水驅(qū)多層砂巖油田注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)方法研究

郭軍輝 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

水驅(qū)多層砂巖油田注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)方法研究

郭軍輝 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

針對(duì)喇薩杏油田油層多、非均質(zhì)性嚴(yán)重、開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、層系井網(wǎng)復(fù)雜的特點(diǎn)，以精細(xì)地質(zhì)研究成果和滲流理論為基礎(chǔ)，首先提出了一套油水井注采關(guān)系的自動(dòng)劃分方法，實(shí)現(xiàn)了多套層系不同開發(fā)階段油水井注采關(guān)系劃分的自動(dòng)化；其次研究形成了改進(jìn)的水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)方法，并提出了水驅(qū)控制程度構(gòu)成的概念，最終形成了水驅(qū)砂巖油田注采關(guān)系的自動(dòng)評(píng)價(jià)技術(shù)。提出的方法具有操作簡(jiǎn)便、實(shí)用、效率高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于水驅(qū)砂巖油田的注采關(guān)系評(píng)價(jià)和油層動(dòng)用狀況研究。通過喇薩杏油田11個(gè)水驅(qū)區(qū)塊的應(yīng)用，水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)精度達(dá)到98.6%，極好地滿足了油田需要。

砂巖油田；注采關(guān)系；水驅(qū)控制程度；動(dòng)用狀況；水驅(qū)

目前，喇薩杏油田已進(jìn)入“雙特高”開發(fā)階段，剩余油分布高度分散，識(shí)別難度大，各類油層動(dòng)用狀況各不相同，各套層系井網(wǎng)相互交錯(cuò)，油水井注采關(guān)系復(fù)雜。從成因上講，地質(zhì)條件是形成剩余油的客觀因素，而開發(fā)因素是形成剩余油的主觀因素，井網(wǎng)控制不住、注采不完善等注水波及不到的區(qū)域易形成剩余油富集，致使油層動(dòng)用程度低。研究分析井組的注水連通狀況及油層的水驅(qū)控制程度，是進(jìn)行油田開發(fā)動(dòng)態(tài)和油層動(dòng)用狀況分析的基礎(chǔ)。筆者立足于目前的水驅(qū)多層砂巖油田，針對(duì)喇薩杏油田油層多、非均質(zhì)性嚴(yán)重、開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、層系井網(wǎng)復(fù)雜的特點(diǎn)，考慮地質(zhì)和開發(fā)兩個(gè)方面的因素，以油藏滲流理論為基礎(chǔ)，研究提出了考慮多種因素、適用于多套井網(wǎng)的注采關(guān)系評(píng)價(jià)技術(shù)。

1 油水井注采關(guān)系的劃分

油水井注采關(guān)系劃分是油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的油水井注采關(guān)系的確定多是在經(jīng)過對(duì)動(dòng)靜態(tài)、測(cè)試、試井、井網(wǎng)形式等資料綜合分析的基礎(chǔ)上手工繪制給出的［1，2］。這種方法繁瑣、費(fèi)時(shí)，且受研究人員的個(gè)人因素影響較大。油水井注采關(guān)系劃分的另外一種方法，是通過流線數(shù)值模擬來確定。美國斯坦福大學(xué)研究提出的3DSL方法是一種快速的流線數(shù)值模擬方法［3～6］，該技術(shù)可直接顯示注水井與采油井間的注采關(guān)系，并快速給出泄油體積、油井分配因子、含油飽和度等信息。這種方法理論性雖強(qiáng)，但對(duì)模型要求高、計(jì)算費(fèi)時(shí)，不易進(jìn)行大規(guī)模推廣。

通過對(duì)傳統(tǒng)的油水井注采關(guān)系劃分的動(dòng)態(tài)分析方法和最新的3DSL方法的研究發(fā)現(xiàn)，注采關(guān)系劃分主要與油水井的距離、井位的空間分布、油層的非均質(zhì)性等有關(guān)，且各注采關(guān)系大多不相交（流線特性）。因此，本文提出了一種油水井注采關(guān)系的快速劃分方法，從而為油田動(dòng)用狀況的分析提供了研究基礎(chǔ)［7］。該方法的操作步驟如下：

步驟2 以采油井為中心，在一定范圍內(nèi)搜索與采油井有關(guān)的注水井，形成初始的油水井注采關(guān)系。

步驟3 根據(jù)油水井間的距離、井位的空間分布、油層非均質(zhì)性等對(duì)各油水井間的注采關(guān)系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，按評(píng)價(jià)結(jié)果刪除相交的注采關(guān)系。

