模糊綜合評(píng)判法在層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井中的應(yīng)用

王濤，張雪力，徐景亮，李翔，李敬松

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模糊綜合評(píng)判法在層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井中的應(yīng)用

王濤1，張雪力2*，徐景亮1，李翔1，李敬松1

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300450；2. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東省青島市 266580)

油田后期近井地帶污染嚴(yán)重、優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育明顯。層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)技術(shù)集調(diào)驅(qū)、解堵于一體，可以很好地解決這些問(wèn)題。該技術(shù)的關(guān)鍵在于調(diào)驅(qū)井的選擇。本文從影響調(diào)驅(qū)選井的靜態(tài)指標(biāo)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)出發(fā)，建立選井決策的層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用隸屬函數(shù)對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化，計(jì)算出各選井決策指標(biāo)的綜合評(píng)判因子，從而確定調(diào)驅(qū)井的適宜順序。油田應(yīng)用結(jié)果表明：該方法實(shí)現(xiàn)了定性和定量分析的結(jié)合，消除了選井決策對(duì)主觀認(rèn)識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)分依賴，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)；選井；決策指標(biāo)；模糊層次分析法；綜合評(píng)判因子

引言

強(qiáng)注強(qiáng)采的生產(chǎn)模式使油田進(jìn)入中高含水期后，地層中逐漸形成水流優(yōu)勢(shì)通道[1-2]，導(dǎo)致注入流體驅(qū)替低效、無(wú)效水循環(huán)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。同時(shí)，由于生產(chǎn)工藝和注入水水質(zhì)的影響，極易造成近井地帶的堵塞，加劇注水困難、采收率低等問(wèn)題[3-4]。層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)技術(shù)是通過(guò)向地層中注入生氣劑與釋氣劑反應(yīng)，生成CO2泡沫體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層的封堵，同時(shí)由于釋氣劑顯酸性，在實(shí)際調(diào)驅(qū)作業(yè)時(shí)往往注入過(guò)量釋氣劑，從而在調(diào)驅(qū)的基礎(chǔ)上又加上了酸化解堵的功能，可以很好的調(diào)和“堵”和“解堵”的矛盾[15]。雖然目前針對(duì)調(diào)剖調(diào)驅(qū)的措施井選擇積累了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒[5-7]，但由于層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)需要考慮酸化的特點(diǎn)，因此不能照搬原有的調(diào)驅(qū)選井做法，需要開(kāi)展層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井決策方法的研究。

目前調(diào)驅(qū)選井常用的決策方法是PI決策[5-7]，分析井口壓力降落，考慮因素單一，決策結(jié)果往往誤差較大。因此，本文綜合考慮注水井的靜態(tài)指標(biāo)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，通過(guò)對(duì)多因素、多指標(biāo)的分析，提高調(diào)驅(qū)決策的準(zhǔn)確性。但對(duì)于多因素的問(wèn)題，并不能簡(jiǎn)單的用一個(gè)分?jǐn)?shù)來(lái)加以評(píng)價(jià)，例如：有效厚度高到什么程度適宜調(diào)驅(qū)，顯然，對(duì)于同一評(píng)價(jià)因素，不同的人會(huì)得出不同的評(píng)價(jià)結(jié)果，這時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果，不再是一個(gè)確定的數(shù)，而是一個(gè)用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)的模糊概念。因此，本文應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與調(diào)驅(qū)相關(guān)的各個(gè)因素，從而對(duì)其所做的綜合評(píng)價(jià)。

1 層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井決策指標(biāo)層次體系建立

考慮到層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)工藝調(diào)堵及近井地帶解除污染兩方面功能，因此本文在常規(guī)調(diào)驅(qū)選井的基礎(chǔ)上對(duì)指標(biāo)集進(jìn)行改進(jìn)，增加能夠反映地層污染程度的指標(biāo)：地層污染狀況和地層污染類型。除此之外，增加影響層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)作用有效程度的指標(biāo)：地層水礦化度和地層鈣質(zhì)含量，使建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系更符合層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)工藝特點(diǎn)。表1為層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。

表1 層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井指標(biāo)體系

（1）靜態(tài)指標(biāo)

