注水井層段合理注水量計(jì)算方法研究

劉瑩瑩　單高軍

(1. 大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠(chǎng)第三油礦， 黑龍江 大慶 163001；2. 大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院， 黑龍江 大慶 163001)

?

注水井層段合理注水量計(jì)算方法研究

劉瑩瑩1單高軍2

(1. 大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠(chǎng)第三油礦， 黑龍江 大慶 163001；2. 大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院， 黑龍江 大慶 163001)

大慶長(zhǎng)垣油田近幾年注水井層段細(xì)分力度加大，平均單井層段數(shù)在5段以上，層段間油層性質(zhì)差異大，層段注水量的確定成為難題。以水驅(qū)精細(xì)挖潛示范區(qū)為研究對(duì)象，利用灰色關(guān)聯(lián)及聚類(lèi)分析研究了層段注水量與影響因素的相關(guān)性，利用多元回歸建立了層段注水量與主要影響因素之間的函數(shù)關(guān)系，提出更為簡(jiǎn)便合理的層段注水量計(jì)算方法。

注水井； 層段注水量； 注水效率； 灰色關(guān)聯(lián)； 多元回歸

特高含水期是水驅(qū)開(kāi)發(fā)的重要階段，20%的可采儲(chǔ)量在這一階段采出。隨著優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量逐年轉(zhuǎn)移到三次采油階段，可采儲(chǔ)量水平逐漸下降，剩余油分布區(qū)變得零亂分散，水驅(qū)開(kāi)發(fā)控含水和控遞減的難度加大。傳統(tǒng)的注水量?jī)?yōu)化研究往往針對(duì)整個(gè)油田或區(qū)塊進(jìn)行分析，相關(guān)理論較成熟[1-5]。具體針對(duì)井組和層段的注水量?jī)?yōu)化研究理論尚不完善，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面的研究非常有限。Heffer等人將kalman濾波技術(shù)引入到注水效果判斷中，建立了用于判斷油水井間關(guān)聯(lián)性的kalman濾波初始模型，通過(guò)模型計(jì)算繪出油水井關(guān)聯(lián)系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，由注水量與產(chǎn)液量的關(guān)聯(lián)系數(shù)判斷注水是否見(jiàn)效[6]。Alejandro等人通過(guò)嶺回歸法降低了多元線(xiàn)性回歸中的參數(shù)估計(jì)誤差，得出了相對(duì)準(zhǔn)確的回歸系數(shù)，對(duì)利用多元線(xiàn)性回歸系數(shù)解釋油水井間關(guān)聯(lián)程度具有重要意義[7]。尹洪軍等人采用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定出影響劈分系數(shù)的主要因素及其在劈分系數(shù)中所占的權(quán)重，實(shí)現(xiàn)了劈分系數(shù)各影響因素之間的定量化對(duì)比，確定了注水井分層注水量公式[8]。李玲等人提出，以水驅(qū)油田注水井井組為研究單元，采用多元回歸方法來(lái)確定注水井井組配注量[9]。這些現(xiàn)有研究多側(cè)重于油水井間關(guān)聯(lián)性和劈分系數(shù)分析，而關(guān)于層段合理注水量的研究較少。

本次研究將以水驅(qū)精細(xì)挖潛示范區(qū)為研究對(duì)象，根據(jù)油水井開(kāi)發(fā)指標(biāo)來(lái)優(yōu)選合理注水井，并通過(guò)灰色綜合關(guān)聯(lián)度、聚類(lèi)分析及多元回歸建立層段合理注水量的計(jì)算模型。

1　合理注水井優(yōu)選

根據(jù)油井和水井開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)，優(yōu)選示范區(qū)合理注水井。將非措施油井按照開(kāi)發(fā)效果從優(yōu)到差依次分為4類(lèi)，分別為I類(lèi)、II類(lèi)、III類(lèi)、IV類(lèi)。分類(lèi)的方法有2種：(1)依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)如單位厚度日產(chǎn)油量、單位產(chǎn)油量含水上升量等進(jìn)行分類(lèi)；(2)以NDG區(qū)塊(普通區(qū)塊)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，每類(lèi)油井占總油井?dāng)?shù)比例為25%左右，確定指標(biāo)分類(lèi)界限。根據(jù)確定的指標(biāo)界限優(yōu)選出BDG區(qū)塊(示范區(qū))效果較好的123口Ⅰ類(lèi)油井。圖1所示為BDG區(qū)塊油井效果評(píng)價(jià)示意圖。Ⅰ類(lèi)油井每百?lài)嵁a(chǎn)油量含水下降0.09%，日均單位厚度產(chǎn)油0.308 t。