步驟4 人機(jī)交互，對(duì)計(jì)算形成的油水井注采關(guān)系進(jìn)行必要的修正，得到最終的油水井注采關(guān)系成果。

上述方法在進(jìn)行油水井注采關(guān)系劃分時(shí)考慮了油層非均質(zhì)性、油水井空間分布等靜態(tài)信息，同時(shí)考慮了射補(bǔ)孔、生產(chǎn)情況等動(dòng)態(tài)信息，最大限度地保留油藏動(dòng)態(tài)分析的特性，同時(shí)又方便計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互還可以對(duì)計(jì)算機(jī)識(shí)別不清的注采關(guān)系進(jìn)行人工修改，保證了注采關(guān)系劃分的質(zhì)量。同時(shí)，在油水井注采關(guān)系的劃分過程中，還考慮了油水井措施、沉積微相、斷層遮擋等因素的影響。

1）油水井措施 油水井措施是直接影響油水井注采關(guān)系劃分結(jié)果的主要因素之一。在進(jìn)行射孔層位篩選時(shí)，首先應(yīng)該考慮油水井的措施：對(duì)于補(bǔ)孔層位，補(bǔ)孔以后注采關(guān)系劃分時(shí)應(yīng)考慮該層位；對(duì)于堵水層位，堵水之后注采關(guān)系劃分時(shí)應(yīng)剔除該井段。

2）沉積微相 在進(jìn)行注采關(guān)系劃分時(shí)，如果油水井連線上尖滅區(qū)的比例達(dá)到一定程度時(shí)，即認(rèn)為該油水井間不能形成有效注水，可以刪除該注采關(guān)系。另外，當(dāng)2條注采關(guān)系相交時(shí)，非均質(zhì)性強(qiáng)，或者是沉積微相發(fā)育不好的油水井間連通的可能性較低。

3）斷層遮擋 斷層遮擋對(duì)注采關(guān)系的影響主要是考慮斷層對(duì)注入水的封堵性，對(duì)于油水井連線與斷層相交的情況，可不考慮該注采關(guān)系。

2 水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)

水驅(qū)控制程度是油田開發(fā)中的一項(xiàng)重要參數(shù)，是指現(xiàn)有井網(wǎng)條件下與注水井連通的采油井射開有效厚度與井組內(nèi)采油井射開總有效厚度之比值［8］，它在一定程度上反映了注入水在油層中的宏觀波及狀況。主要受油藏或斷塊的復(fù)雜程度、儲(chǔ)層的非均質(zhì)性、注采井網(wǎng)完善程度的綜合影響，是進(jìn)行油藏動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一。

由于我國公共交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展，公路大中修養(yǎng)護(hù)工程逐漸引起大眾廣泛關(guān)注，通過不斷提升我國大中修養(yǎng)護(hù)水平，能夠更好的延長(zhǎng)公路使用時(shí)間，降低道路交通事故的發(fā)生次數(shù)與概率。目前我國公路大中修養(yǎng)護(hù)過程之中，仍然存在很多問題需要解決，本文主要研究公路大中修工程養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)。

在油田注水開發(fā)中，目前應(yīng)用較多的是根據(jù)油層連通狀況來確定當(dāng)前的水驅(qū)控制程度目標(biāo)值，但由于油層厚度連通百分?jǐn)?shù)隨著油田打井的增多，而變化較大，故其誤差也較大，因此水驅(qū)控制程度的確定較為困難。一般多用以下方法進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)算：

式中，Ew為水驅(qū)控制程度，%；h為與注水井連通的采油井射開有效厚度，m；Ho為井組內(nèi)采油井射開總有效厚度，m。

對(duì)于連通性好的油砂體，油水連通程度高，注水波及區(qū)域大。而對(duì)于體積小而分散性大的小油砂體油藏，注入水很難起到較大面積的波及作用。另一方面，對(duì)于相同地質(zhì)條件下，選擇正確的注水方式、合理的井網(wǎng)密度、合理的注采強(qiáng)度等，也能提高水驅(qū)控制程度。因此，油藏地質(zhì)條件和人為控制因素均是影響水驅(qū)控制程度大小的重要因素。通常在進(jìn)行水驅(qū)控制程度計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)時(shí)，多以采油井為中心分東、西、南、北4個(gè)方向進(jìn)行。當(dāng)2個(gè)注采關(guān)系間夾角很小，且位于2個(gè)象限時(shí)會(huì)引起統(tǒng)計(jì)誤差，致使一向受效井被誤判為二向或多向受效井。如圖1中的Prod1井和Prod2井為二向受效，但按傳統(tǒng)方法統(tǒng)計(jì)則為多向受效。

