一种水驱井间示踪测试解释方法技术

本发明专利技术提供了一种水驱井间示踪测试解释方法，该方法包括以下步骤：基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法；建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；基于流线方法和不稳定渗流，建立井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；基于大系统优化方法，建立井间示踪测试组合解释方法。本发明专利技术提供的方法解决了现有井间示踪测试解释方法的解释模型考虑因素过于单一、片面，解释结果出现偏离合理物理意义范畴的问题；使得适应多孔介质复杂渗流的定量化描述，以及区块示踪测试整体自动组合参数反演和优化解释得以实现。

A tracer test interpretation method for water drive well

The present invention provides a water flooding well tracer test interpretation method, the method includes the following steps: reservoir characteristic chromatographic effects based on the establishment of porous medium mass diffusion micro characterization method; establishment of three-dimensional porous media diffusion tracer migration mathematical model; streamline method and unstable seepage based on the establishment of interwell tracer production concentration for half the analytical method of system; the great system optimization based on the establishment of interwell tracer test combination interpretation method. The method provided by the invention solves the interwell tracer test interpretation model is too simple, one-sided consideration, explain results deviate from the reasonable physical meaning of the scope of the problem; the adaptive quantification description of complex porous media seepage, and block tracer test overall combination of automatic parameter inversion and optimization can be achieved to explain.

【技术实现步骤摘要】
一种水驱井间示踪测试解释方法
本专利技术属于油藏开发情况评估
，具体涉及一种水驱井间示踪测试解释方法。
技术介绍
国内大多数主力油田已经处于开发中后期，地下油水分布相当复杂，层内、层间、平面含水级别、动用程度差异越来越大。因此，做好井间、层间、层内驱替状况、剩余潜力、突出矛盾及重要特征参数的认识是实施油田开发调整，改善油藏开发效果的前提和保障。目前井间示踪测试是极少数可以直接测定井间参数的方法之一，能够监测井间、层间，尤其是层内的非均质特征和驱替状况，起到辅助油藏描述的作用。国内矿场实践证明，目前常用的井间示踪测试基础公式以及解释模型有些部分明显偏离了合理物理意义的范畴，存在考虑因素过于单一、片面的问题，不能很好地适应多孔介质复杂渗流的定量化描述。多孔介质传质扩散建模过程中，需要进一步考虑油藏多孔介质以及多相非均质对示踪剂微观渗流的影响。