底水油藏水平井含水上升規(guī)律影響因素研究—以臨盤(pán)油田某底水油藏水平井為例

康博韜，肖 鵬，孫依依

（1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；3.中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司，北京 100027）

底水油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中，水平井以其生產(chǎn)井段長(zhǎng)、泄油面積大和井底壓降小等優(yōu)勢(shì)，得到了國(guó)內(nèi)外油田的廣泛應(yīng)用[1，2]。雖然水平井的開(kāi)發(fā)方式大大改善了底水油藏的開(kāi)發(fā)狀況，但由于該類(lèi)油藏具有非均質(zhì)性嚴(yán)重、底水活躍、地層原油黏度高等特點(diǎn)，導(dǎo)致油藏開(kāi)發(fā)面臨的一個(gè)主要的技術(shù)困難就是如何防止底水突進(jìn)造成水淹[3-5]。在目前已有的研究中，底水油藏水平井含水上升規(guī)律影響因素主要有：地質(zhì)因素（油層厚度、平面非均質(zhì)性、水體大小、水侵指數(shù)、夾層、油水黏度比、縱橫滲透率比等）；開(kāi)發(fā)因素（采油速度、水平井位置、生產(chǎn)壓差、井網(wǎng)井距、布井處油層厚度、水平段長(zhǎng)度、距頂位置等）兩個(gè)方面[6-8]。但對(duì)這兩類(lèi)因素的影響程度大小問(wèn)題，目前普遍使用的油藏工程分析、數(shù)值模擬分析等方法存在工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、不夠精確以及結(jié)論不能量化等缺點(diǎn)[9-12]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文運(yùn)用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度模型和數(shù)值模擬技術(shù)，量化分析各因素影響程度，為底水油藏水平井含水上升規(guī)律的預(yù)測(cè)、水平井的調(diào)整治理以及后期剩余油挖潛對(duì)策等提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 區(qū)塊概況

本文研究的區(qū)塊為臨盤(pán)油田的臨2、臨25-1 和盤(pán)40 三個(gè)斷塊，都屬于典型的底水油藏。大蘆家館二段位于臨盤(pán)油田大蘆家構(gòu)造的北部，包括臨2 和臨25-1 兩個(gè)自然斷塊，含油面積1.76 km2，主力油層埋深1 387 m～1 456 m。盤(pán)40 斷塊位于臨盤(pán)油田西南部，目前主要含油層系為館三7 段，含油面積3.93 km2，有效厚度6.9 m，氣頂面積0.34 km2。

自1996 年9 月以來(lái)該區(qū)塊投產(chǎn)73 口水平井，截至目前，平均單井累產(chǎn)1.7×104t，平均產(chǎn)油量4.56 t/a，綜合含水94.34 %。受油藏特征及開(kāi)發(fā)方式的影響，水平井見(jiàn)水較早，見(jiàn)水后含水上升快，后期調(diào)整難度較大。針對(duì)這一問(wèn)題，本文在目標(biāo)區(qū)范圍內(nèi)選取30 口典型水平井作為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析底水油藏水平井含水上升主控因素，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整提供技術(shù)支持。

2 含水上升主控因素分析

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度模型

灰色關(guān)聯(lián)度分析的目的是量化系統(tǒng)中各因素之間的主要關(guān)系，找出影響目標(biāo)值的重要因素。灰色關(guān)聯(lián)度分析其意義是在系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，如果兩個(gè)因素變化的態(tài)勢(shì)是趨于一致的，即同步變化程度較高，則可以認(rèn)為兩者的關(guān)聯(lián)程度較大；反之，則兩者關(guān)聯(lián)度較小[13-16]。

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化 由于系統(tǒng)中各因素?cái)?shù)列的數(shù)據(jù)，因計(jì)算單位不同不便于比較，或在比較時(shí)難得到正確結(jié)論。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，一般都需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理。

