因子分析法在鉆關(guān)期產(chǎn)量變化特點(diǎn)及控制無(wú)效注水研究中的應(yīng)用

李作光 高瑩（大慶油田責(zé)任有限公司第四采油廠）

隨著井網(wǎng)密度的增大，鉆關(guān)井?dāng)?shù)不斷增加，影響產(chǎn)量必然逐漸增多，而不同的油井產(chǎn)量下降也不相同，這與油井自身發(fā)育情況、油水井的連通情況、油井所在井網(wǎng)、鉆關(guān)前水井注水情況等因素密切相關(guān)。針對(duì)以上因素進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降的主要影響因素，從而有針對(duì)性地對(duì)水井進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到鉆開(kāi)后油井平穩(wěn)恢復(fù)生產(chǎn)的目的。

1 鉆關(guān)期產(chǎn)量、含水變化的原因

根據(jù)注采平衡原理，隨著鉆關(guān)時(shí)間的延長(zhǎng)，地下虧空會(huì)日趨嚴(yán)重，地層壓力逐漸下降，造成產(chǎn)液量下降的趨勢(shì)[1]。根據(jù)鉆關(guān)的實(shí)際資料分析，累積影響產(chǎn)液量與累積影響注水量存在較好的相關(guān)性，即隨著累積影響注水量的增加，對(duì)日產(chǎn)液量的影響越大，見(jiàn)圖1。

圖1 某鉆關(guān)區(qū)累積影響注水量與累積影響產(chǎn)液量關(guān)系

水井鉆關(guān)后，缺少了注水補(bǔ)充能量，地層壓力隨之下降，生產(chǎn)壓差減小，導(dǎo)致產(chǎn)液量下降。同時(shí)井底流壓降低，生產(chǎn)壓差相對(duì)增大，導(dǎo)致油井含水呈下降趨勢(shì)，見(jiàn)圖2。

圖2 某鉆關(guān)區(qū)累積影響注水與含水率關(guān)系

2 鉆關(guān)期油井產(chǎn)量下降的地質(zhì)因素分析

鉆關(guān)期油井總體產(chǎn)液與含水呈下降趨勢(shì)，但各個(gè)單井受鉆關(guān)影響存在差異。去除掉地面因素外，從地質(zhì)因素分析導(dǎo)致這種差異的原因包括滲透率級(jí)差、有效厚度、井網(wǎng)、連通比例等方面。

2.1 滲透率級(jí)差與產(chǎn)量下降的關(guān)系

單個(gè)小層的滲透率并不能代表單井的平均滲透率，因此我們選用滲透率級(jí)差進(jìn)行分析。在理論情況下，單井的滲透率級(jí)差越大，說(shuō)明該井所在地層的層間非均質(zhì)性越強(qiáng)，反之，則說(shuō)明該井各小層滲透率相當(dāng)，生產(chǎn)情況也會(huì)比較均衡[2]。

不同滲透率級(jí)差的油井在鉆關(guān)期產(chǎn)量降幅不同，滲透率級(jí)差越小，油井產(chǎn)量降幅越大，反之，油井產(chǎn)量降幅很小，見(jiàn)圖3。

2.2 有效厚度與產(chǎn)量下降的關(guān)系

有效厚度代表油井自身的發(fā)育情況，厚度越大說(shuō)明自身發(fā)育情況越好，產(chǎn)能越高，鉆關(guān)后產(chǎn)量受影響越大，見(jiàn)圖4。

圖3 某鉆關(guān)區(qū)產(chǎn)液降幅與滲透率級(jí)差關(guān)系

圖4 某鉆關(guān)區(qū)產(chǎn)液降幅與有效厚度關(guān)系

2.3 單向連通比例與產(chǎn)量下降的關(guān)系

單向連通比例與產(chǎn)液降幅成較好的二次函數(shù)關(guān)系，即在達(dá)到頂點(diǎn)之前隨著單向連通比例的增大，產(chǎn)液降幅也越來(lái)越大，見(jiàn)圖5。

圖5 某鉆關(guān)區(qū)產(chǎn)液降幅與單向連通比例關(guān)系

2.4 井網(wǎng)與產(chǎn)量下降的關(guān)系

以某鉆關(guān)區(qū)為例，該開(kāi)發(fā)區(qū)塊共有4 套井網(wǎng)，分別為基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次井網(wǎng)、二次井網(wǎng)、三次井網(wǎng)，各井網(wǎng)開(kāi)發(fā)層系不同，鉆關(guān)期長(zhǎng)短也不同，鉆關(guān)后產(chǎn)量下降的速度與幅度都有差異?；A(chǔ)井網(wǎng)與一次井網(wǎng)的產(chǎn)量下降最快。不同鉆關(guān)期長(zhǎng)短與產(chǎn)液降幅的關(guān)系見(jiàn)圖6。

圖6 某鉆關(guān)區(qū)產(chǎn)液降幅與井網(wǎng)關(guān)系

基礎(chǔ)井網(wǎng)產(chǎn)液下降早于其他井網(wǎng)；鉆關(guān)5旬后曲線明顯上揚(yáng)，呈直線上升趨勢(shì)；鉆關(guān)10旬后曲線斜率變緩，下降速度減慢。

一次井網(wǎng)產(chǎn)液降幅較基礎(chǔ)井網(wǎng)低，下降速度較均勻，曲線基本為直線。

二次井網(wǎng)產(chǎn)液下降趨勢(shì)與一次井網(wǎng)基本一致，但幅度較小，鉆關(guān)9旬以后曲線斜率開(kāi)始變緩。

三次井網(wǎng)整體降幅小于18%，鉆關(guān)8旬后曲線斜率變緩，11旬以后基本穩(wěn)定。

3 因子分析法的應(yīng)用

因子分析法是通過(guò)對(duì)變量的相關(guān)系數(shù)矩陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，找出能控制所有變量的少數(shù)幾個(gè)隨機(jī)變量去描述多個(gè)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。