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种水驱井间示踪测试解释方法，以解决现有方法的解释模型考虑因素过于单一、片面，解释结果出现偏离合理范畴的问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种水驱井间示踪测试解释方法，该方法包括以下步骤：基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法；建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；基于流线方法和不稳定渗流，建立井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；基于大系统优化方法，建立井间示踪测试组合解释方法。本专利技术提供的方法中，对示踪剂渗流具有拟油藏特征色谱效应进行了考虑，因此获得了更完善的多孔介质传质扩散微观特征表征方法；建立了多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；基于流线方法和不稳定渗流场，构建了更为完善的井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；明确了井间示踪测试解释的油藏自变量参数，构造了目标函数，改进了实数型遗传算法，建立井间示踪测试组合解释方法。相比于现有技术，本专利技术解决了现有方法的解释模型考虑因素过于单一、片面，解释结果出现偏离合理范畴的问题；使得适应多孔介质复杂渗流的定量化描述，以及区块示踪测试整体自动组合参数反演和优化解释得以实现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1提供的一种水驱井间示踪测试解释新方法的流程示意图；图2为实施例1提供的一维流动三维传质扩散地质模型剖面图；图3为实施例1提供的一维流动三维传质扩散地质模型俯视图；图4为实施例1提供的流动方向存在的五种情况示意图；图5为实施例1提供的流线追踪示意图；图6为实施例2提供的油井38-9-2示踪剂拟合结果图；图7为实施例2提供的井组平面流场分布示意图；图8为实施例2提供的平面剩余油饱和度分布示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施提供了一种水驱井间示踪测试解释方法(流程示意图如图1)，该方法包括以下步骤：步骤S11，基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法；步骤S12，建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；步骤S13，基于流线方法和不稳定渗流，建立井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；步骤S14，基于大系统优化方法，建立井间示踪测试组合解释方法。优选的，上述步骤S11中，基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法，具体表征方法如下：步骤S111，建立轴向混合常数和横向混合常数的表征方法；步骤S112，建立吸附效应的表征方法；步骤S113，建立束缚水与不流动孔隙效应的表征方法；步骤S114，建立剩余油效应的表征方法；步骤S115，建立拟双重介质效应的表征方法。所述油藏特征色谱效应是指：示踪剂在多孔介质运移过程中表现出的明显滞后于水的现象，即示踪剂的孔隙平均流动速度要小于水的有效孔隙空间平均流动速度。分析认为产生油藏特征色谱效应的主要原因是：示踪剂运移受到束缚水、连通但是不流动孔隙(后面通称不流动孔隙)、吸附三种因素的控制。其中，束缚水、不流动孔隙是流动孔隙内的水短期内难以到达，但是作为溶质的示踪剂却易于到达的。因此形成了一种特殊的拟色谱效应，导致示踪剂产出的滞后，其作用机理与吸附不同，必须在数学建模过程中予以考虑。而多孔介质传质扩散的微观特征包括：混合常数、吸附效应、束缚水与不流动孔隙效应、剩余油效应、拟双重介质效应，因此，需要分别对上述微观特征进行表征。进一步优选地，在上述步骤S111中，建立轴向混合常数和横向混合常数的表征方法具体为：(1)建立轴向混合常数的表征方法在示踪剂流动方向上，1961年Brigham等通过岩心实验分析，给出的轴向混合常数的表达式为：上述公式中，DL为轴向混合系数，cm2/s；Dm为分子扩散系数，cm2/s；lL为岩石轴向迂曲度；Φ为孔隙度；αL为轴向弥散常数，cm；u为孔隙真实流动速度，cm/s；第一项为分子扩散项，第二项为机械弥散项；在一定流动速度的情况下，由于机械弥散远大于分子扩散的影响，因此，可将轴向混合系数简化为：DL＝αLu(公式1)，上述公式1中，DL为轴向混合系数，cm2/s；αL为轴向弥散常数，cm；u为孔隙真实流动速度，cm/s。