圖1　BDG區(qū)塊油井效果評(píng)價(jià)示意圖

根據(jù)油水井連通關(guān)系，確定與Ⅰ類(lèi)油井連通的水井(由自行研發(fā)的PREP軟件計(jì)算給出)；通過(guò)注水效果指標(biāo)評(píng)價(jià)，優(yōu)選出45口合理注水井(見(jiàn)圖2)。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括平均吸水層數(shù)比例、平均吸水厚度比例。

圖2　BDG區(qū)塊合理注水井優(yōu)選示意圖

2　合理注水層段優(yōu)選

2.1層段注水效率計(jì)算

為了定量表征層段注水效果，定義單位注水量驅(qū)替出的原油體積，提出了注水效率計(jì)算公式：

(1)

式中：ηw—— 層段注水效率，無(wú)因次；qwn—— 層段所連通的第n口油井注水量，m3；

qon——qwn對(duì)應(yīng)的驅(qū)出原油量，m3。

統(tǒng)計(jì)45口注水井共245個(gè)層段的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用自行研發(fā)的PREP軟件(2.0版)計(jì)算出各層段注水量在各個(gè)連通油井方向上的分水量及產(chǎn)油量，進(jìn)而計(jì)算出所有層段的注水效率。根據(jù)區(qū)塊含水率水平將層段注水效率分為3類(lèi)，并給出對(duì)應(yīng)的層段注水合理調(diào)整方案(表1)。

表1　注水效率分級(jí)評(píng)價(jià)及注水調(diào)整方案

2.2合理注水層段優(yōu)選過(guò)程

將實(shí)際已發(fā)生的歷史方案和根據(jù)注水效率給出的合理調(diào)整方案進(jìn)行對(duì)比。若結(jié)果一致，說(shuō)明歷史方案合理，則該層段是合理注水層段；若不一致，則說(shuō)明歷史方案不合理，則該層段不是合理注水層段。依據(jù)此方法優(yōu)選出合理注水層段176段，優(yōu)選過(guò)程如表2所示。

表2　合理注水層段優(yōu)選過(guò)程

3　灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算及影響因素分析

3.1灰色綜合關(guān)聯(lián)度計(jì)算

灰色綜合關(guān)聯(lián)度將灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度和灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度聯(lián)系到一起，既能體現(xiàn)2組序列折線(xiàn)的相似程度，又能反映2組序列相對(duì)于起點(diǎn)的變化速率的接近程度。通過(guò)式(2)計(jì)算關(guān)聯(lián)度：

ρ0i=θε0i+(1-0)r0i，i=1，2，3，…

(2)

式中：ρ0i—— 序列X0、Xi的灰色綜合關(guān)聯(lián)度；

ε0i—— 序列X0、Xi的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度；

r0i—— 序列X0、Xi的灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度；

θ—— 取0～1，如果著重于絕對(duì)量之間的相似關(guān)系，取值可大一些；如果著重于變化速率，取值可小一些，此處取0.5。

3.2影響因素分析

根據(jù)滲流原理和油藏工程原理，分析影響注水量的層段靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)(共18項(xiàng))：小層數(shù)為X1；注入壓力為X2；砂巖厚度為X3；有效厚度為X4；折算有效厚度為X5；滲透率為X6；地層系數(shù)為X7；滲透率級(jí)差為X8；滲透率變異系數(shù)為X9；連通油井?dāng)?shù)為X10；平均注采井距為X11；連通油井平均流壓為X12；連通油井平均含水率為X13；油井平均砂巖厚度為X14；油井平均有效厚度為X15；油井平均折算有效厚度為X16；油井平均滲透率為X17；油井平均地層系數(shù)為X18。

層段平均每天注水量記為序列X0，下面計(jì)算Xi之間的綜合關(guān)聯(lián)系數(shù)以及X0與Xi的綜合關(guān)聯(lián)系數(shù)。根據(jù)Xi之間的綜合關(guān)聯(lián)系數(shù)和滲流原理將Xi分為5類(lèi)(關(guān)聯(lián)系數(shù)臨界值取0.75)，取每一類(lèi)中與X0關(guān)聯(lián)系數(shù)較大者作為影響層段注水量的主要因素。X1、X7、X10、X11、X18這5個(gè)參數(shù)與X0的綜合關(guān)聯(lián)度見(jiàn)表3。

