基于灰色關(guān)聯(lián)分析的低滲氣藏產(chǎn)水氣井分類評(píng)價(jià)

周俊杰，李穎川，鐘海全（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）西南石油大學(xué)，四川成都610500

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的低滲氣藏產(chǎn)水氣井分類評(píng)價(jià)

周俊杰，李穎川，鐘海全（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）西南石油大學(xué)，四川成都610500

大牛地氣田是典型的低孔低滲氣藏，對(duì)其產(chǎn)水氣井進(jìn)行合理的分類評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和開發(fā)氣田提供理論依據(jù)。總結(jié)了氣田的地質(zhì)概況和生產(chǎn)特征，優(yōu)選了氣井評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于13口產(chǎn)水氣井的地質(zhì)參數(shù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，量化了各指標(biāo)對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，排序結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符；以此為基礎(chǔ)，根據(jù)各口井的評(píng)價(jià)指標(biāo)值，算得各口井的綜合評(píng)價(jià)值，由評(píng)價(jià)值的大小差異，將氣井劃分為優(yōu)、中、差3類，并對(duì)3類井予以了分析評(píng)價(jià)并提出了相應(yīng)的開采方式。

低滲氣藏；產(chǎn)水氣井；灰色關(guān)聯(lián)分析；分類；評(píng)價(jià)

低滲氣藏具有低孔、低滲、低產(chǎn)的特點(diǎn)，氣井產(chǎn)水造成氣井井底積液及管線堵塞等問題，導(dǎo)致了天然氣開采難度增大，氣藏采收率降低［1］。分類評(píng)價(jià)低滲氣田的產(chǎn)水氣井，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氣田并指導(dǎo)開發(fā)氣田提供了理論依據(jù)。目前，低滲氣田產(chǎn)水氣井的分類評(píng)價(jià)還處在定性階段［2，3］，以水氣比、滲透率作為評(píng)價(jià)依據(jù)。產(chǎn)水氣井的生產(chǎn)受多個(gè)因素影響，以單一指標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)顯然是不全面且不符合客觀情況的。筆者應(yīng)用的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，已成功地應(yīng)用于儲(chǔ)層和產(chǎn)能評(píng)價(jià)方面［4～6］，但在低滲氣田的產(chǎn)水氣井評(píng)價(jià)方面還未見報(bào)道。在優(yōu)選產(chǎn)水氣井評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，定量分析了各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)產(chǎn)水氣井進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的精度和可信度。

1 大牛地氣田地質(zhì)概況及生產(chǎn)特征

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部，構(gòu)造上是一西傾大單斜盆地，目的層主要為上古生界海相、海陸過渡相、陸相含煤碎屑巖系，主要的開發(fā)層系為二疊系下石盒子組、山西組和石炭系太原組，是典型的低孔、低滲、低壓氣藏［7，8］?？紫抖群蜐B透率普遍較低，孔隙度在1.1%～14.2%之間（平均值為9%），滲透率在（0.01～3）×10－3μm2之間（平均值為0.46×10－3μm2）；具有沉積類型多、圈閉隱蔽、儲(chǔ)層致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、豐度低、產(chǎn)量低的特點(diǎn)。在開發(fā)過程中，單井的產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量較低，氣井產(chǎn)水現(xiàn)象普遍，大多數(shù)氣井從投產(chǎn)開始就是氣水同產(chǎn)。單井的產(chǎn)氣量在（0.16～4.76）×104m3/d之間（平均為1×104m3/d），產(chǎn)水量在0.06～5.40m3/d之間（平均為0.64m3/d）。

2 灰色關(guān)聯(lián)分析方法

灰色關(guān)聯(lián)分析［9，10］通過對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)列幾何關(guān)系的比較，分析各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)程度，認(rèn)為指標(biāo)在時(shí)間變量下所表示的曲線的幾何形狀越接近，指標(biāo)間發(fā)展變化趨勢(shì)越接近，則它們之間的關(guān)聯(lián)程度越大?；疑P(guān)聯(lián)分析法對(duì)統(tǒng)計(jì)樣本的多少和規(guī)律性沒有要求，計(jì)算簡(jiǎn)便且不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法計(jì)算步驟如下：

1）構(gòu)建自變量序列x0（j），因變量序列xi（j）。其中，i＝1，2，…，M；j＝1，2，…，N；M為因變量數(shù)量；N為樣本數(shù)量。

2）將變量序列無量綱化為x0（j）′和xi（j）′，以便進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算和分析比較。無量綱化常用方法有均值化法、初值化法、區(qū)間化法等。

4）計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)：

式中，ρ為分辨系數(shù)，其值越大，分辨率越小，0＜ρ＜1，一般取ρ＝0.5。

5）計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度：

令γ00＝1，即自變量與自身的灰色關(guān)聯(lián)度為1。

6）歸一化處理，計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)：

i＝0時(shí)，γ00表示自變量與自身的灰色關(guān)聯(lián)度；α00表示自變量的權(quán)重系數(shù)。

7）計(jì)算各樣本的綜合權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)：

3 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的氣井分類評(píng)價(jià)

在優(yōu)選出評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，基于產(chǎn)水氣井的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，結(jié)合各口井評(píng)價(jià)指標(biāo)的值，計(jì)算各口井的綜合評(píng)價(jià)值。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

由于影響產(chǎn)水氣井的因素眾多且內(nèi)在聯(lián)系較為復(fù)雜，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，全面考慮相關(guān)的生產(chǎn)參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)，選取7個(gè)重要特征指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)為：產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、滲透率、儲(chǔ)層厚度、井深、原始地層壓力、含氣飽和度（表1）。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的無量綱化