針對(duì)上述問題，提出如下以臨界角為依據(jù)的水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)方法：

1）計(jì)算采油井周圍所有連通注水井與x正方向的夾角，并對(duì)其進(jìn)行排序。

圖1 喇薩杏油田某單元局部注采關(guān)系

2）從角度最小的連通關(guān)系開始統(tǒng)計(jì)，如果第n個(gè)與第n＋1個(gè)連通關(guān)系間的夾角大于臨界角（90°），則從第n＋1個(gè)連通關(guān)系開始統(tǒng)計(jì)；如果所有的連通關(guān)系間的夾角都小于臨界角，且連通關(guān)系個(gè)數(shù)大于1，則為多向連通。

3）從第n＋1個(gè)連通關(guān)系開始，計(jì)受效方向數(shù)為1；當(dāng)?shù)趍（m＞n＋1）個(gè)與第n＋1個(gè)連通關(guān)系間的夾角大于臨界角時(shí)，連通方向計(jì)為2；以此類推，直到包含所有連通關(guān)系。

4）搜索完畢，統(tǒng)計(jì)注采關(guān)系連通的方向個(gè)數(shù)。

3 水驅(qū)控制程度構(gòu)成

水驅(qū)控制程度是反映水驅(qū)開發(fā)油田地質(zhì)儲(chǔ)量控制程度的主要指標(biāo)之一。但是，僅統(tǒng)計(jì)油井的受效方向并不能全面反映油田的水驅(qū)開發(fā)效果，尤其是當(dāng)2個(gè)區(qū)塊或井組水驅(qū)控制程度接近時(shí)不能進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。為此，提出了水驅(qū)控制程度構(gòu)成的概念，以按井網(wǎng)類型的水驅(qū)控制程度構(gòu)成為例，其概念為：與采油井連通的各套井網(wǎng)注水井射開有效厚度之和與井組內(nèi)與采油井連通的注水井射開總有效厚度之比。用公式表示為：

式中，為水驅(qū)控制程度構(gòu)成，%；hw為與采油井連通的各套井網(wǎng)注水井射開有效厚度之和，m；Hw為與采油井連通的注水井射開總有效厚度，m。

按照對(duì)應(yīng)的采油井的受效方向數(shù)，水驅(qū)控制程度構(gòu)成也分為一向、二向及多向受效3類。需要指出的是，由于一口注水井可能給多口采油井注水，統(tǒng)計(jì)過程中注水井的厚度可能需要累加多次。具體的統(tǒng)計(jì)方法為：①統(tǒng)計(jì)各采油井的受效方向數(shù)；②分類統(tǒng)計(jì)與采油井連通的注水井的射開有效厚度；③統(tǒng)計(jì)與采油井連通的注水井射開總有效厚度，并計(jì)算分類的水驅(qū)控制程度構(gòu)成。

4 應(yīng)用效果分析

以上述注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，編制了相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算方法的系統(tǒng)化和自動(dòng)化。截止目前，共進(jìn)行了11個(gè)區(qū)塊、4500口井的注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)。從典型區(qū)塊7個(gè)單元水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)結(jié)果與傳統(tǒng)人工方法的對(duì)比來看（表1，新方法指注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)方法），誤差井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的1.42%，能夠滿足油田生產(chǎn)的需求。

表1 受效井?dāng)?shù)及誤差對(duì)比

從實(shí)際應(yīng)用效果來看，筆者提出的注采關(guān)系定量評(píng)價(jià)方法能夠較好地滿足特高含水期油田開發(fā)動(dòng)態(tài)和油層動(dòng)用狀況分析的需要。圖2是用本文所述方法分析得到的喇薩杏油田某區(qū)塊2個(gè)單元的注采關(guān)系劃分成果。該區(qū)塊以反九點(diǎn)面積井網(wǎng)為主，油水井?dāng)?shù)比高達(dá)2.1，雖然經(jīng)過2次加密調(diào)整，但各類砂體仍存在注采不完善區(qū)域，即存在補(bǔ)孔潛力。預(yù)計(jì)全部補(bǔ)開后水驅(qū)控制程度可提高7個(gè)百分點(diǎn)，多向連通比例可增加近20個(gè)百分點(diǎn)。