把該區(qū)塊滲透率級(jí)差、有效厚度、井網(wǎng)、單向連通比例、兩向連通比例、三向連通比例、產(chǎn)液降幅、含水降幅等作為8個(gè)變量進(jìn)行分析，得到各成分初始特征值，取特征值大于等于1的成分作為主成分進(jìn)行分析。

為了使載荷矩陣中系數(shù)向0-1之間分化，對(duì)初始因子載荷矩陣進(jìn)行方差最大旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)后建立因子模型，利用回歸法計(jì)算出因子得分系數(shù)。根據(jù)因子得分系數(shù)，建立因子得分函數(shù)。

按各公因子對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)計(jì)算如下綜合統(tǒng)計(jì)量：

F=0.375 5F1+0.268 4F2+0.183 8F3+0.172 3F4

根據(jù)總F 值的計(jì)算公式得到每口井的F 值，同時(shí)對(duì)因子分析結(jié)果進(jìn)行解釋：

1）不同F(xiàn) 值油井鉆關(guān)前后含水變化。該鉆關(guān)區(qū)內(nèi)共206口油井，其中F 值大于40的共104 口井，鉆關(guān)前后平均單井液量降幅為46.3%，含水下降2.45%；F 值介于16~40之間的共45口井，鉆關(guān)前后平均單井液量降幅為25.5% ，含水上升0.88%；F 值小于16的共57口井，鉆關(guān)前后平均單井液量降幅為26.1%，含水下降0.26%?？梢?jiàn)F 值大于40的油井在鉆關(guān)后含水變化較大，見(jiàn)表1。

2）不同F(xiàn) 值的含水變化趨勢(shì)。 F>40：鉆關(guān)6旬后含水明顯下降，鉆關(guān)影響18旬后含水開(kāi)始回升；16< F<40：鉆關(guān)4旬后含水有小幅度上升，11旬后趨于平穩(wěn)；F <16：鉆關(guān)后含水略有下降，整個(gè)鉆關(guān)期間含水比較平穩(wěn)，變化趨勢(shì)見(jiàn)圖7。

表1 不同F(xiàn) 值油井鉆關(guān)前后含水變化情況

圖7 不同F(xiàn) 值的含水變化趨勢(shì)

4 調(diào)整對(duì)策

根據(jù)對(duì)綜合得分的解釋，在鉆關(guān)恢復(fù)期為達(dá)到對(duì)油井產(chǎn)液或含水的有效控制，可以對(duì)控制單井的不同影響因素進(jìn)行調(diào)整，以保證鉆開(kāi)恢復(fù)期油井平穩(wěn)恢復(fù)生產(chǎn)，同時(shí)分析鉆關(guān)過(guò)程中液量與含水的變化規(guī)律，優(yōu)化調(diào)整鉆開(kāi)恢復(fù)注水方案。

例如：杏A 井，F(xiàn) 值為57.38，該井鉆關(guān)后呈現(xiàn)含水下降的趨勢(shì)，鉆開(kāi)后重點(diǎn)要控制含水回升速度。杏B 井為杏A 井的連通水井，通過(guò)對(duì)主要連通層位的限制及停注，達(dá)到控制杏A 井鉆開(kāi)后含水回升速度過(guò)快的目的。杏A 井含水由鉆關(guān)前93.4%下降到鉆關(guān)后最低值85.2%，鉆開(kāi)且水井調(diào)整后，該井含水上升緩慢，穩(wěn)定在87.5%左右。

針對(duì)不同F(xiàn) 值級(jí)別的油井，在該鉆關(guān)區(qū)內(nèi)優(yōu)化調(diào)整了34口注水井，調(diào)整方案見(jiàn)表2。

F 值大于40的104口采油井周圍調(diào)整了21口注水井，共33個(gè)層段，總水量降低280m3；F 值介于16與40之間的45口采油井周圍調(diào)整了6口井，共10個(gè)層段，總水量上升60m3；F 值小于16的57口采油井周圍調(diào)整了7口井，共8個(gè)層段，總水量上升95 m3，整個(gè)鉆關(guān)區(qū)總水量下降125 m3。

表2 鉆開(kāi)后恢復(fù)注水情況調(diào)整方案

通過(guò)鉆關(guān)全過(guò)程精細(xì)管理，全年鉆關(guān)少影響油量0.48×104t。

5 結(jié)論

鉆關(guān)期水井停注后，油井的產(chǎn)液與含水會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化，油井自身的發(fā)育情況、滲透率、所在井網(wǎng)、與水井連通程度等因素都會(huì)對(duì)油井產(chǎn)生不同的影響。將各個(gè)因素作為變量，利用因子分析的方法找到各因素之間的相關(guān)關(guān)系，從而判斷油井產(chǎn)量、含水等指標(biāo)的主要影響因素，在此基礎(chǔ)上對(duì)水井進(jìn)行預(yù)判調(diào)整，使油井能夠平穩(wěn)恢復(fù)生產(chǎn)。因子分析法要求數(shù)據(jù)量盡量大，才能確保分析結(jié)果更具規(guī)律性。

[1]蔣有錄,查明.石油天然氣地質(zhì)與勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005.

[2]金毓蓀,華慶,世遠(yuǎn),等.采油地質(zhì)工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.