ+(σ3-σ1)2cos2γcos2α其中，σn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的正应力；Tn为三个主应力σ1，σ2，σ3在断面上引起的剪应力，α，β，γ为断面法线与σ1，σ2，σ3方向间的夹角；在实际操作过程中，α，β，γ很难确定，可以利用断层的倾角和走向利用三角函数转换，求得α，β，γ的余弦值：其中，θ为断面走向，单位为°；为断面倾角，单位为°；而地应力的计算采用石油大学黄荣樽教授得出的计算地应力公式计算，即 σ 1 = σ H = ( δ 1 - δ + α ) ( σ v - P P ) + P P ]]> σ 2 = σ k = ( δ 1 - δ + β ) ( σ v - P P ) + P P ]]>其中，α、β为两个水平方向上构造应力大小的两个常数，对于给定的地区是一个定值；σ为岩石泊松比；σv为上覆岩层地应力；Pp为地层流体压力；α、β的计算公式为： α = σ H - P p σ v - p p - δ 1 - δ . ]]> β = σ h - P p σ v - p p ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲，史集建，孙同文，王超，刘峻桥，展铭望，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23