參考數(shù)列：

比較數(shù)列：

無(wú)量綱化：

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)處理得到對(duì)應(yīng)差數(shù)列表，內(nèi)容包括：參考數(shù)列值差（絕對(duì)值）、最大值、最小值、ζ分辨系數(shù)0＜ζ＜1。

2.1.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi（k）計(jì)算 所謂關(guān)聯(lián)程度，實(shí)質(zhì)上是曲線間幾何形狀的差別程度。應(yīng)用關(guān)聯(lián)度模型計(jì)算比較數(shù)列Xi上各點(diǎn)k 與參照數(shù)列X0參照點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，最后求各系數(shù)的平均值即Xi與X0的關(guān)聯(lián)度ri。

關(guān)聯(lián)系數(shù)：

2.1.3 關(guān)聯(lián)度比較 因?yàn)殛P(guān)聯(lián)度系數(shù)是比較數(shù)列與參考數(shù)列在不同時(shí)刻（即曲線中的各點(diǎn)）的關(guān)聯(lián)度數(shù)值，有必要將平均值，作為比較數(shù)列與參照數(shù)列間關(guān)聯(lián)度的數(shù)量表示。各關(guān)聯(lián)度的平均值越大，關(guān)聯(lián)程度就越高。

關(guān)聯(lián)度：

2.2 主控因素分析

從油田的地質(zhì)資料、鉆完井資料和開(kāi)采資料等，整理分析了30 口水平井的產(chǎn)量動(dòng)態(tài)、含水率動(dòng)態(tài)，以及各影響因素?cái)?shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。在水淹模式劃分的基礎(chǔ)上，單井定性分析了各水淹模式下的含水上升特征的影響因素，通過(guò)控制變量法進(jìn)行井間定量對(duì)比分析，確定影響因素的作用規(guī)律。結(jié)合已有資料的基礎(chǔ)上，最終確定了影響水平井含水率上升規(guī)律的五類(lèi)主要影響因素：水平井射孔長(zhǎng)度、夾層類(lèi)型（有無(wú)）、避水高度、水體厚比、油層厚度。

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。模型中以“含水80 %時(shí)累產(chǎn)油量”為X0（參照數(shù)列），“夾層類(lèi)型”為X1，“避水高度”為X2，“水體厚比”為X3，“射孔長(zhǎng)度”為X4，“油層厚度”為X5。對(duì)各因素?cái)?shù)列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即把各井的因素?cái)?shù)值除以臨2 平23 井的因素?cái)?shù)值，最終得到各因素標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

表1 各影響因素?cái)?shù)列統(tǒng)計(jì)表

圖1 影響因素關(guān)聯(lián)度排序

根據(jù)水平井含水80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考數(shù)列，影響因素為比較數(shù)列，進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，最終得到影響水平井含水上升規(guī)律因素的主次順序?yàn)椋罕芩叨?、夾層類(lèi)型、油層厚度、水體厚比、射孔長(zhǎng)度（見(jiàn)圖1）。由圖1 可見(jiàn)，避水高度對(duì)水平井含水率上升影響最大。射孔長(zhǎng)度對(duì)水平井的含水率上升影響最小。因此，在后期采用水平井進(jìn)行剩余油挖潛時(shí)，應(yīng)首先考慮水平井的避水高度等因素。

3 數(shù)值模擬驗(yàn)證

進(jìn)一步研究驗(yàn)證各因素對(duì)水平井含水變化的影響規(guī)律，本文選取臨盤(pán)油田某底水油藏，基于該油藏實(shí)際參數(shù)建立數(shù)值模型，并采用Carter-Tracy 水體模擬底水，模型參數(shù)（見(jiàn)表2）。

表2 理論數(shù)值模型基本參數(shù)