(2)建立横向混合常数的表征方法①表征平面横向等效混合常数平面横向混合系数的表达式为：上述公式2中，DT1为平面横向混合系数，cm2/s；Dm为分子扩散系数，cm2/s；lT1为岩石平面横向迂曲度；Φ为孔隙度；αT1为平面横向等效弥散常数，cm；为轴向平均孔隙真实流动速度，cm/s；在已知示踪剂通道上孔隙流动速度为u的条件下，平面横向等效混合常数表达为：上述公式3中，αT1为平面横向等效混合常数，cm；α′T1为实验测得的平面横向等效弥散常数，cm；u为示踪剂通道上孔隙流动速度，cm/s。②表征垂直横向等效混合常数当水平渗流与垂直渗流穿越完全相同的孔喉时，二者的差别仅仅是由于迂曲度造成的，根据孔隙结构，因此，垂直横向等效混合常数的表达式为：上述公式4中，αT2为垂直横向等效混合常数，cm；lT2为岩石垂直横向迂曲度；α′T2为实验测量所得垂直横向等效弥散常数，cm；当水平渗流与垂直渗流穿越完全不同的孔喉时，二者的差别仅仅是由于流经不同的孔喉半径造成的；因此，可不考虑孔喉内部的涡流影响，垂直横向等效混合常数的表达式为：上述公式5中，αT2为垂直横向等效混合常数，cm；lT2为岩石垂直横向迂曲度。在此基础上，可获得垂直横向等效混合常数取值的参考界限：进一步优选地，在上述步骤S112中，建立吸附效应的表征方法具体为：示踪剂在通过多孔介质时会吸附在岩石表面，吸附多是可逆且瞬间达到平衡，因此，示踪剂在多孔介质运移时的吸附规律遵循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水驱井间示踪测试解释方法，该方法包括以下步骤：基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法；建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；基于流线方法和不稳定渗流，建立井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；基于大系统优化方法，建立井间示踪测试组合解释方法。

【技术特征摘要】
1.一种水驱井间示踪测试解释方法，该方法包括以下步骤：基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法；建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型；基于流线方法和不稳定渗流，建立井间示踪剂产出浓度求解半解析方法体系；基于大系统优化方法，建立井间示踪测试组合解释方法。2.根据权利要求1所述的水驱井间示踪测试解释方法，其中，在所述基于油藏特征色谱效应，建立多孔介质传质扩散微观特征表征方法的步骤中，具体包括：建立轴向混合常数和横向混合常数的表征方法；建立吸附效应的表征方法；建立束缚水与不流动孔隙效应的表征方法；建立剩余油效应的表征方法；建立拟双重介质效应的表征方法。3.根据权利要求2所述的水驱井间示踪测试解释方法，其中，所述建立轴向混合常数和横向混合常数的表征方法具体为：(1)建立轴向混合常数的表征方法轴向混合系数的表达式为：DL＝αLu，上述公式中，DL为轴向混合系数，cm2/s；αL为轴向弥散常数，cm；u为孔隙真实流动速度，cm/s；(2)建立横向混合常数的表征方法①表征平面横向等效混合常数平面横向等效混合常数表达式为：上述公式中，αT1为平面横向等效混合常数，cm；Dm为分子扩散系数，cm2/s；lT1为岩石平面横向迂曲度；Φ为孔隙度；u为示踪剂通道上孔隙流动速度，cm/s；为轴向平均孔隙真实流动速度，cm/s；α′T1为实验测得的平面横向等效弥散常数，cm；②表征垂直横向等效混合常数当水平渗流与垂直渗流穿越完全相同的孔喉时，垂直横向等效混合常数的表达式为：上述公式中，αT2为垂直横向等效混合常数，cm；Dm为分子扩散系数，cm2/s；lT2为岩石垂直横向迂曲度；Φ为孔隙度；u为示踪剂通道上孔隙流动速度，cm/s；为轴向平均孔隙真实流动速度，cm/s；α′T2为实验测量所得垂直横向等效弥散常数，cm；当水平渗流与垂直渗流穿越完全不同的孔喉时，垂直横向等效混合常数的表达式为：在此基础上，获得垂直横向等效混合常数取值的参考界限：其中，所述建立吸附效应的表征方法具体为：由于示踪剂浓度水平较低，示踪剂在多孔运移时的吸附效应表示为：Cr＝aC，上述公式中，Cr为示踪剂吸附浓度，mg/L；C为示踪剂浓度，mg/L；a为吸附常数，由实验确定；其中，所述建立束缚水与不流动孔隙效应的表征方法具体为：分别对束缚水内示踪剂的浓度和连通但是不能流动的孔隙内的示踪剂浓度进行表征；其中，(1)束缚水内示踪剂的浓度为：Cswc＝C，上述公式中，Cswc为束缚水内示踪剂浓度，mg/L；C为示踪剂浓度，mg/L；(2)连通但是不能流动的孔隙内的示踪剂浓度为：Cnonp＝C，上述公式中，Cnonp为不流动孔隙内的示踪剂浓度，mg/L；其中，所述建立剩余油效应的表征方法具体为：将剩余油饱和度So对示踪剂占据的孔隙体积的影响等效为孔隙度的减小，并考虑剩余油饱和度So对示踪剂在孔隙间隙的运移