三元復(fù)合驅(qū)影響因素研究和含水規(guī)律預(yù)測

蔣云燕，宋考平，周 哲，梁宇寧，夏麗華，劉柱

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司， 黑龍江 大慶 163318）

三元復(fù)合驅(qū)影響因素研究和含水規(guī)律預(yù)測

蔣云燕1，宋考平1，周 哲2，梁宇寧1，夏麗華1，劉柱1

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田有限責(zé)任公司， 黑龍江 大慶 163318）

三元復(fù)合驅(qū)是油田提高采收率的主要方式之一，但是三元復(fù)合驅(qū)的段塞參數(shù)哪些是影響采收率的重要因素，有待于進(jìn)一步研究。以北一區(qū)斷東西部試驗區(qū)為例，通過正交設(shè)計方法設(shè)計方案，進(jìn)行數(shù)值模擬計算，采用灰色關(guān)聯(lián)方法和多元回歸方法分析得出主段塞用量、聚合物濃度、表活劑濃度和副段塞用量、聚合物濃度為影響采收率的主要因素，并結(jié)合這些參數(shù)進(jìn)行含水規(guī)律預(yù)測，得到的含水規(guī)律預(yù)測公式精度較高，滿足現(xiàn)場需要。

三元復(fù)合驅(qū)；采收率；影響因素；含水率預(yù)測

三元復(fù)合驅(qū)作為一種高效提高采收率的三次采油方式，在油田得到了廣泛的應(yīng)用，關(guān)于三元復(fù)合驅(qū)影響因素的研究也較多，李華斌、吳文祥[1]、王克亮、廖廣志[2]、夏惠芬[3]等都在這方面展開了相應(yīng)的研究，但大多是針對于某個或某幾個段塞參數(shù)進(jìn)行影響因素分析，并沒有全面的進(jìn)行考慮，且沒有將其與含水率預(yù)測聯(lián)系起來進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文總結(jié)以往他人的研究，通過應(yīng)用正交設(shè)計方法確定實驗方案，采用灰色關(guān)聯(lián)法和多元回歸分析方法，找出在進(jìn)行三元復(fù)合驅(qū)時前置段塞、主段塞、副段塞和保護(hù)段塞的化學(xué)劑用量和濃度各參數(shù)對采收率的影響，兩種方法的結(jié)果可以進(jìn)行相互驗證，從而確定化學(xué)驅(qū)參數(shù)對采收率影響較大的參數(shù)，并確定這些主要影響參數(shù)與含水最低值和含水最低值對應(yīng)PV數(shù)的定量關(guān)系式，根據(jù)預(yù)測公式進(jìn)行含水率的預(yù)測[4]。這種方法也可以用于其他方面的研究，具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

1 理想模型的建立

在大慶油田實際地質(zhì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立單個井組的理想模型，研究不同段塞化學(xué)劑用量及濃度對采收率的影響。模型為五點法面積井網(wǎng)，網(wǎng)格為15×15×6，平面網(wǎng)格步長20 m，縱向網(wǎng)格步長為3、4，4，5、7、10 m；油藏埋深為850 m。單層滲透率分別為：159、465、532、486、638、790 md；空白水驅(qū)至90%后，開始三元復(fù)合驅(qū)模擬，至含水98%,見圖1和表1。

表1 基礎(chǔ)方案Table 1 Foundation scheme

圖1 理想模型三維示意圖Fig.1 the ideal model of 3D sketch

2 正交方案設(shè)計及計算

2.1 方案設(shè)計

正交試驗設(shè)計是用來研究多個因素和多水平的一種重要設(shè)計方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進(jìn)行整體設(shè)計，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點[5]。

主要考慮的參數(shù)為三元復(fù)合驅(qū)的前置段塞用量和聚合物溶液濃度，主段塞的用量、聚合物溶液濃度、堿濃度和表活劑濃度，副段塞用量、聚合物溶液濃度、堿濃度和表活劑濃度，保護(hù)段塞用量及聚合物溶液濃度。這12個參數(shù)作為數(shù)值模擬的12個因素，對每種因素設(shè)計3個水平進(jìn)行模擬，具體情況見表2。

2.2 具體模擬結(jié)果

按照上述正交設(shè)計參數(shù)水平值，進(jìn)行方案設(shè)計共設(shè)計方案數(shù)為27個，利用理想模型進(jìn)行各個方案的數(shù)值模擬，計算相應(yīng)的采收率，從而根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

