海上稠油油田深部調(diào)驅(qū)選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長(zhǎng)龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上稠油油田深部調(diào)驅(qū)選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長(zhǎng)龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上油田高強(qiáng)度的合注合采導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)通道普遍發(fā)育，開展深部調(diào)驅(qū)是油田穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。提出了一種適用于海上稠油油田的深部調(diào)驅(qū)選井決策方法，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)出發(fā)，全面篩選、構(gòu)建了選井決策的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用隸屬函數(shù)實(shí)現(xiàn)指標(biāo)定量計(jì)算，利用模糊層次分析法分步確定指標(biāo)權(quán)重，從而計(jì)算綜合評(píng)判因子進(jìn)行選井。礦場(chǎng)應(yīng)用表明，調(diào)驅(qū)井壓降變緩，措施區(qū)塊增油降水效果顯著，含水下降1.2%，累計(jì)增油6.10×104m3，提高采收率0.21%，充分證明了該方法的可靠性。

海上稠油油田；深部調(diào)驅(qū)；選井指標(biāo)；模糊層次分析法

由于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)條件的限制，海上油田早期多采取高強(qiáng)度的大段合注、合采方式開發(fā)，儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)更易發(fā)生變化，形成優(yōu)勢(shì)通道[1]，嚴(yán)重影響油藏水驅(qū)的開發(fā)效果[2]。深部調(diào)驅(qū)技術(shù)既能起到調(diào)剖的作用，又解決了近井淺調(diào)可能造成的注入水繞流現(xiàn)象，是優(yōu)勢(shì)通道治理、油田剩余油挖潛的重要途徑之一[3]。陸上油田在調(diào)剖方面已經(jīng)積累了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)[4-6]，陸上油田的吸水剖面等資料相對(duì)于海上油田更容易獲取且精度較高，因此，陸上油田深部調(diào)驅(qū)選井多依賴于吸水剖面等測(cè)試資料。海上油田受測(cè)試條件、經(jīng)濟(jì)條件等限制，不可能每一口井都有測(cè)試資料，且資料精度可能存在較大誤差，不能照搬陸地油田的做法。目前，海上油田深部調(diào)驅(qū)選井多采用多因素綜合評(píng)價(jià)方法，該方法要求各井具有相同類別的評(píng)價(jià)指標(biāo)，缺少其中一類評(píng)價(jià)指標(biāo)便無(wú)法使用。同時(shí)，權(quán)重確定方法對(duì)指標(biāo)數(shù)目有所限制，考慮的評(píng)價(jià)指標(biāo)不全面，方法不完善。本文從油藏整體出發(fā)，選取了靜態(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)等3大類15項(xiàng)指標(biāo)確定選井評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用分步法確定權(quán)重，指標(biāo)更全面，方法簡(jiǎn)單，數(shù)值更加合理；最后，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論形成深部調(diào)驅(qū)選井定量決策模型和變權(quán)模型，為海上水驅(qū)稠油油田的高效開發(fā)提供支持。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

水驅(qū)效果差、剩余油潛力大的井是最需要調(diào)驅(qū)的井。具體地說(shuō)，在靜態(tài)指標(biāo)方面，應(yīng)該選地層及流體分布非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層連通性好和具備較好調(diào)驅(qū)條件的井；在日常生產(chǎn)動(dòng)態(tài)方面，應(yīng)該選開采效果比理論預(yù)期差的井；在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)該選吸水不均、泄壓能力相對(duì)較快的井。從這三方面出發(fā)，選取了3大類15項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了深部調(diào)驅(qū)選井的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

表1 深部調(diào)驅(qū)選井指標(biāo)體系

(1)原油黏度及黏度級(jí)差。稠油具有黏度大、密度高、流動(dòng)難等性質(zhì)，因此，將稠油的黏度作為選井的決策指標(biāo)是非常有必要的。平面上，原油黏度越大，注入流體突破的波及面積越小，就越需要調(diào)驅(qū)；縱向上，原油黏度級(jí)差越大，層間矛盾越突出，注入流體越容易沿阻力較小的層竄流，就越需要調(diào)驅(qū)。

(2)滲透率變異系數(shù)。滲透率變異系數(shù)越大，即儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，高滲層越容易竄流；水洗的不均勻程度越高, 剩余油分布越不均勻，越需要調(diào)驅(qū)。

