超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法
——以鄂爾多斯盆地三疊系長(zhǎng)6、長(zhǎng)8油藏為例

趙繼勇 ，安小平 ，王晶 ，樊建明 ，康興妹 ，譚習(xí)群 ，李文青

（1. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，西安 710018；2. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018）

0 引言

鄂爾多斯盆地超低滲油藏開發(fā)已10年，開發(fā)矛盾及開發(fā)規(guī)律逐步顯現(xiàn)，具備了系統(tǒng)評(píng)價(jià)不同類型油藏井網(wǎng)適應(yīng)性的基礎(chǔ)，開展超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)對(duì)已開發(fā)油藏老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)及新區(qū)上產(chǎn)均具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法較少。國(guó)外文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了多種井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法，主要為單一指標(biāo)數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)法[1-2]、典型指標(biāo)定性描述法[3]、油藏?cái)?shù)值模擬法[4]、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法[5]、灰色關(guān)聯(lián)分析法[6]等。單一指標(biāo)數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)法指將理論曲線與實(shí)際曲線對(duì)比，該方法簡(jiǎn)單、明了，在油田得到了廣泛應(yīng)用，但其未能反映注水開發(fā)過程中的系統(tǒng)性特征；典型指標(biāo)定性描述法指通過水驅(qū)狀況、見效特征等指標(biāo)進(jìn)行分析描述繼而判斷油藏開發(fā)效果，如：水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度高、見效程度高等，該方法對(duì)于低滲透油藏有明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)界限，但對(duì)超低滲油藏未進(jìn)一步劃分；油藏?cái)?shù)值模擬法采用軟件模擬不同地質(zhì)狀態(tài)來評(píng)價(jià)開發(fā)效果，但超低滲油藏存在啟動(dòng)壓力梯度，不滿足達(dá)西滲流，而數(shù)值模擬軟件以達(dá)西滲流模型為基礎(chǔ)，因此對(duì)超低滲油藏適應(yīng)性差；模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法指將模糊數(shù)學(xué)理論運(yùn)用到油藏開發(fā)效果評(píng)價(jià)中，該方法在理論及應(yīng)用中較為成熟，但在模糊綜合評(píng)價(jià)過程中，評(píng)價(jià)因素間相關(guān)性造成的評(píng)價(jià)信息重復(fù)的問題難以解決；灰色關(guān)聯(lián)分析法可通過對(duì)已知信息的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知信息的預(yù)測(cè)及量化，從中找出各評(píng)價(jià)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)參數(shù)定量描述及比較[7]，該方法可消除人為因素對(duì)權(quán)重分配的影響，但也有計(jì)算繁復(fù)之不足。為此，本文采用譜系聚類分析與灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)合的方法，譜系聚類分析可以解決參數(shù)之間的相似關(guān)系，優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)；灰色關(guān)聯(lián)法可以通過定量分析來描述評(píng)價(jià)參數(shù)間的次序等。本文在文獻(xiàn)[8]基礎(chǔ)上結(jié)合超低滲油藏開發(fā)實(shí)踐，建立井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。

1 井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法

本文在油田開發(fā)水平分級(jí)[8]的基礎(chǔ)上制定了適應(yīng)超低滲油藏開發(fā)的井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法，主要包括 4方面：①優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)；②確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重；③劃分油藏開發(fā)階段；④確定分類系數(shù)。

1.1 評(píng)價(jià)參數(shù)

超低滲油藏有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)難以建立，油井見效程度、含水上升規(guī)律、注采靜壓差、內(nèi)部收益率等是體現(xiàn)超低滲油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)合油田開發(fā)水平分級(jí)[8]中14項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)中的油藏開發(fā)指標(biāo)和工藝指標(biāo)，初步篩選出12個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)（見圖1），并通過譜系聚類分析方法[9]剔除相關(guān)性較高的評(píng)價(jià)參數(shù)，最終選擇相對(duì)獨(dú)立的評(píng)價(jià)參數(shù)。