有效厚度：厚油層由于注入水的長(zhǎng)期沖刷，很容易形成水流優(yōu)勢(shì)通道。除此之外，在正韻律地層的頂部以及反韻律地層的底部，容易形成剩余油富集。因此，有效厚度越大，就越需要調(diào)驅(qū)。

平均滲透率：儲(chǔ)層的平均滲透率越大，水流沖刷作用明顯，容易形成水流優(yōu)勢(shì)通道，就越需要調(diào)驅(qū)[16]。

滲透率變異系數(shù)：地層的滲透率差異越大，水驅(qū)就越不均勻，就越需要調(diào)驅(qū)。目前常采用洛倫茲曲線法計(jì)算滲透率變異系數(shù)，滲透率變異系數(shù)越大，越需要調(diào)驅(qū)。

連通程度：連通程度表征著注水井與采油井間對(duì)應(yīng)程度，只有與對(duì)應(yīng)油井連通性好的注入井調(diào)驅(qū)時(shí)才能將剩余油充分地從油井產(chǎn)出，連通程度越大，就越需要調(diào)驅(qū)。

地層水礦化度：層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)作用主要是通過(guò)CO2泡沫體系實(shí)現(xiàn)對(duì)高滲透層的封堵，而泡沫體系的穩(wěn)定與否決定著調(diào)驅(qū)作業(yè)是否成功。實(shí)驗(yàn)表明：地層水礦化度會(huì)影響泡沫體系的穩(wěn)定，越高的地層水礦化度條件下，越不利于調(diào)驅(qū)[8]。

地層鈣質(zhì)含量：儲(chǔ)層中鈣質(zhì)含量越高，能夠與釋氣劑中的氫離子直接接觸的反應(yīng)物就越多，從而加快反應(yīng)速度，提高反應(yīng)規(guī)模。

（2）生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)

注水強(qiáng)度：注水強(qiáng)度越大，注水井單位厚度的吸水量越大，就越需要調(diào)驅(qū)。

油層動(dòng)用程度：指油層產(chǎn)油或產(chǎn)液厚度與油層射開(kāi)總厚度之比。選擇對(duì)應(yīng)油井油層動(dòng)用程度差的注入井進(jìn)行調(diào)驅(qū)，調(diào)驅(qū)后的增油潛力才較大。

采出程度與含水關(guān)系：當(dāng)注采井組的采出程度比較低而含水率及含水上升率都比較高時(shí)，該注采井組內(nèi)在注采井間存在嚴(yán)重非均質(zhì)的可能性較大。井組的實(shí)際含水率與其采出程度對(duì)應(yīng)下的理論含水率值的差值越大，越應(yīng)該實(shí)施調(diào)驅(qū)。

油井出砂程度：油井出砂量越大，儲(chǔ)層被沖刷得越嚴(yán)重，注入水大量無(wú)效循環(huán)，因此就越需要調(diào)驅(qū)。

地層污染狀況：由于釋氣劑可以有效的改善地層的污染狀況，因此對(duì)于地層污染狀況越嚴(yán)重的地層，越需要進(jìn)行調(diào)驅(qū)。地層污染狀況使用調(diào)驅(qū)前視吸水指數(shù)的降低程度進(jìn)行表征。

地層污染類型：實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于不同的地層污染類型，使用釋氣劑進(jìn)行解堵的有效程度也不相同。對(duì)于無(wú)機(jī)物堵塞嚴(yán)重的注水井，釋氣劑解堵效果越好。

（3）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料

吸水剖面異常程度：吸水剖面能反映注入井單層吸水狀況的差異，定義吸水百分?jǐn)?shù)變異系數(shù)，利用洛倫茲曲線求解吸水百分?jǐn)?shù)變異系數(shù)，吸水百分?jǐn)?shù)變異系數(shù)較大的井就越需要調(diào)驅(qū)。

PI值：PI值是井口測(cè)得壓力的平均值，PI值越小，地層系數(shù)越大，所以選擇調(diào)驅(qū)的井點(diǎn)時(shí)就應(yīng)該選擇那些PI值較小的井。