(3)沉積相特征參數(shù)。沉積相帶不同，相同條件下水驅(qū)開發(fā)效果不一樣，深部調(diào)驅(qū)的潛力也不一樣；按水驅(qū)開發(fā)效果將各相帶進(jìn)行排列，選擇水驅(qū)開發(fā)效果較差相帶中的井開展深部調(diào)驅(qū)。

(4)含水率與采出程度關(guān)系。采出程度低、含水率高且含水上升率快的注水井組存在嚴(yán)重的非均質(zhì)性，形成優(yōu)勢(shì)通道的可能性較大，要首先考慮此類井為調(diào)驅(qū)井。

(5)存水率與采出程度的關(guān)系。和含水率-采出程度關(guān)系類似，采出程度低、存水率低時(shí)，注水井組的注入流體無(wú)效循環(huán)的可能性較大，需要考慮此類井為調(diào)驅(qū)井。

(6)吸水剖面異常程度。吸水剖面直觀反映了各層吸水量的相對(duì)大小，吸水剖面越不均勻，各層吸水差異越大，越需要開展深部調(diào)驅(qū)。

(7)壓力指數(shù)(PI)。PI值反映了目前儲(chǔ)層的整體泄壓水平，PI值越小，儲(chǔ)層地層系數(shù)越小，泄壓能力越快，越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)驅(qū)。

(8)無(wú)因次壓力指數(shù)(DPI)。相關(guān)文獻(xiàn)[7-8]針對(duì)PI值無(wú)法考慮優(yōu)勢(shì)通道形成前后儲(chǔ)層滲透率動(dòng)態(tài)變化的問題，提出了DPI指數(shù)，該值與儲(chǔ)層滲透率增大倍數(shù)成反比，即儲(chǔ)層的優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育級(jí)別越高，滲透率增大倍數(shù)越大，DPI值越小，越應(yīng)該進(jìn)行調(diào)驅(qū)。

其余參數(shù)可適當(dāng)參考陸地油田計(jì)算[9]。

2 指標(biāo)的定量評(píng)價(jià)

由于開展深部調(diào)驅(qū)的界限存在不確定性與模糊性，采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行定量化[10]。對(duì)于指標(biāo)大、需要調(diào)驅(qū)的指標(biāo)(例如滲透率變異系數(shù))，采用簡(jiǎn)化的升半梯形隸屬函數(shù)處理(式1)；對(duì)于指標(biāo)小、需要調(diào)驅(qū)的指標(biāo)(例如PI)，采用簡(jiǎn)化的降半梯形隸屬度函數(shù)處理(式2)。

(1)

(2)

式中：μ——定量化后的指標(biāo)值；x——原始指標(biāo)值；a1——原始指標(biāo)值的最小值；a2——原始指標(biāo)值的最大值。

3 選井決策模型的建立

專家打分得到權(quán)重的方法過分依賴主觀判斷，為了克服此問題，本文采用模糊層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。模糊層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，該方法采用小數(shù)表示一種因素比另一種因素的重要程度，克服了層次分析法檢驗(yàn)判斷矩陣一致性難度大、判斷標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)依據(jù)的不足，這種基于模糊數(shù)學(xué)的方法提高了判斷的可靠性。一般而言，模糊層次分析法的評(píng)價(jià)指標(biāo)不超過9個(gè)，本文評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)目眾多，直接應(yīng)用模糊層次分析法確定權(quán)重難度較大，因此，提出分步確定權(quán)重法：

(1)確定類別權(quán)重。利用模糊層次分析法對(duì)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)三大類指標(biāo)賦予權(quán)重(表2)。

表2 類別權(quán)重表

(2)確定各類指標(biāo)的內(nèi)部權(quán)重。利用模糊層次分析法僅對(duì)靜態(tài)指標(biāo)所包含的指標(biāo)賦予權(quán)重，稱為內(nèi)部權(quán)重，同樣的方法可確定生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)各包含的指標(biāo)內(nèi)部權(quán)重。以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)為例，見表3。

(3)確定綜合權(quán)重。用類別權(quán)重與各類指標(biāo)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部權(quán)重的乘積作為該指標(biāo)的綜合權(quán)重(表3)。