表2 三元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)水平表Table 2 ASP combination flooding injection parameter

表3 三元注入方案預(yù)測結(jié)果Table 3 Prediction of ASP combination flooding scheme

3 數(shù)據(jù)分析處理

3.1 灰色關(guān)聯(lián)分析方法[6]

主要的步驟分為以下幾步：(1)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，消除在關(guān)聯(lián)度計算當(dāng)中舍入誤差和量綱造成的影響，同時也能避免了非等權(quán)情況的出現(xiàn)。(2)求絕對值。(3)找出所有自變量中的最大值與最小值，即兩極最大差和兩極最小差。(4)求關(guān)聯(lián)系數(shù)，關(guān)聯(lián)度則是求每個自變量關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值，其值越大說明該變量對因變量的影響越大。通過進(jìn)行這幾個步驟的計算，分別進(jìn)行了不同分辨系數(shù)下的關(guān)聯(lián)度分析和排序，具體結(jié)果見表4。

表4 不同分辨系數(shù)下的關(guān)聯(lián)度分析及排序Table 4 Correlation analysis and sorting under different resolution coefficient

通過表中計算的關(guān)聯(lián)程度，關(guān)聯(lián)度值較大的值是影響采收率的主要因素，同時也可以認(rèn)為是影響含水率等其他開發(fā)因素的主要原因。關(guān)聯(lián)度較大的參數(shù)主要有主段塞用量、聚合物濃度、表活劑濃度和副段塞用量、聚合物濃度。

3.2 多元回歸方法

通過數(shù)值模擬計算出的 27個模擬實驗的化學(xué)驅(qū)階段采出程度，并應(yīng)用多元回歸方法確定各因素與化學(xué)驅(qū)階段采出程度的關(guān)系式。這樣就可以簡單分析這些數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行回歸[7]，具體的回歸公式如下：

式中：x1～x12分別代表三元復(fù)合驅(qū)中12個影響參數(shù)。

通過比較上述公式中各參數(shù)前系數(shù)的絕對值，值較大的則對采出程度影響大。

通過采用灰色關(guān)聯(lián)法和多元回歸方法，對影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2種方法的結(jié)果基本相同，確定影響采收率的主要參數(shù)是主段塞用量、聚合物濃度、表活劑濃度和副段塞用量、聚合物濃度。

4 含水規(guī)律預(yù)測

通過上述方法優(yōu)選出來這幾個影響采收率的參數(shù)，同時這幾個參數(shù)可以作為影響含水率變化的參數(shù)，對含水規(guī)律的變化也具有影響作用，因此在進(jìn)行含水率預(yù)測時主要考慮這幾個參數(shù)的影響。

通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)大部分含水率變化都呈現(xiàn)出來典型的規(guī)律性，主要表現(xiàn)為“√”字型變化，并對現(xiàn)場實際含水率見效特征進(jìn)行分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)也有類似的規(guī)律，具體情況見圖2和圖3。

圖2 實際現(xiàn)場綜合含水率變化曲線（√型）Fig.2 Actual comprehensive water cut curve (√type)

圖3 數(shù)值模擬結(jié)果含水率變化曲線Fig.3 Water cut curve of numerical simulation

4.1 含水率預(yù)測公式

在正交設(shè)計數(shù)值模擬方案基礎(chǔ)上，確定出各特征點即含水最低值df、含水最低值對應(yīng)PV數(shù)dt、初始含水率w0f 與主段塞用量、聚合物濃度、表活劑濃度和副段塞用量、聚合物濃度5項參數(shù)的定量關(guān)系式。

4.1.1 含水率變化曲線

（1）含水見效正弦式遞減段：

（2）對數(shù)含水回升段：

式中： fw0— 初始含水率，%；

fd— 含水最低值，%；

td— 含水最低值對應(yīng)PV數(shù)。

4.1.2 特征點的求取

利用數(shù)值模擬方案的結(jié)果，進(jìn)行特征點的求取，得出如下的公式：

式中： fw0— 初始含水率，%；

η1— 主段塞聚合物濃度，mg/L；

η2— 副段塞聚合物濃度，mg/L；

ηs— 主段塞表活劑濃度，%；

V1— 主段塞用量，PV；

V2— 副段塞用量，PV。

4.2 公式驗證

目標(biāo)區(qū)塊的三元復(fù)合驅(qū)基本參數(shù)為三元主段塞用量為0.351 PV、聚合物濃度1 900 mg/L、表活劑濃度0.3%和副段塞用量0.285 PV、聚合物濃度2 500 mg/L，根據(jù)基本參數(shù)結(jié)合上述定量關(guān)系式，最終計算實驗區(qū)塊含水最低值 fd= 78.3，實際為fd= 79.9，預(yù)測平均含水率 fw= 96.5，實際平均含水率為fw= 97。實際含水率與預(yù)測含水率的平均相對誤差為0.52%。