3.1 避水高度影響分析

避水高度是指最低射孔段到油水界面的距離。在無(wú)夾層、油層厚度25 m、水體厚比0.5、射孔長(zhǎng)度160 m的前提下，分別模擬研究了不同避水高度的情況（見(jiàn)圖2）。結(jié)果表明，避水高度對(duì)含水率上升曲線具有最顯著的影響，尤其當(dāng)避水高度小于8 m 時(shí)會(huì)導(dǎo)致暴性水淹；隨著避水高度的增加，含水率上升速度變小，含水率達(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量也隨之增加；當(dāng)避水高度不斷增加時(shí)，以含水率達(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考分析，其對(duì)含水率上升曲線的影響顯著性先增大后減小。

3.2 夾層范圍影響分析

在避水高度15 m、油層厚度25 m、水體厚比0.5、射孔長(zhǎng)度160 m 的前提下，模擬研究有無(wú)夾層，以及不同夾層范圍的影響（見(jiàn)圖3）。結(jié)果表明，由于夾層的存在可以有效阻止底水水侵；隨著夾層范圍的增加，含水上升速度逐漸減??；隨著夾層范圍的不斷增大，以含水率達(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考分析，其對(duì)含水率上升速度影響程度逐漸增大。

3.3 油層厚度影響分析

在無(wú)夾層、避水高度15 m、水體厚比0.5、射孔長(zhǎng)度160 m 的前提下，分別模擬研究了不同油層厚度的情況（見(jiàn)圖4）。結(jié)果表明，油層厚度在一定程度上是可以減緩含水率的上升，并且隨著油層厚度的增加，水平井的含水率上升速度減慢；以含水率達(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考，隨著油層厚度增大，其對(duì)含水率上升速度的影響程度逐漸增大，但在模擬變化范圍內(nèi)并較之前兩項(xiàng)，其影響顯著性相對(duì)較小。

3.4 水體厚比影響分析

水體厚比是指底水油藏的水體厚度與整個(gè)儲(chǔ)層厚度之比，反映了水體能量的大小。在無(wú)夾層、避水高度15 m、油層厚度25 m、射孔長(zhǎng)度160 m 的前提下，模擬研究了水體厚比為0.3～0.8 的范圍（見(jiàn)圖5）。結(jié)果表明，隨著水體厚比的減小，水平井的含水率上升速度減?。灰院蔬_(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考，隨著水體厚比的減小，其對(duì)含水率的影響程度逐漸增大；在模擬變化范圍內(nèi)，較之前三類(lèi)因素，其影響顯著性相對(duì)較小。

圖2 不同避水高度影響分析

圖3 不同夾層范圍影響分析

圖4 不同油層厚度影響分析

圖5 不同水體厚比影響分析

圖6 不同射孔長(zhǎng)度影響分析

3.5 射孔長(zhǎng)度影響分析

在無(wú)夾層、避水高度15 m、油層厚度25 m、水體厚比0.5 的前提下，模擬研究了不同水平段長(zhǎng)度的影響（見(jiàn)圖6）。結(jié)果表明，隨著水平段射孔長(zhǎng)度的增加，水平井的含水率上升速度逐漸減?。灰院蔬_(dá)到80 %時(shí)的累產(chǎn)油量為參考量分析，其對(duì)含水率的影響程度逐漸增大；在模擬的五類(lèi)因素中，其對(duì)含水率上升速度的影響顯著性最小。

4 結(jié)論

（1）底水油藏水平井含水上升規(guī)律主要受到避水高度、夾層類(lèi)型、油層厚度以及水體厚比等因素的影響。

（2）不同影響因素對(duì)于底水油藏水平井含水上升的影響程度不同，其中避水高度影響最為明顯，油田現(xiàn)場(chǎng)需根據(jù)各井實(shí)際情況有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整。

（3）本文研究以典型油田大量實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值模擬手段形成規(guī)律性認(rèn)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可操作性和適用性強(qiáng)，對(duì)同類(lèi)油田具有很好的指導(dǎo)意義和借鑒價(jià)值。