一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法
技术领域
本发明涉及一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法，属于有水气藏排水采气领域。
背景技术
在水驱气藏的开发中﹐由于边底水的侵入而造成的气井出水﹐不仅会增加气藏的开发开采难度﹐而且会造成气井产能的损失﹐降低气藏采收率﹐影响气藏开发效益。水侵动态的准确判断﹐特别是早期水侵识别，是主动有效地开发气藏的基础基于不同的原理﹐目前的识别方法主要有气井产出水分析、压降曲线识别、试井监测识别等。本文比较系统地阐述这些方法的识别原理、适用条件与存在的问题﹐并指出有效识别气藏水侵的方法。
气藏水侵识别是有水气藏准确评价和高效开发中的重要组成部分。水样监测与产水分析法仅适用于气井出水之后。压降曲线分析法是最常用的方法，但该方法在水侵早期识别中存在很大的风险﹐仅适用于压降圈出现曲线段后。试井分析法以生产数据和动态监测资料为依据。由于气藏的复杂性，为了降低识别的风险﹐应该动静结合﹐结合地质资料，综合最多的水侵信息进行气藏早期水侵识别。
总体而言，目前的水侵识别方法一般是定性识别出气藏是否水侵，结合水侵量计算方法计算出水侵量，目前还没有实时跟踪和预测水侵方向以及水侵强度的方法。
发明内容
本发明目的是：为了解决现今没有实时跟踪和预测水侵方向以及水侵强度的方法等问题，本发明基于气水两相渗流方程，结合气水两相相渗表达式与水侵物质平衡方法，求取水侵常数和水驱指数，实时跟踪和预警水侵方向以及水侵强度，拟合效果较好，可推广性强。
为实现上述目的，本发明提供了一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法，该方法包括下列步骤：
S100、推导出考虑水封气现象的物质平衡方程，主要步骤为，
S101、建立考虑水封气现象的产水气藏的物理模型；
S102、表征出高渗区域侵入水量、低渗区域侵入水量、总侵入水量、封割水量以及被封割气量，公式分别为，
式中，WH为高渗区域侵入水量；AH为高渗区域横截面积；KH为高渗区域渗透率；μ为气体粘度；Δp/ΔL为单位长度的压降；WL为低渗区域侵入水量；We为总侵入水量；AL为低渗区域横截面积；KL为低渗区域渗透率；ω为弹性储容比；G为单井控制储量；Bgi为原始气体体积系数；R为采出程度；B为水侵常数；Wb为封割水量；V+为无因次体积比；K+为无因次渗透率比；Gb为被封割气量；Bg为气体体积系数；
S103、将步骤S102中的公式代入到物质平衡方程中，得到考虑水封气现象的物质平衡方程，物质平衡方程和考虑水封气现象的物质平衡方程分别为，
式中，
S200、结合考虑水封气现象的物质平衡方程和气井产能方程，利用自动拟合法进行拟合，气井产能方程为
S201、利用生产气井的井口压力计算井底流压；
S202、给出目标参数的上下界限，上下界限内随机给定初值，如果计算结果超过上下界限，计算结束时，将参数的计算值赋给所给的上下界限的值，将其边界扩展，重新进行计算，直到满足收敛条件为止；结合气井产能方程，利用地层压力、井底流压、层流项系数C的初值以及紊流项系数D的初值计算单日气井产量qsc；
S203、叠加单日气井产量qsc得到累产气量Gp，结合考虑水封气现象的物质平衡方程，利用累产气量、原始地层压力、储层非均质系数A的初值、水侵常数B的初值以及单井控制储量G的初值计算下一迭代周期的地层压力p；
S204、利用步骤S203得到的地层压力p，从步骤S201开始继续进行迭代，生产数据中的一天为一个迭代周期，不断迭代得到整个生产阶段的井底流压与产水量，同时得到水侵常数B；在参数的上下界限内调整参数，采用自动拟合方法拟合井底流压与产水量，寻求最优参数理论值与实际值的最佳拟合，产水量拟合的收敛条件表示为：
式中，E为偏差；qwci（A,B,C,D,G）为产水量的最优参数理论值；qwci为产水量的实际值；
S300、进行水侵常数到水驱指数的转换，使用水驱指数划分储层水侵程度，具体的步骤为，
S301、进行水侵常数到水驱指数的转换，水驱指数的公式为，
式中，Iw为水驱指数；Wp为累产水量；
S302、修正水侵分类界限，根据修正后水驱指数区间将小层划分为未水侵区、弱水侵区域和强水侵区；
S303、根据计算得到的水驱指数绘制有水气藏水驱指数分布图，跟踪和预警水侵。
上述一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法中，所述的利用生产气井的井口压力计算井底流压，是指利用气井实际产气量、产水量与井口油压计算井底流压；当气井生产气水比大于10×104m3/m3时，使用拟单相井筒流动模型计算井底压力，当气井生产气水比小于10×104m3/m3时，使用两相井筒流动模型计算井底流压。