2 層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井決策綜合評(píng)判因子確定

（1）指標(biāo)歸一化處理

不同評(píng)價(jià)指標(biāo)往往具有不同的量綱和量綱單位，會(huì)影響數(shù)據(jù)分析，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，使各指標(biāo)處于同一數(shù)量級(jí)，從而可以進(jìn)行綜合對(duì)比評(píng)價(jià)。采用離差標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行定量化[11]，使結(jié)果值映射到[0-1]之間。對(duì)于指標(biāo)越大越需要調(diào)驅(qū)的指標(biāo)(例如滲透率變異系數(shù))采用簡(jiǎn)化的升半梯形函數(shù)式(1)；對(duì)于指標(biāo)越小越需要調(diào)驅(qū)的指標(biāo)采用降半梯形函數(shù)式(2)。

(2)

（2）權(quán)重的確定

表2 層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井指標(biāo)權(quán)重

本文采用模糊層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重[12-14]。模糊層次分析法是以定性和定量相結(jié)合地方式處理各種評(píng)價(jià)因素的特點(diǎn)，可以把人的主觀判斷過(guò)程數(shù)學(xué)化、思維化，以便使決策依據(jù)易于被人接受。本文采用利用標(biāo)度法確定模糊一致矩陣，首先確定靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)集的權(quán)重，之后又分別計(jì)算指標(biāo)集內(nèi)的各指標(biāo)的二級(jí)權(quán)重，從而確定各指標(biāo)的最終權(quán)重，確定權(quán)重結(jié)果如表2所示。

（3）綜合評(píng)判因子的確定

計(jì)算各指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)因子：

由于存在某個(gè)指標(biāo)資料不完整或者無(wú)法使用的情況，因此考慮使用變權(quán)的決策方法[15-16]，將該指標(biāo)的權(quán)重值置為0，對(duì)其他指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行重新歸一化，從而達(dá)到了改變指標(biāo)的絕對(duì)性，但是指標(biāo)的相對(duì)性沒(méi)有改變的目的。這樣仍然可以利用其余指標(biāo)來(lái)進(jìn)行層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)的選井決策。

3 礦場(chǎng)應(yīng)用

以海上某油田為例，目前該油田處于中高含水開(kāi)發(fā)階段，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中逐步暴露出水驅(qū)動(dòng)用差、層間干擾大、水流優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育明顯等一系列問(wèn)題，使得油田開(kāi)發(fā)效果變差。為解決目前油田存在問(wèn)題，決定采取層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)措施。首先對(duì)該區(qū)塊進(jìn)行了選井調(diào)驅(qū)，決策出的適合調(diào)驅(qū)的注水井經(jīng)過(guò)調(diào)驅(qū)后吸水剖面更加均勻，原先不吸水的層被有效的啟動(dòng)，同時(shí)各采油井起到了較為明顯的增油效果。以該油田A井組為例，由圖1可以看出調(diào)驅(qū)后對(duì)原本未動(dòng)用層的啟動(dòng)效果明顯，對(duì)高滲透層的封堵效果較好，而對(duì)應(yīng)受效油井調(diào)驅(qū)后增油約0.48萬(wàn)方，含水率平均降低約七個(gè)百分點(diǎn)，層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)作用明顯。

圖1 A井組調(diào)驅(qū)前后吸水剖面對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

（1）提出了一種適用于層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)的選井決策方法；

（2）從靜態(tài)指標(biāo)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)角度選取并建立了層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井決策的層次指標(biāo)體系；

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明本文方法實(shí)現(xiàn)了層內(nèi)生成CO2調(diào)驅(qū)選井的高效決策，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 楊勇．正韻律厚油層優(yōu)勢(shì)滲流通道的形成條件與時(shí)機(jī)[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2008，15(3)：105-107．

[2] 劉玉章，熊春明，羅健輝，等．高含水油田深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)研究[J]．油田化學(xué)，2006，23(3)：248-251．

[3] 徐景亮，林濤，竺彪．層內(nèi)生成二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在綏中36-1油田的嘗試[J]．海洋石油，2012，32(3)：77-80．

[4] 于九政，劉易非，唐長(zhǎng)久，等.對(duì)儲(chǔ)層大孔道識(shí)別方法的再認(rèn)識(shí)與構(gòu)想[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2009，16(3)：34-37．