圖1 井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)參數(shù)譜系圖

譜系聚類分析法流程如下：①數(shù)據(jù)變換；②統(tǒng)計(jì)相似性；③聚合歸類；④形成譜系圖。相似性統(tǒng)計(jì)可衡量評(píng)價(jià)參數(shù)之間的相似程度，本文應(yīng)用距離系數(shù)法統(tǒng)計(jì)相似性，即評(píng)價(jià)參數(shù)間的親疏程度用相互距離來衡量，距離值越小，評(píng)價(jià)參數(shù)間的相似程度越大。根據(jù)形成的聚類分析譜系圖（見圖 1），剔除了與水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度相關(guān)性較高的采油時(shí)率及與水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度相關(guān)性較高的配注合格率，最終選擇了相對(duì)較獨(dú)立的10項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)：水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度、水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度、壓力保持水平、注采靜壓差、投產(chǎn)滿兩年單井產(chǎn)能、見效比例、見水比例、剩余可采儲(chǔ)量采油速度、動(dòng)態(tài)采收率、內(nèi)部收益率。

1.2 評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重

灰色關(guān)聯(lián)分析法是分析系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)程度的方法[10]，它可在不完全的信息中，對(duì)所要分析研究的各因素進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在隨機(jī)因素序列間找出它們的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)主要矛盾，找到主要特性和影響因素[11]。

1.2.1 數(shù)據(jù)無因次化

根據(jù)上述10個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，通過分析得出最優(yōu)集x0。設(shè)x0={x0（k）|k=1，2，…，m}為參考數(shù)列，xi={xi（k）|k=1，2，…，m}(i=1，2，…，n)為比較數(shù)列。

由于各參數(shù)的量綱不同，為使其具有可比性，可采用下式對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行無因次化處理：

1.2.2 權(quán)重系數(shù)確定

數(shù)據(jù)經(jīng)過無因次化處理后，由（2）式計(jì)算xi(k)與x0(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)[11]：

其中分辨系數(shù)一般取值為（0，1），通常取 0.5。計(jì)算出關(guān)聯(lián)系數(shù)，然后利用平均值法計(jì)算關(guān)聯(lián)度[11]：

得到關(guān)聯(lián)度后，經(jīng)（4）式歸一化處理得到權(quán)重系數(shù)[11]：

1.3 開發(fā)階段及分類系數(shù)

1.3.1 開發(fā)階段的劃分

超低滲油藏具有注水見效程度低、見水比例高、采油速度低等特征，結(jié)合上述優(yōu)選的評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)及其權(quán)重系數(shù)，根據(jù)超低滲油藏實(shí)際情況對(duì)見效比例、見水比例及剩余可采儲(chǔ)量采油速度進(jìn)行開發(fā)階段劃分。根據(jù)油田開發(fā)水平分級(jí)[8]標(biāo)準(zhǔn)，按可采儲(chǔ)量采出程度 50%為界確定分類系數(shù)；見效、見水周期主要根據(jù)超低滲油藏礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析得到。

1.3.2 分類系數(shù)的確定

油田開發(fā)水平分級(jí)[8]標(biāo)準(zhǔn)中將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為3類（如水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度：一類大于等于70%，二類大于等于60%、小于70%，三類小于60%）。結(jié)合超低滲油藏實(shí)際開發(fā)狀況，對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)分類界限進(jìn)行優(yōu)化，將超低滲油藏井網(wǎng)開發(fā)水平分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)。根據(jù)井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)參數(shù)的具體數(shù)值確定分類系數(shù)的值，其中分類系數(shù)根據(jù)長(zhǎng)慶油田不同類型油藏開發(fā)水平分類分級(jí)技術(shù)規(guī)范[12]確定，Ⅰ—Ⅲ級(jí)分類系數(shù)分別為1，0.5，0；動(dòng)態(tài)采收率偏移根據(jù)實(shí)際值與理論值的相對(duì)變化趨勢(shì)確定（見圖2，如果目前實(shí)際值位于理論值左邊即向左偏移，反之向右偏移）；內(nèi)部收益率分類根據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)[13]確定。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)及流程

綜上，超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法流程（見圖3）為：首先通過譜系聚類分析法優(yōu)選出10個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，其次應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重，再結(jié)合超低滲油藏開發(fā)實(shí)踐確定油藏開發(fā)階段劃分及分類系數(shù)，最后得到綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

