薄差油層聚合物驅(qū)油效果評價方法研究

徐慶 劉義坤 王玨

摘 ?????要：薄差油層是厚度小于1 m的表內(nèi)薄層以及表外油層，儲層滲透率差，因此影響因素與主力油層不同。應(yīng)用聚類分析方法對油水井進(jìn)行了分類，通過單因素分析，評價了7個對薄差油層聚驅(qū)開發(fā)效果起主要影響的指標(biāo)，利用主成分分析和統(tǒng)計學(xué)分析，建立了一套新的薄差油層聚合物驅(qū)油效果評價方法。

關(guān) ?鍵 ?詞：統(tǒng)計學(xué)分析;薄差油層;開發(fā)效果;注聚效果

中圖分類號：TE348 ???????文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）02-0319-04

Abstract： Thin and poor oil layer is thin layers with effective thickness less than 1 m，or untabulated reservoirs， and it has low permeability. So its influence factors are different from the main layers. In this paper， the oil and water wells were classified by applying the clustering method. By single factor analysis， seven main indexes affecting the development effect of polymer flooding in the thin and poor layers were evaluated. Using principal component analysis and statistical analysis， a new evaluation method for polymer flooding effect in thin and poor oil layers was established.

Key words： Statistical analysis; Thin and poor reservoir; Development effect; Polymer injection effect

大慶油田通過40余年的勘探開發(fā)，物性相對好的儲層已經(jīng)相繼進(jìn)入高含水期及特高含水期[1，2]，主要開采對象已從主力油層和中低滲透油層轉(zhuǎn)向薄差油層。薄差油層指厚度薄滲透率差的儲層，包括厚度小于1 m的表內(nèi)薄層以及表外儲層，縱向上與厚油層穿插分布，平面上與河道砂巖錯綜分布[3]。加之，油田進(jìn)入聚合物驅(qū)油階段，影響驅(qū)油效果評價的因素越來越多，因此有必要采用統(tǒng)計學(xué)的分析方法，先將油水井進(jìn)行聚類分析，再對薄差油層聚驅(qū)開發(fā)效果的單因素進(jìn)行分析，進(jìn)而應(yīng)用主成分分析方法，建立一套新的薄差油層聚驅(qū)效果評價方法。

1 ?聚類分析法對油、水井分類

1.1 ?聚類類別

聚類分析指將抽象的對象集合，經(jīng)過數(shù)據(jù)變換處理、計算聚類統(tǒng)計量和運用合理的聚類方法，分組為由類似對象組成的多個類的分析過程。本文采用SPSS中的K-means Cluster過程對油層進(jìn)行快速分類[4-6]，綜合考慮有效厚度、大于0.4 m層數(shù)、大于0.4 m 4向連通厚度比例三個參數(shù)，將油水井分為Ⅰ、Ⅱ、III、Ⅳ型，其中：Ⅰ型為發(fā)育差連通差型、Ⅱ型為發(fā)育差連通好型、III型為發(fā)育好連通差型、Ⅳ型為發(fā)育好連通好型。

1.2 ?油井分類

應(yīng)用上述聚類分析方法，按照四種類型的油井聚類中心，將薄差油層區(qū)塊油井進(jìn)行分類。分類結(jié)果為：Ⅰ型40口，占總井?dāng)?shù)的40.40%、Ⅱ型31口，占總井?dāng)?shù)的31.31%、III型23口，占總井?dāng)?shù)的23.23%、Ⅳ型5口，占總井?dāng)?shù)的5.05%，見表1。

1.3 ?水井分類

應(yīng)用上述聚類分析方法，按照四種類型的水井聚類中心，將薄差油層區(qū)塊水井進(jìn)行分類。分類結(jié)果為：Ⅰ型9口，占總井?dāng)?shù)的12.00%、Ⅱ型30口，占總井?dāng)?shù)的40.00%、III型22口，占總井?dāng)?shù)的29.33%、Ⅳ型14口，占總井?dāng)?shù)的18.67%，見表2。

2 ?薄差油層聚驅(qū)開發(fā)效果單因素分析

2.1 ?采液指數(shù)的影響

注聚油井見效后，由于高分子的聚合物進(jìn)入地層，使地層中流體黏度變大，同時對大孔道有一定的封堵作用，使油層滲透率下降，導(dǎo)致流體流度及油層壓力傳導(dǎo)能力下降，從而使油層采液指數(shù)下降。通過以Ⅳ型水井為中心井組（下文均以水井為中心井組）的關(guān)系曲線可知，單位厚度累增油量與采液指數(shù)呈正比，見圖1。因此實際生產(chǎn)時，通常要適當(dāng)放大生產(chǎn)壓差來保持比較高的產(chǎn)液量。

2.2 ?流壓的影響

薄差油層縱向上油層分布復(fù)雜跨度大，非均質(zhì)嚴(yán)重，聚驅(qū)后，由于滲流阻力變大，注入的聚合物溶液迅速從高滲透層突破，使得采出井井底流壓增加，見效效果差。因此，通過適當(dāng)提液措施降低采出井井底流壓，從而增大生產(chǎn)壓差，可以提高聚合物的調(diào)剖效果，有效釋放低滲透層潛力，提高聚驅(qū)增油效果。最上面的線代表有效厚度>0.4油層，中間的線代表有效厚度0～0.4油層，最下面的線代表表外油層，均存在最佳流壓，且隨著油層物性逐漸變差，最佳流壓變小，因此薄差油層需要適當(dāng)降低井底流壓，放大生產(chǎn)壓差，釋放薄差油層潛力，提高薄差油層開發(fā)效果，見圖2。