采用最大值標(biāo)準(zhǔn)化法計(jì)算單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，即對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。根據(jù)實(shí)際情況，按2種情況進(jìn)行處理：①對(duì)于其值越大，反映氣井開采情況越好的指標(biāo)，如產(chǎn)氣量、滲透率等，直接除以該指標(biāo)的最大值；②對(duì)于其值越大，反映氣井開采情況越差的指標(biāo)，如產(chǎn)水量等，用該指標(biāo)的最大值減去單項(xiàng)指標(biāo)值，再除以該指標(biāo)的最大值。

3.3 權(quán)重系數(shù)的計(jì)算

在低滲氣田的出水氣井評(píng)價(jià)中，產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量和滲透率對(duì)氣井生產(chǎn)都有很大的影響。產(chǎn)氣量是反映氣井生產(chǎn)情況的重要指標(biāo)，且現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量準(zhǔn)確，因此，將產(chǎn)氣量作為主因素，其余指標(biāo)作為子因素，對(duì)產(chǎn)水氣井進(jìn)行評(píng)價(jià)。

對(duì)無量綱化的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到各子因素與主因素的灰色關(guān)聯(lián)度：

歸一化處理算得所有指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)：

按照權(quán)重系數(shù)對(duì)所有指標(biāo)進(jìn)行排序，得出它們之間的相關(guān)序列為：產(chǎn)氣量＞滲透率＞產(chǎn)水量＞儲(chǔ)層厚度＞含氣飽和度＞原始地層壓力＞井深。該結(jié)論符合低滲氣田的實(shí)際生產(chǎn)情況，反映出各相關(guān)參數(shù)對(duì)氣井生產(chǎn)的影響程度及各指標(biāo)之間隱含的內(nèi)在聯(lián)系。

3.4 綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算

已知各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)式（4），計(jì)算每口井的綜合評(píng)價(jià)值，結(jié)果見表2。

表2 產(chǎn)水氣井的分類評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)值

3.5 產(chǎn)水氣井分類評(píng)價(jià)

根據(jù)氣井綜合權(quán)衡評(píng)價(jià)值的計(jì)算結(jié)果，建立氣井分類標(biāo)準(zhǔn)。將大牛地氣田產(chǎn)水氣井劃分為3類：綜合評(píng)價(jià)值大于0.65的為Ⅰ類井，0.55～0.65的為Ⅱ類井，小于0.55的為Ⅲ類井。分類結(jié)果見表2。

基于該分類評(píng)價(jià)結(jié)果，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)比分析，總結(jié)各類井特征并提出相應(yīng)措施：Ⅰ類井為優(yōu)良井，占總井?dāng)?shù)的30.77%，該類井產(chǎn)氣量高，產(chǎn)水量低，地層的滲透率高，儲(chǔ)層厚度、含氣飽和度大，是儲(chǔ)量較大，地層條件利于開采的優(yōu)良井，采用常規(guī)的采氣工藝開采就已能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益；Ⅱ類井為中等井，占總井?dāng)?shù)的46.15%，各方面指標(biāo)中等，是儲(chǔ)量中等，地層條件一般的中等井，常規(guī)的采氣工藝已不能滿足開采需要，應(yīng)根據(jù)氣井的實(shí)際問題，采取相應(yīng)措施，如泡沫排水采氣，注醇等，保證氣井正常生產(chǎn)；Ⅲ類井為次等井，占總井?dāng)?shù)的23.08%，是儲(chǔ)量偏低，地層條件不利于開采的次等井，開采難度大，應(yīng)在保證經(jīng)濟(jì)效益的前提下，采取多種采氣工藝相結(jié)合的方式，維持氣井穩(wěn)定生產(chǎn)。

4 結(jié) 論

1）利用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)低滲氣田的產(chǎn)水氣井進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，避免單指標(biāo)評(píng)判氣井分類的片面性，綜合分析了影響氣井生產(chǎn)的指標(biāo)，使產(chǎn)水氣井分類評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確和可信。

2）量化了各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，按權(quán)重系數(shù)排序，排序結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果相符，進(jìn)一步對(duì)氣井評(píng)價(jià)并分類，分析了各類井的特征，并提出了開采方式和相應(yīng)措施。

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Classification and Evaluation of Water Producing Gas Wells in Low Permeability Gas Reservoir Based on Grey Correlation Analysis

ZHOU Jun－jie，LI Ying－chuan，ZHONG Hai－quan（Author's Address：State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China）

Daniudi Gas Field was a typical low porosity and low permeability gas reservoir，the rational classification and evaluation of its gas wells with water production provided a theoretical basis for further understanding and development of gas field.The geology feature and production characteristics of the gas field were summarized，the evaluation indicators were selected，based on production data and geological parameters of 13gas wells，the gray correlation analysis method was used to calculate the weight coefficient of each indicator，the influence of indicators on gas well production was quantified，sorting results were coincidence with the actual situation.On the basis stated，in combination with the evaluating indicators，the comprehensive evaluation values of wells are calculated，according to the difference between the values，the gas wells are divided into three categories，with the actual situation，various types of wells are evaluated and the corresponding production methods are presented.

low permeability gas reservoir；gas well with water production；gray correlation analysis；classification；evaluation

TE37

A

1000-9752（2011）11-0143-03

2011-08-20

國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2008ZX05045－005）。

周俊杰（1984-），男，2009年西南石油大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。

［編輯］ 蕭 雨