上述一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法中，所述的修正后的水侵分类界限是指水驱指数在0~0.05为未水侵区，水驱指数在0.05~0.3为弱水侵区，水驱指数在0.3~1.0为强水侵区。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）利用自动拟合法进行拟合，拟合效果较好；（2）编程实现水侵跟踪和预警，省时省力；（3）可推广性强。
附图说明
在附图中：
图1是本方法技术路线图。
图2是某井产水量拟合图。
图3是某井井底流压拟合图。
图4是某区块2010年水侵跟踪图。
图5是某区块2020年水侵跟踪图。
图6是某区块2030年水侵预警图。
图7是某区块2040年水侵预警图。
图8是考虑水封气现象的产水气藏的地层物理模型。
具体实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种智能化有水气藏水侵跟踪和预警方法，图1为本方法的技术路线图，该方法包括下列步骤：
S100、推导出考虑水封气现象的物质平衡方程，主要步骤为，
S101、建立考虑水封气现象的产水气藏的物理模型，如图8所示；
S102、表征出高渗区域侵入水量、低渗区域侵入水量、总侵入水量、封割水量以及被封割气量，公式分别为，
式中，WH为高渗区域侵入水量；AH为高渗区域横截面积；KH为高渗区域渗透率；μ为气体粘度；Δp/ΔL为单位长度的压降；WL为低渗区域侵入水量；We为总侵入水量；AL为低渗区域横截面积；KL为低渗区域渗透率；ω为弹性储容比；G为单井控制储量；Bgi为原始气体体积系数；R为采出程度；B为水侵常数；Wb为封割水量；V+为无因次体积比；K+为无因次渗透率比；Gb为被封割气量；Bg为气体体积系数；
S103、将步骤S102中的公式代入到物质平衡方程中，得到考虑水封气现象的物质平衡方程，物质平衡方程和考虑水封气现象的物质平衡方程分别为，
式中，
S200、结合考虑水封气现象的物质平衡方程和气井产能方程，利用自动拟合法进行拟合，气井产能方程为
S201、利用生产气井的井口压力计算井底流压；
S202、给出目标参数的上下界限，上下界限内随机给定初值，如果计算结果超过上下界限，计算结束时，将参数的计算值赋给所给的上下界限的值，将其边界扩展，重新进行计算，直到满足收敛条件为止；结合气井产能方程，利用地层压力、井底流压、层流项系数C的初值以及紊流项系数D的初值计算单日气井产量qsc；
S203、叠加单日气井产量qsc得到累产气量Gp，结合考虑水封气现象的物质平衡方程，利用累产气量、原始地层压力、储层非均质系数A的初值、水侵常数B的初值以及单井控制储量G的初值计算下一迭代周期的地层压力p；
S204、利用步骤S203得到的地层压力p，从步骤S201开始继续进行迭代，生产数据中的一天为一个迭代周期，不断迭代得到整个生产阶段的井底流压与产水量，同时得到水侵常数B；在参数的上下界限内调整参数，采用自动拟合方法拟合井底流压与产水量，寻求最优参数理论值与实际值的最佳拟合，产水量拟合的收敛条件表示为：
式中，E为偏差；qwci（A,B,C,D,G）为产水量的最优参数理论值；qwci为产水量的实际值；
S300、进行水侵常数到水驱指数的转换，使用水驱指数划分储层水侵程度，具体的步骤为，
S301、进行水侵常数到水驱指数的转换，水驱指数的公式为，
式中，Iw为水驱指数；Wp为累产水量；
S302、修正水侵分类界限，根据修正后水驱指数区间将小层划分为未水侵区、弱水侵区域和强水侵区；
S303、根据计算得到的水驱指数绘制有水气藏水驱指数分布图，跟踪和预警水侵，如图4和图5，图4是某区块2010年水侵跟踪图，图5是某区块2020年水侵跟踪图；如图6和图7，图6是某区块2030年水侵预警图，图7是某区块2040年水侵预警图，图4-图7中的小圆圈为产水气井。
进一步的，所述的利用生产气井的井口压力计算井底流压，是指利用气井实际产气量、产水量与井口油压计算井底流压；当气井生产气水比大于10×104m3/m3时，使用拟单相井筒流动模型计算井底压力，当气井生产气水比小于10×104m3/m3时，使用两相井筒流动模型计算井底流压。
进一步的，所述的修正后的水侵分类界限是指水驱指数在0~0.05为未水侵区，水驱指数在0.05~0.3为弱水侵区，水驱指数在0.3~1.0为强水侵区。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）利用自动拟合法进行拟合，拟合效果较好；（2）编程实现水侵跟踪和预警，省时省力；（3）可推广性强。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
