本发明涉及油气田开发中二提高采收率技术领域，特别涉及一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法。
背景技术：
致密油是指储集在有效渗透率小于或等于0.1md的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储层中的石油。广义讲，致密油是指产于低孔隙度和低渗透率页岩或其他致密岩石储层中的石油。致密油作为一种重要的非常规油藏类型，由于储层渗透率低，导致在经济极限井网下注水难以建立有效的驱替压力系统，目前通常采取“水平井 体积压裂”方式进行准自然能量开发。由于地层能量无法得到有效补充，导致致密油开发过程产量递减大，采收率相比常规注水开发油藏要低的多，仅为10％左右。
蒸汽驱以降粘作用、蒸馏作用、热膨胀作用等机理提高采收率。实践和理论均证实蒸汽驱是一种行之有效的稠油开发方式，其中降粘作用是蒸汽驱开采稠油最重要的机理。致密油藏原油一般为具有良好的热膨胀特性的轻质原油，利用轻质原油的热膨胀特性，通过蒸汽加热原油后使原油体积膨胀提高地层能量成为可能。准确预测致密油藏蒸汽驱膨胀增能的地层压力是目前蒸汽驱补能的关键，直接决定地面注入蒸汽温度、速度和干度等关键参数的设计。
目前，对于致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力的预测方法未见相关报道。为此根据数值模拟计算不同温度下原油和地层水的压缩系数和膨胀系数，建立不同油藏蒸汽温度下、不同含水饱和度情况下的膨胀增能计算公式，预测致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力的增幅程度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，解决了现有技术中存在的不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，包括以下步骤：
步骤1，计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数；
步骤2，计算致密油藏原油的平均含油饱和度；
步骤3，根据步骤1和步骤2得到的，计算致密油藏考虑流体饱和度不同情况下的不同蒸汽温度下的蒸汽驱膨胀增能地层压力。
优选地，步骤1中，计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数，具体方法是：
利用数值模拟法计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数。
优选地，步骤2中，计算致密油藏原油的平均含油饱和度，具体方法是：
对致密油藏区块的不同取芯井、不同部位岩样分别进行密闭取芯，测试不同取芯井、不同部位岩样的原始含油饱和度；
计算不同取芯井、不同部位岩样的含油饱和度的平均值，且作为该致密油藏区块的平均含油饱和度。
优选地，步骤3中，计算致密油藏考虑流体饱和度不同情况下的不同蒸汽温度下的蒸汽驱膨胀增能地层压力，具体方法是：
其中，αo是原油的膨胀系数，1/℃；co是原油的压缩系数，1/mpa；ti为原始油藏温度；t为原油膨胀后温度，℃；p为原油膨胀后地层压力；pi为注蒸汽前地层压力；sw为含水饱和度。
优选地，所述含水饱和度sw由下式计算：
sw＝1-so
其中，so为步骤2计算得到的致密油藏原油的平均含油饱和度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，利用数值模拟软件计算不同温度下的原油和地层水的膨胀系数和压缩系数，建立膨胀增能的理论计算公式，计算不同蒸汽温度和流体饱和度情况下的地层压力；该方法仅需要油藏压力不同温度下原油和地层水的压缩系数、膨胀系数、蒸汽温度和含水饱和度等基础物性参数，利用建立的理论计算公式，实现地层压力的准确预测，为地面注入蒸汽温度、速度和干度等关键参数的设计提供依据。
具体实施方式
下面对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，是在明确蒸汽驱膨胀增能理论计算公式的基础上，建立以原油膨胀系数、压缩系数、含油饱和度和蒸汽温度的四参数预测致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力的方法。一是建立不同温度和含油饱和度的膨胀增能计算公式；二是通过数值模拟相态计算工具获得油藏压力不同温度下原油的膨胀系数和压缩系数；三是根据致密油区块密闭取芯分析统计结果得到含油饱和度；四是计算致密油藏不同蒸汽温度下的地层压力。具体流程如下：
建立致密油藏考虑流体饱和度不同情况下的不同蒸汽温度下的地层压力计算公式，具体地：
根据膨胀系数和压缩系数定义式，建立温度和压力间的关系式。
膨胀系数是单位温度变化下流体体积的变化率，根据膨胀系数定义式，可建立温度变化和体积变化间的关系，如公式(1)：
压缩系数是单位压力变化下流体体积的变化率，根据压缩系数定义式，可建立压力变化和体积变化间的关系，如公式(2)：
根据公式(1)和公式(2)，建立温度变化和压力变化间的关系式，得到不同温度下原油膨胀导致地层压力变化的计算，如公式(3)：