5 結(jié) 論

（1）在模擬實際地質(zhì)情況下，利用理想模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究，通過正交設(shè)計方法進(jìn)行方案設(shè)計，利用灰色關(guān)聯(lián)法和多元回歸方法對模擬結(jié)果進(jìn)行處理，得出主段塞用量、聚合物濃度、表活劑濃度和副段塞用量、聚合物濃度這5項參數(shù)是影響采收率的主要因素。

（2）通過現(xiàn)場實際含水率變化和數(shù)值模擬的含水率曲線分析，發(fā)現(xiàn)大部分含水率曲線呈現(xiàn)“√”型，找出其中的規(guī)律，得出其含水率預(yù)測公式，并對公式進(jìn)行驗證，公式精度較高。

（3）實際的地質(zhì)情況遠(yuǎn)比這復(fù)雜，因此，在進(jìn)行影響因素分析和含水規(guī)律預(yù)測時，上述方法可以作為一個參考，實際情況還需進(jìn)行具體的分析。

［1］ 吳文祥，張棟，闞亮，郎麗媛．堿劑對復(fù)合驅(qū)油體系性能的優(yōu)化[J].斷塊油氣田，2013(06)：772-774．

［2］ 王克亮，付恬恬，王翠翠，明陽陽．三元復(fù)合體系在滲流過程中的乳化規(guī)律研究[J].油田化學(xué)，2013(01)：83-86．

［3］ 夏惠芬，楊秋月，張九然，馬文國．驅(qū)油用聚合物溶液彈性和黏性定量表征實驗研究[J].實驗技術(shù)與管理，2012(07)：29-31．

［4］ 王景翠．北一區(qū)斷東三元復(fù)合驅(qū)開發(fā)效果評價方法研究[D].大慶：東北石油大學(xué)，2013．

［5］ 周毅，徐柏齡．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的正交設(shè)計法研究[J].南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001(01)：72-78．

［6］ 周秀文．灰色關(guān)聯(lián)度的研究與應(yīng)用[D].長春：吉林大學(xué)，2007．

［7］ 廖豐，徐國盛，周連德，王威．利用多元回歸分析方法進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測——以白音查干凹陷達(dá)爾其油田為例[J].內(nèi)蒙古石油化工，2007(06)：119-122．

Research on Influence Factors of ASP Flooding and Predicting the Law of Water Cut

JIANG Yun-yan1，SONG Kao-ping1，ZHOU Zhe2，LIANG Yu-ning1，XIA Li-hua1，LIU Zhu1
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Daqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163318，China）

The alkali/surfactant/polymer (ASP) flooding is one of main methods of enhanced oil recovery, the ASP flooding slug parameters as main influence factors of the recovery need be further studied. In this paper, taking a test zone as an example, the scheme was designed by the method of orthogonal design, and numerical simulation calculation was carried out. By adopting the method of grey correlation and multiple regression analysis method, it is concluded that, the main slug dosage, polymer concentration, surfactant concentration and auxiliary slug dosage are the main factors influencing the recovery. Combined with the above parameters, water cut was predicted, and the prediction formula that can meet the needs of the scene was obtained.

ASP flooding; Recovery; Influencing factor; Predicting water-cut rate

TE 357

A

1671-0460（2015）08-1952-04

2015-06-09

蔣云燕（1991-），女，吉林和龍人，2013年畢業(yè)于長江大學(xué)石油工程專業(yè)，研究方向：油氣田開發(fā)及油藏數(shù)值模擬。E-mail：yunyan9626@sin.com。

宋考平（1962-），男，教授，工學(xué)博士，研究方向：油氣田開發(fā)工程理論與技術(shù)、油藏數(shù)值模擬、提高油氣采收率技術(shù)。E-mail：skp2001@sina.com。