速度的影响，在此基础上建立数学模型；其中，所述建立拟双重介质效应的表征方法具体为：设定所述拟双重介质的特征条件：(1)低渗团块是不连续、均质、各向同性、形状接近、按照一定规则排列组成；(2)高渗通道是连续、近似均匀、各向同性、包绕低渗团块的；(3)在高渗通道与低渗团块之间没有窜流，仅有由于示踪剂浓度不同产生的传质扩散，尺寸的影响小，且符合Fick扩散定律；(4)渗流场为稳态，高渗通道为示踪剂渗流优势通道，低渗团块的渗流作用可以忽略；当低渗团块含水饱和度等于Sw时，不考虑束缚水饱和度和不流动孔隙，根据Fick定律，通过以下公式表达由高渗通道向低渗团块内部的扩散速度：上述公式中，J为高渗通道向低渗团块内部的扩散速度，mg·cm3/L.s；am为低渗团块的边长(假设低渗团块为立方体)，cm；Φ为孔隙度；Sw为低渗团块含水饱和度；D*为高渗通道与低渗团块之间的有效传质扩散系数，cm2/s；C为裂缝或者高渗通道里面的浓度，mg/L；C*为基质或者被高渗通道包围的低渗岩块里面的浓度，mg/L；通过以下公式表达因单位时间内由高渗通道向单位体积低渗团块内部扩散，造成低渗团块示踪剂浓度的变化量：上述公式中，q为单位时间内由高渗通道向单位体积低渗团块内部扩散，造成低渗团块示踪剂浓度变化量，mg/L.s；令为高渗通道和低渗团块传质扩散速度的特征参数，则因单位时间内由高渗通道向单位体积低渗团块内部扩散，造成低渗团块示踪剂浓度变化量的表达式为：q＝λ(C-C*)，上述公式中，λ为高渗通道和低渗团块传质扩散速度的特征参数。4.根据权利要求1-3任一项所述的水驱井间示踪测试解释方法，其中，在所述基于微观特性表征，建立多孔介质三维传质扩散示踪剂运移数学模型的步骤中，具体包括：建立一维流动三维传质扩散的地质模型，给出模型基本条件设定；建立一维流动三维传质扩散的数学模型；进行一维流动三维传质扩散数学模型的求解。5.根据权利要求4所述的水驱井间示踪测试解释方法，其中，所述建立一维流动三维传质扩散的地质模型，给出模型基本条件设定具体为：设定一维流动三维传质扩散模型的基本条件：(1)高渗通道内垂向和水平方向上示踪剂浓度相同；(2)高渗通道的宽度远小于其长度；(3)低渗区流速为0，机械混合作用弱，仅考虑垂直高渗通道方向的传质扩散；(4)低渗区的上下边界影响暂不考虑，忽略低渗区交叉传质扩散；(5)示踪剂性能稳定；其中，所述建立一维流动三维传质扩散的数学模型具体为：建立高渗通道传质扩散方程：其中，上述公式中，Dx为x方向上的传质扩散系数，cm2/s；ux为x方向上流体在孔隙内的真实流动速度，cm/s；Ch为高渗通道内示踪剂浓度，mg/L；Cl1为垂向低渗团块内的示踪剂浓度，mg/L；Cl2为平面低渗团块内的示踪剂浓度，mg/L；D*l1为高渗通道与垂向低渗团块之间的有效传质扩散系数，cm2/s；D*l2为高渗通道与平面低渗团块之间的有效传质扩散系数，cm2/s；t为时间，s；b为高渗通道高度的一半，cm；d为高渗通道宽度的一半，cm；Φf为流动孔隙度；So为含油饱和度；Swc为束缚水饱和度；下标h和l1、l2分别表示高渗通道和垂向、平面低渗区参数；建立垂向低渗区和平面低渗区的传质扩散方程：其中，上述公式中，Dz为z方向上的传质扩散系数，cm2/s；Dy为y方向上的传质扩散系数，cm2/s；a为基质团块(假设为立方体)边长，cm；Φ为总孔隙度；ρr为岩石颗粒比重；下标l1、l2分别表示垂向、平面低渗区参数；设定高渗通道边界条件和初始条件：上述公式中，C0为示踪剂初始注入浓度，mg/L；设定垂向低渗区边界条件和初始条件：设定平面低渗区边界条件和初始条件：其中，所述进行一维流动三维传质扩散数学模型的求解具体为：(1)垂向低渗区示踪剂浓度分布表达式为：公式中，上述公式中，Cl1为垂向低渗区传质扩散的示踪剂浓度，mg/L；C0为初始注入的示踪剂浓度，mg/L；Dx为x方向上的传质扩散系数，cm2/s；Dy为y方向上的传质扩散系数，cm2/s；Dz为z方向上的传质扩散系数，cm2/s；ux为x方向上流体在孔隙内的真实流动速度，cm/s；x为x方向上传质扩散的距离，cm；z为z方向上传质扩散的距离，cm；D*l1为高渗通道与垂向低渗团块之间的有效传质扩散系数，cm2/s；D*l2为高渗通道与平面低渗团块之间的有效传质扩散系数，cm2/s；t为时间，s；b为高渗通道高度的一半，cm；a为基质团块边长，cm；Φf为流动孔隙度；Φ为总孔隙度；ρr为岩石颗粒比重；So为含油饱和度；Swc为束缚水饱和度；下标h和l1、l2分别表示高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘同敬，刘睿，张贤松，巨美歆，郭文敏，周建，成杰，侯刚刚，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11