同時(shí)，筆者提出的方法還能夠精細(xì)給出水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表2、3是喇薩杏油田某區(qū)塊的水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從按厚度統(tǒng)計(jì)的結(jié)果看，大于1m的厚層水驅(qū)控制程度最高，為90.5%；但多向受效比例偏低，僅為23.9%。從不同沉積微相油層的水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)結(jié)果也可得出類似結(jié)論，即表外儲(chǔ)層連通關(guān)系較差；河道砂、主體席狀砂、非主體席狀砂注采關(guān)系相對(duì)較完善；另外，河道砂多向受效比例僅為25.0%，一向受效比例則達(dá)到了45.1%，因此提高厚層（河道砂）多向受效程度是今后水驅(qū)挖潛的方向之一

圖2 喇薩杏油田2個(gè)單元注采關(guān)系劃分成果

表2 喇薩杏油田某區(qū)塊水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)（按厚度）

表3 喇薩杏油田某區(qū)塊水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)（按沉積微相）

5 結(jié) 論

1）提出了一種快速的油水井注采關(guān)系劃分方法，考慮了油層非均質(zhì)性、油水井空間分布、沉積微相、斷層遮擋等靜態(tài)信息和射孔、補(bǔ)孔、生產(chǎn)情況等動(dòng)態(tài)信息，最大限度地保留油藏動(dòng)態(tài)分析的特性，且具有操作簡(jiǎn)便、實(shí)用、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

2）改進(jìn)的水驅(qū)控制程度方法克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果精度達(dá)到98.6%；水驅(qū)控制程度構(gòu)成比例的統(tǒng)計(jì)可以提供不同井網(wǎng)類型、不同沉積微相油水井間的注采完善情況，能夠較好地滿足水驅(qū)油田精細(xì)挖潛的需要。

3）提出的方法較好地解決了注水開發(fā)油田油水井注采關(guān)系自動(dòng)評(píng)價(jià)、井網(wǎng)完善程度分析、水驅(qū)控制程度統(tǒng)計(jì)等問題，對(duì)高含水期油田動(dòng)用狀況分析及分層改造措施的制定具有一定的指導(dǎo)作用。

［1］楊昱杰，曲艷玲，劉蕊.水驅(qū)砂巖油田小層注采關(guān)系分析方法和應(yīng)用效果［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2008，26（7）：30～33.

［2］沈長(zhǎng)志，李和全，楊俊華.注采動(dòng)態(tài)連通關(guān)系的確定方法［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1994，13（2）：42～45.

［3］Marco R T.Streamline Simulation［A］.6th International Forum on Reservoir Simulation［C］.Germany：2001－09－03～07.

［4］Marco R T.Streamline Simulation［A］.7th International Forum on Reservoir Simulation［C］.Germany：2003－06－23～27.

［5］金佩強(qiáng).應(yīng)用流線模擬方法提高注水井的注水效率［J］.國外油田工程，2007，23（3）：17～19.

［6］侯建鋒，姜瑞忠，王海江，等.定量表征單砂體注采關(guān)系的流線方法［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14（3）：97～100.

［7］Du Q L，Zhu L H，Guo J H，etal.A quick－and－novel method in evaluating the producing performance of single－layer in the multilayered sandstone oilfield［J］.SPE131482，2010.

［8］SY／T 6219－1996，油田開發(fā)水平分級(jí)［S］.

［編輯］ 蕭 雨

132 Evaluation of Injection－production Relation of Multilayer Sandstone Oilfields

GUO Jun－h(huán)ui

（Authors Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Daqing Oilfield Company Ltd，CNPC，Daqing163712，Heilongjiang，China）

In consideration of the characteristics of multi－layers，serious heterogeneity，long time of development and complex well pattern，based on fine geologic research result and the percolation theory，a set of methods were proposed for automatically dividing the injection－production relation，and automatic division of the injection－production relation of different stratum series at different development stages was realized.An improved waterflooding controlled statistic method was created，and a concept of waterflooding control level was proposed，by which an automatic evaluating technique for waterflooded sandstone oilfield was established.The method is easy operation，practical and high efficiency and it can be deployed widely for evaluating the injection－production relation and the reservoir performance of waterflooded sandstone oilfields.It is used in 11waterflooded blocks of Lasaxing Oilfield with the accuracy of waterflooding controlled level of 98.6%.It could satisfy the field requirements.

sandstone field；injection－production relation；controlling level of waterflooding；producing performance；waterflooding

book=65,ebook=65

TE357.6

A

1000－9752（2012）07－0132－04

2012－02－12

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05010－002）。

郭軍輝（1981－），男，2006年大慶石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事油藏工程和剩余油研究工作。