圖2 含水率與地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度關(guān)系曲線

圖3 超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法流程圖

綜合評(píng)價(jià)指數(shù)S≥70，表示井網(wǎng)適應(yīng)性好；50≤S＜70，表示井網(wǎng)適應(yīng)性較好；S＜50，表示井網(wǎng)適應(yīng)性較差。

綜合上述優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)、確定參數(shù)權(quán)重、劃分開發(fā)階段、確定分類系數(shù) 4個(gè)方面，可建立超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)（見表1）。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 長(zhǎng)慶超低滲油藏簡(jiǎn)況

截至2017年底長(zhǎng)慶油田超低滲油藏產(chǎn)量占長(zhǎng)慶原油總產(chǎn)量的35.8%，為油田上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主力油藏。超低滲油藏定向井開發(fā)主要采用了 3種井網(wǎng)形式：裂縫不發(fā)育油藏采用正方形反九點(diǎn)井網(wǎng)；裂縫較發(fā)育油藏采用菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)；裂縫發(fā)育油藏采用矩形井網(wǎng)。研究及開發(fā)實(shí)踐表明，合理的井網(wǎng)形式及參數(shù)是決定油藏開發(fā)效果的重要因素[14-15]。超低滲油藏儲(chǔ)集層孔喉細(xì)小，溶蝕孔發(fā)育，孔隙以粒間孔隙為主；其天然裂縫優(yōu)勢(shì)方位均為北東向，平均裂縫密度為0.62～1.10條/m。從油藏整體來看，長(zhǎng)6、長(zhǎng)8油藏具有相似性，表現(xiàn)為巖性更致密、孔喉更細(xì)微、物性更差，微裂縫較發(fā)育等，注水開發(fā)難度較大[16-19]。

表1 超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2 井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)

結(jié)合油藏實(shí)際開發(fā)情況，在評(píng)價(jià)參數(shù)中優(yōu)選最優(yōu)參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無因次化處理（見表2），計(jì)算其關(guān)聯(lián)系數(shù)及權(quán)重系數(shù)（見表3）。取重點(diǎn)區(qū)塊見效、見水周期的平均值并結(jié)合礦場(chǎng)實(shí)際確定見效周期（見圖 4）、見水周期（見圖5）開發(fā)階段劃分，其中見效周期以2年為界限，見水周期以3年為界限（見表1）。

長(zhǎng)慶油田將超低滲透油藏分為Ⅰ類油藏（滲透率大于等于 0.5×10-3μm2、小于 1.0×10-3μm2）、Ⅱ類油藏（滲透率大于等于 0.3×10-3μm2、小于 0.5×10-3μm2)和Ⅲ類油藏（滲透率小于 0.3×10-3μm2）[20]。應(yīng)用井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)長(zhǎng)慶油田超低滲典型主力油藏13個(gè)（見表4），其中井網(wǎng)適應(yīng)性好的有6個(gè)，井網(wǎng)適應(yīng)性較好的有2個(gè)，井網(wǎng)適應(yīng)性差的有5個(gè)。

表2 超低滲油藏評(píng)價(jià)指標(biāo)無因次化處理結(jié)果

表3 超低滲油藏?zé)o因次評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)關(guān)聯(lián)系數(shù)及權(quán)重系數(shù)

圖4 超低滲典型油藏見效周期統(tǒng)計(jì)圖

圖5 超低滲典型油藏見水周期統(tǒng)計(jì)圖

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性

目前還沒有關(guān)于超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法的報(bào)道。應(yīng)用文獻(xiàn)[8]中方法計(jì)算結(jié)果與油藏實(shí)際開發(fā)效果對(duì)比的符合度只有 31%，符合程度較低；而應(yīng)用本文建立的超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果符合度可達(dá)85%以上。

2.3.1 井網(wǎng)適應(yīng)性好的油藏

A6區(qū)塊微裂縫較發(fā)育，采用520 m×150 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。平均單井產(chǎn)量大于1.5 m3/d穩(wěn)產(chǎn)了5年（低含水期），目前壓力保持水平98%，平均單井產(chǎn)量1.3 m3/d，綜合含水率35%，地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度7%，見效比例75%，見效類型以增產(chǎn)型為主（見圖6）。