得到定量評(píng)價(jià)的指標(biāo)值和權(quán)重后，采用多因素模糊決策模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，見式(3)。

表3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)內(nèi)部權(quán)重和綜合權(quán)重

FZ=λμ

(3)

式中：FZ——綜合評(píng)價(jià)因子；λ——指標(biāo)的綜合權(quán)重。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的限制，并不是每一口井都有齊全的資料，如果權(quán)重系數(shù)仍然保持不變，會(huì)限制本文方法的應(yīng)用，甚至造成評(píng)價(jià)結(jié)果的錯(cuò)誤。為此，建立變權(quán)模型，即缺少資料項(xiàng)的權(quán)重值設(shè)為0，其余因素的權(quán)重值按照原有權(quán)重值重新歸一化，這樣，盡管改變了指標(biāo)的絕對(duì)性，但指標(biāo)的相對(duì)性沒有改變，仍然可以利用其余指標(biāo)進(jìn)行深部調(diào)驅(qū)的選井。

4 礦場(chǎng)應(yīng)用

海上某油田位于遼河坳陷遼西低凸起中段，開發(fā)已有20余年，目前處于中高含水開發(fā)階段。開發(fā)生產(chǎn)過程中，該油田逐步暴露出優(yōu)勢(shì)通道發(fā)育明顯、水驅(qū)動(dòng)用差等一系列問題，油田開發(fā)效果變差，應(yīng)用本文方法對(duì)某區(qū)塊進(jìn)行了深部調(diào)驅(qū)選井決策。該區(qū)塊有7個(gè)注水井組，反九點(diǎn)井網(wǎng)開發(fā)，含水近75%，而采出程度不足20%，開展水驅(qū)開發(fā)調(diào)整意義重大。根據(jù)區(qū)塊的實(shí)際資料，利用變權(quán)模型進(jìn)行選井，選取了12項(xiàng)指標(biāo)，各指標(biāo)值見表4；以各井綜合評(píng)價(jià)因子的平均值作為選井基準(zhǔn)，決策出A1～A4井需要調(diào)驅(qū)。

從A1井調(diào)驅(qū)前后的壓降測(cè)試曲線可以看出，調(diào)驅(qū)后該井起始?jí)毫υ龃?，壓降曲線更加平緩，說(shuō)明調(diào)驅(qū)有效(圖1)；從A 2井調(diào)驅(qū)前后的指示曲線可以看出，調(diào)驅(qū)后該井注入壓力上升，注水指示曲線斜率變小，說(shuō)明調(diào)驅(qū)有效(圖2)。

圖1 A1井調(diào)驅(qū)前后壓降曲線對(duì)比

經(jīng)過深部調(diào)驅(qū)后，措施區(qū)塊增油降水效果顯著，含水下降1.20%，考慮區(qū)塊綜合遞減率情況下，累計(jì)增油6.10×104m3(圖3)，提高采收率0.21%，證明了該方法的可靠性。

5 結(jié)論

(1)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)出發(fā)，全面篩選并構(gòu)建了深部調(diào)驅(qū)選井決策的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論，提出了一種適用于海上水驅(qū)稠油油田的深部調(diào)驅(qū)選井決策方法。

圖2 A2井調(diào)驅(qū)前后指示曲線對(duì)比

圖3 某區(qū)深部調(diào)驅(qū)前后實(shí)際數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)

(2)針對(duì)過分依賴主觀判斷和指標(biāo)數(shù)目眾多帶來(lái)的權(quán)重確定問題，提出利用模糊層次分析法分步確定指標(biāo)權(quán)重，權(quán)重確定更科學(xué)有效。

(3)礦場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的可靠性，可以為深部調(diào)驅(qū)選井決策提供技術(shù)支撐，具有一定推廣價(jià)值。

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0087-04

2016-10-10

孟祥海，高級(jí)工程師，碩士，1976年生，1999年畢業(yè)于原大慶石油學(xué)院石油工程系，現(xiàn)從事海上油田采油工藝研究管理工作。

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整技術(shù)”(2011ZX05024-002)；中國(guó)海洋石油總公司十二五重大科技專項(xiàng)“海上在生產(chǎn)油氣田挖潛增效技術(shù)研究”(CNOOC-KJ125ZDXM06LTD)。

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