2.3 ?含水下降幅度的影響

含水下降幅度越大，低含水穩(wěn)定期越長，聚驅(qū)開發(fā)效果越好。單位厚度累增油量與含水下降幅度呈正相關(guān)關(guān)系，見圖3。

2.4 ?采聚濃度的影響

當(dāng)采聚濃度一定濃度時，單位厚度累增油量與采聚濃度呈正相關(guān)關(guān)系，見圖4。

2.5 ?注入壓力的影響

當(dāng)高濃度聚合物注入地層后，先進(jìn)入高滲透層，降低高滲層壓力傳導(dǎo)能力，使聚合物溶液逐漸進(jìn)入薄差油層，一段時間后，趨于穩(wěn)定，導(dǎo)致水井注入壓力快速上升，隨后保持穩(wěn)定。為了具體分析注入壓力與聚驅(qū)增油效果關(guān)系，以Ⅳ型水井為中心井組，做出注入壓力與單位厚度累增油量的關(guān)系圖。單位厚度累增油量與注入壓力呈正相關(guān)關(guān)系，見圖5。

2.6 ?注水井吸水指數(shù)、吸水強(qiáng)度的影響單位厚度累增油量與每米視吸水指數(shù)、吸水強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，見圖6、7。

3 ?薄差油層聚合物驅(qū)油效果評價方法建立

3.1 ?主成分分析

主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）又稱為主分量分析[7-9]，是一種將眾多影響薄差油層聚驅(qū)開發(fā)效果的因素，通過降維處理，化為少數(shù)幾個可以反映原來多個變量大部分信息綜合指標(biāo)的方法，并且這些綜合指標(biāo)信息互不重疊。

由于影響薄差油層聚驅(qū)開發(fā)效果的因素具有一定相關(guān)性，因此保留累計貢獻(xiàn)率大于70%和特征根不小于1的主成份。用Bi（i=1，2，…，7）代表前文單因素分析中7個影響因素。通過主成分分析法得出各類井組聚驅(qū)系數(shù)得分函數(shù)，從而得到各井組單位厚度累增油量與該類井組最大單位厚度累增油量之比的無因次單位厚度累積增油量（Y）函數(shù)，以此評價4類井組聚驅(qū)開發(fā)效果。

3.2 ?Ⅰ類井組聚驅(qū)效果評價方法

通過主成分分析法得出Ⅰ類井組聚驅(qū)系數(shù)得分函數(shù)：

在F1的得分函數(shù)中采液指數(shù)、油井流壓、含水下降幅度、采聚濃度占有較高權(quán)重，所以定義為采出系數(shù);注入壓力、吸水指數(shù)與注入程度相關(guān)的參數(shù)對F2起主要影響，所以F2為注入系數(shù)。在F3中，只有吸水強(qiáng)度的權(quán)重超過70%，所以F3為吸水強(qiáng)度系數(shù)。

通過多元回歸建立無因次單位厚度累積增油量與采出系數(shù)、注入系數(shù)、吸水強(qiáng)度系數(shù)的關(guān)系式，建立薄差油層Ⅰ類井組聚合物驅(qū)油效果評價方法。Y=-0.27+0.85F1-0.48F2+0.12F3。由圖8可以看出，預(yù)測無因次單位厚度累積增油量與實際無因次單位厚度累積增油量的比值圍繞1上下浮動，Ⅰ類井組聚驅(qū)效果評價模型可靠。

3.3 ?Ⅱ類井組聚驅(qū)效果評價方法

3.4 ?III類井組聚驅(qū)效果評價方法

通過主成分分析法得出III類井組聚驅(qū)系數(shù)得分函數(shù)：

3.5 ?Ⅳ類井組聚驅(qū)效果評價方法

通過多元回歸建立無因次單位厚度累積增油量與采出系數(shù)、注入系數(shù)的關(guān)系式，建立薄差油層Ⅳ類井組聚合物驅(qū)油效果評價方法。Y =-0.120+ 0.887F1 - 0.283F2。預(yù)測無因次單位厚度累積增油量與實際無因次單位厚度累積增油量的比值圍繞1上下浮動，Ⅳ類井組聚驅(qū)效果評價模型可靠，見圖8。

4 ?結(jié) 論

（1）單因素分析表明：單位厚度增油量與采液指數(shù)、含水下降幅度、注入壓力、注水井吸水指數(shù)、注水井吸水強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系;薄差油層存在一個合理流壓，且油層性質(zhì)越差，合理值越小;當(dāng)采聚濃度>100 mg/L時，單位厚度累增油量與采聚濃度呈正相關(guān)關(guān)系。

（2）應(yīng)用主因素分析，將影響聚驅(qū)開發(fā)效果的7個主要因素，通過降維處理，化為采出系數(shù)、注入系數(shù)、吸水強(qiáng)度系數(shù)（Ⅳ型只含有前兩個系數(shù)）三個信息互不重疊的綜合指標(biāo)，并通過多元回歸分析方法，建立了4種類型井聚驅(qū)效果評價模型，預(yù)測無因次單位厚度累積增油量與實際無因次單位厚度累積增油量的比值圍繞1上下浮動，4類井組聚驅(qū)效果評價模型可靠。

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