圖6 超低滲油藏增產(chǎn)型見效井生產(chǎn)曲線

2.3.2 井網(wǎng)適應(yīng)性較好的油藏

A4區(qū)塊采用520 m×130 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。目前壓力保持水平 95%，平均單井產(chǎn)量 1.2 t/d，綜合含水率 63%，地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度 5%，見效比例63%，油井見效類型以穩(wěn)產(chǎn)為主（見圖7）。

圖7 超低滲油藏穩(wěn)產(chǎn)型見效井生產(chǎn)曲線

2.3.3 井網(wǎng)適應(yīng)性差的油藏

A8區(qū)塊采用540 m×220 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。目前壓力保持水平 80%，見效比例 46.7%，由于排距過大，導(dǎo)致水驅(qū)波及范圍小，油井見效類型以低產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)為主（見圖8）。該油藏井網(wǎng)適應(yīng)性較差。2006年開展了縮小排距（縮小至110 m）加密試驗(yàn)?？s小排距后加密井見效明顯，試驗(yàn)區(qū)壓力保持水平由加密前的75%上升到加密后的85%，加密井見效比例達(dá)到80%以上，加密井產(chǎn)量在2 m3/d以上穩(wěn)產(chǎn)了4年，目前還穩(wěn)定在1 m3/d左右（見圖9），預(yù)測(cè)采收率可提高4%。

圖8 超低滲油藏220 m排距老井穩(wěn)產(chǎn)型生產(chǎn)曲線

圖9 超低滲油藏110 m排距加密井穩(wěn)產(chǎn)型生產(chǎn)曲線

結(jié)合超低滲油藏非主力區(qū)塊的開發(fā)狀況，從典型油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果中可以得到 3點(diǎn)基本認(rèn)識(shí)：①超低滲 I類油藏井網(wǎng)適應(yīng)性整體較好，井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)都較為合理；②裂縫不發(fā)育油藏適合正方形反九點(diǎn)井網(wǎng)，裂縫較發(fā)育油藏適合菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)，裂縫發(fā)育油藏適合矩形井網(wǎng)；根據(jù)儲(chǔ)集層類型、裂縫發(fā)育程度等確定超低滲透油藏井網(wǎng)形式的方法基本正確；③超低滲Ⅱ類、Ⅲ類油藏需要調(diào)整井網(wǎng)，井網(wǎng)調(diào)整的方向是在堅(jiān)持井網(wǎng)形式確定原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化排距，提高該類油藏開發(fā)水平。

3 結(jié)論

應(yīng)用聚類分析法和灰色關(guān)聯(lián)法，建立了包括優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)、確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重、劃分油藏開發(fā)階段、確定分類系數(shù)4個(gè)方面10項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)的超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法。該方法將聚類分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析等數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到油藏開發(fā)中，消除了人為因素對(duì)權(quán)重分配的影響，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。

應(yīng)用該評(píng)價(jià)方法對(duì)超低滲主力油藏開展了井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，從評(píng)價(jià)結(jié)果可以得到 3點(diǎn)基本認(rèn)識(shí)：①超低滲 I類油藏井網(wǎng)適應(yīng)性整體較好，井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)都比較合理；②裂縫不發(fā)育油藏適合正方形反九點(diǎn)井網(wǎng)，裂縫較發(fā)育油藏適合菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)，裂縫發(fā)育油藏適合矩形井網(wǎng)；③超低滲Ⅱ類、Ⅲ類油藏需要調(diào)整井網(wǎng)，井網(wǎng)調(diào)整的方向應(yīng)該是在堅(jiān)持井網(wǎng)形式確定原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化排距，提高該類油藏開發(fā)水平。

符號(hào)注釋：

i——評(píng)價(jià)區(qū)塊編號(hào)；k——評(píng)價(jià)參數(shù)編號(hào)；m——評(píng)價(jià)參數(shù)總數(shù)；n——各參數(shù)取值個(gè)數(shù)（區(qū)塊數(shù)）；N——分類系數(shù)；S——綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；w——評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重；x0——參考數(shù)列；xi——比較數(shù)列；xi(k)′——xi(k)的無因次化；γi——關(guān)聯(lián)度；Δi(k) ——x0與xi第k個(gè)元素的絕對(duì)差值；ξi(k)——關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ——分辨系數(shù)。