[5] 由慶，于海洋，王業(yè)飛，等．國(guó)內(nèi)油田深部調(diào)剖技術(shù)的研究進(jìn)展[J]．?dāng)鄩K油氣田，2009，16(4)：68-71．

[6] 馮其紅，袁士義，韓冬．可動(dòng)凝膠深部調(diào)驅(qū)候選井篩選方法研究[J]．石油天然氣學(xué)報(bào)，2006，28(3)：363-365．

[7] 馮其紅，尹文軍．區(qū)塊整體調(diào)剖篩選方法研究[J]．石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，23(5)：35-41．

[8] 李賓飛．氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)技術(shù)及其適應(yīng)性研究[D]．中國(guó)石油大學(xué)，2007．

[9] 馮其紅，王樹(shù)義．模糊數(shù)學(xué)在區(qū)塊整體調(diào)剖選井中的應(yīng)用[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，1998，25(3)：76-79．

[10] 劉秀婷，楊軍，楊戟，等．用新模型綜合評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)效果的探討[J]．?dāng)鄩K油氣田，2006，13(3)：30-33．

[11] 張崇剛．模糊層次評(píng)價(jià)法在海南3斷塊的應(yīng)用[J]．特種油氣藏，2009，16(6)：52-55．

[12] 閆文周，顧連勝．熵權(quán)決策法在工程評(píng)標(biāo)中的應(yīng)用[J]．西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，36(1)：98-100．

[13] 馮其紅，王樹(shù)義，吳妍，等．變權(quán)方法在區(qū)塊整體調(diào)剖模糊選井中的應(yīng)用[J]．石油大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)，2002，26(4)：45-47．

[14] 房靈太，陳月明，閆軍，等．基于變權(quán)的模糊層次分析法在低滲油藏調(diào)剖選井中的應(yīng)用[J]．特種油氣藏，2007，14(3)：81-84．

[15] 楊德華．自生泡沫體系驅(qū)油研究[J]．石油化工應(yīng)用，2016，35(8)：154-156．

[16] 胡渤.不同滲透率和孔喉?xiàng)l件下泡沫流體的特性及調(diào)驅(qū)機(jī)理[J]．石油化工應(yīng)用，2016，23(4)：70-75．

The Well Selection of In-Situ Generation of Carbon Dioxide EOR by Fuzzy Comprehensive Judgment Method

Wang Tao1，Zhang Xueli2*，Xu Jingliang1，Li Xiang1，Li Jingsong1

(1. China Oilfield Services Limited, Tianjin, 300450;2. China College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, 266580)

In-situ generation of carbon dioxide profile control flooding in stratums is a new type oftechnology in profile control and flooding. It implements blocking removal and profile control flooding, which in turn alleviates serious pollution and the obvious development of dominant channels in oil field. In this paper, the evaluation index system of well selecting decision is established according to static index, performance index and dynamic monitoring index. Various indices are normalized through membership function and the comprehensive evaluation factors of each index are calculated, from witch,the most appropriate flooding well can be selected. The application to oilfields shows that this method realized the combination of qualitative and quantitative analysis, which eliminates the excessive reliance on the subjective understanding and field experience. Consequently, the value of the paper is high from the application viewpoint.

in-situ generation of carbon dioxide; well selection; determine indexes; fuzzy analytical hierarchy process; comprehensive evaluation factors

1672-9129(2016)02-0056-03

TE357

A

2016-09-14；

2016-09-28。

大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)－海上稠油熱采新技術(shù)（2011ZX05024）。

王濤(1983-)，男，山東濰坊，工程師，碩士，主要研究方向：油藏工程、數(shù)值模擬；張雪力(1992-)，男，河北保定，碩士，主要研究方向：油藏工程、數(shù)值模擬；徐景亮(1982-)，男，遼寧鐵嶺，工程師，碩士，主要研究方向：油藏工程；李翔(1978-)，男，四川廣安，高級(jí)工程師，博士，主要研究方向：油藏工程；李敬松(1966-)，男，天津，高級(jí)工程師，博士，主要研究方向：油藏工程、熱力采油。

(*通信作者電子郵箱798856900@qq.com)