由于地层孔隙中不只是油，而且油水同时存在，因此在考虑地层中含水饱和度的情况下，公式(3)变为公式(4)：
由于水的压缩系数cw(数量级为10-21/mpa)比轻质原油的压缩系数co(10-41/mpa)高两个数量级，即水的弹性增能幅度比油的小的多，因此公式(4)可简化为公式(5)：
由此可得，蒸汽驱膨胀增能地层压力计算公式，如下式(6)：
上式中：αo和αw分别是原油和地层水的膨胀系数，1/℃；co和cw分别是原油和地层水的压缩系数，1/mpa；δv为原油受热膨胀体积变化值；v为原油的初始体积，ml；δt为温度变化值；ti为原始油藏温度；t为原油膨胀后温度，℃；p为原油膨胀后地层压力；pi为注蒸汽前地层压力；δp为原油压力变化值，mpa；sw为含水饱和度；so为含油饱和度。
根据蒸汽驱膨胀增能地层压力理论计算公式，蒸汽驱后地层压力与蒸汽温度、含油饱和度、地层原油压缩系数、膨胀系数和注蒸汽前地层压力有关。其中，油藏的温度和蒸汽驱前地层压力较为容易获得，而膨胀系数、压缩系数和含油饱和度难以获得。
因此，本发明提供的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，具体包括以下步骤：
步骤1，数值模拟法计算致密油藏原油不同温度下的膨胀系数和压缩系数，具体过程如下：
1)通过气相色谱仪测试地层原油全烃组分；
2)利用油藏数值模拟相态计算工具，对原油组分进行劈分；
3)以拟组分原油进行相态计算，拟合油藏温度下饱和压力、密度和气油比等物性参数，明确拟组分的特征参数，包括临界温度、临界压力、二元相互作用系数等；
4)以确定特征参数的拟组分原油进行加热膨胀模拟计算，在原始油藏温度开始按照10℃/次进行增温，升温至300℃，得到不同温度下原油的膨胀系数和压缩系数。
步骤2，根据致密油藏密闭取芯测试结果，计算平均含油饱和度，具体地：
按照石油天然气行业标准sy/t5366-2000《油田开发井取心资料技术要求》对致密油区块进行密闭取芯，测试原始含油饱和度。以不同取芯井不同部位岩样的含油饱和度的平均值代表该致密油区块的平均含油饱和度so，根据含油饱和度计算含水饱和度sw，计算公式如下公式(7)：
sw＝1-so(7)
步骤3，计算不同蒸汽温度下的蒸汽驱膨胀增能的地层压力，具体地：
根据步骤2中确定的膨胀系数和压缩系数和步骤3中测得的区块平均含油饱和度，带入公式(6)中，计算得到不同蒸汽温度下蒸汽驱膨胀增能的地层压力，根据实际蒸汽地层温度，计算实际地层的地层压力。
本发明所述是在明确蒸汽驱膨胀增能理论计算公式的基础上，建立以原油膨胀系数、压缩系数、含油饱和度和蒸汽温度的四参数预测致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力的方法。利用数值模拟软件计算不同温度下的原油和地层水的膨胀系数和压缩系数，并根据致密油藏密闭取芯测试结果，计算平均含油饱和度。该方法仅需要油藏压力不同温度下原油和地层水的压缩系数、膨胀系数、蒸汽温度和含水饱和度等基础物性参数，实现地层压力的准确预测，为地面注入蒸汽温度、速度和干度等关键参数的设计提供依据。
目前，对致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测的方法尚未见到相关报道，主要是由于蒸汽驱通常用于稠油油藏，而作为非常规资源典型代表的致密油主要特点是原油轻质组分含量高，流动性好，蒸汽驱的思维定势还未打破。
1.一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数；
步骤2，计算致密油藏原油的平均含油饱和度；
步骤3，根据步骤1和步骤2得到的，计算致密油藏考虑流体饱和度不同情况下的不同蒸汽温度下的蒸汽驱膨胀增能地层压力。
2.根据权利要求1所述的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，其特征在于，步骤1中，计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数，具体方法是：
利用数值模拟法计算致密油藏原油在不同温度下的膨胀系数和压缩系数。
3.根据权利要求1所述的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，其特征在于，步骤2中，计算致密油藏原油的平均含油饱和度，具体方法是：
对致密油藏区块的不同取芯井、不同部位岩样分别进行密闭取芯，测试不同取芯井、不同部位岩样的原始含油饱和度；
计算不同取芯井、不同部位岩样的含油饱和度的平均值，且作为该致密油藏区块的平均含油饱和度。
4.根据权利要求1所述的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，其特征在于，步骤3中，计算致密油藏考虑流体饱和度不同情况下的不同蒸汽温度下的蒸汽驱膨胀增能地层压力，具体方法是：
其中，αo是原油的膨胀系数，1/℃；co是原油的压缩系数，1/mpa；ti为原始油藏温度；t为原油膨胀后温度，℃；p为原油膨胀后地层压力；pi为注蒸汽前地层压力；sw为含水饱和度。
5.根据权利要求4所述的一种致密油蒸汽驱膨胀增能地层压力预测方法，其特征在于，所述含水饱和度sw由下式计算：
sw＝1-so
其中，so为步骤2计算得到的致密油藏原油的平均含油饱和度。
技术总结