表3　層段注水量主要影響因素與實(shí)際注水量X0的綜合關(guān)聯(lián)度

4　層段注水量計(jì)算模型

根據(jù)多元回歸理論，建立反映層段注水量與主要影響因素關(guān)系的層段注水量計(jì)算模型：

X0=4.035X1-0.264X7+0.815X10-0.019X11+>0.028X18+24.145

根據(jù)該公式隨機(jī)計(jì)算所得層段注水量與實(shí)際合理注水量的相對(duì)誤差在20%以?xún)?nèi)，符合現(xiàn)場(chǎng)工程要求，可以用于指導(dǎo)層段注水調(diào)整。表4所示為層段注水量計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果。

表4　層段注水量計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果

5　結(jié)　語(yǔ)

本次研究以水驅(qū)精細(xì)挖潛示范區(qū)為研究對(duì)象，根據(jù)油井效果評(píng)價(jià)、水井效果評(píng)價(jià)、層段注水效率評(píng)價(jià)選取了合理注水層段，利用灰色關(guān)聯(lián)理論分析了層段注水量主要影響因素。利用多元回歸建立了層段注水量計(jì)算公式，計(jì)算誤差滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)工程要求。該方法為層段注水調(diào)整提供了依據(jù)，參數(shù)選取簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。將示范區(qū)經(jīng)驗(yàn)有形化，有利于注水調(diào)整技術(shù)的推廣。

[1] 楊延明，蘇建棟，馬培申，等.水驅(qū)油田不同含水時(shí)期合理注水量計(jì)算方法[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，1998，25(3)：69-71.

[2] 劉歡樂(lè)，吳則鑫，張博，等.高含水期不同開(kāi)采制度下產(chǎn)液量變化規(guī)律研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，37(1)：123-126.

[3] 單五一，宋考平，耿文爽，等.利用范函數(shù)法確定水驅(qū)合理注水量[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2013，43(13)：121-129.

[4] 楊國(guó)紅，尚建林，王勇，等.水驅(qū)特征曲線(xiàn)注采比法優(yōu)化配注計(jì)算[J].新疆石油地質(zhì)，2013，34(1)：59-62.

[5] 黃小會(huì).無(wú)因次等孔隙體積配產(chǎn)配注方法研究與應(yīng)用[J].海洋石油，2012，32(2)：71-74.

[6] HEFFER K J，F(xiàn)OX R J，MCGILL C A. Novel Techniques Shows Links Between Reservoir Flow Directionality，Earth Stree，F(xiàn)ault Structure and Geomechanical Changes in Ma-ture Waterfloods[G]. SPE 30711，1995.

[7] ALEJANDRO A,LARRY W L.InferringInterwell Connectivity Only From Well-Rate Flutuations in Waterfloods[G]. SPE 83381，2003.

[8] 尹洪軍，張俊廷，張歡歡，等.應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定分層注水量公式[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2012，42(13)：95-99.

[9] 李玲，黃炳光，譚星平，等.多元回歸方法確定井組配注量[J].新疆石油地質(zhì)，2006，27(3)：357-358.

TheStudyonCalculationMethodofInjectionInterval′sReasonableWaterInjectionRate

LIU Yingying1SHAN Gaojun2

(1. The Third Oilfield of the Third Oil Production Plant, Daqing Oilfield Co. Ltd., DaqingHeilongjiang163001,China; 2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,DaqingOilfieldCo.Ltd.,DaqingHeilongjiang163001,China)

Inrecentyears,thereisanincreasinginintervalsubdivisionofwaterinjectionwellsintheoilfieldofDaqingplacanticline,andtheaveragenumberofintervalsis5ormoreineachwell.Thedeterminationoftheinjectioninterval′swaterinjectionratehasbecomingaproblemasaresultofthedifferenceofreservoirnaturebetweenintervalsisgreat.Thereasonablewaterinjectionwellsareoptimizedwiththefinepotentialtappingdemonstrationareaofthewaterfloodingoilfieldsastheobjectofanalysis.Thecorrelationbetweenwaterinjectionrateofeachintervalandtheaffectingfactorswasstudiedusinggreycorrelationandclusteranalysis.Thenafunctionalrelationshipbetweenthewaterinjectionrateandthemainaffectingfactorswasbuiltusingmultipleregression.Thus,aconvenientmethodforthequantitativeofwaterinjectionrateinintervalsisprovided.

waterinjectionwell;waterinjectionrateofintervals;waterinjectionefficiency;greycorrelation;multipleregression

2016-03-23

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“注水結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)界限研究”(2016ZX05010002-006)

劉瑩瑩(1987 — )，女，黑龍江大慶人，助理工程師，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_(kāi)發(fā)。

TE357

A

1673-1980(2016)04-0022-03