低滲透油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)選

王佳琦 邱淑新 王久星

摘 ? ? ?要： 我國(guó)低滲透油田經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)，大部分的油田已進(jìn)入高含水階段，油田產(chǎn)量遞減較快，單井產(chǎn)量低，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)方法已不能準(zhǔn)確地描述低滲透油田的開(kāi)發(fā)狀況。因此，本文運(yùn)用各個(gè)指標(biāo)對(duì)油田開(kāi)發(fā)效果進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，并通過(guò)數(shù)學(xué)模糊算法賦予各個(gè)指標(biāo)不同的權(quán)重來(lái)綜合評(píng)判油藏開(kāi)發(fā)效果，并針對(duì)該油藏的地質(zhì)特征完善了各個(gè)指標(biāo)相關(guān)的權(quán)重，總結(jié)出一套適合該區(qū)塊的理論系統(tǒng)，這為下一步開(kāi)發(fā)政策的調(diào)整給出合理的理論依據(jù)，為保證油藏開(kāi)采擁有最大采收率提供理論支持。

關(guān) ?鍵 ?詞：低滲透;開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià);指標(biāo)優(yōu)選;數(shù)學(xué)模糊算法

中圖分類號(hào)：TE348 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）10-2260-05

Abstract： After long-term water injection development in China's low-permeability oilfields， most of the oilfields have entered the stage of high water cut， the production of oil fields is decreasing rapidly， and the output of single wells is low. The traditional development effect evaluation method can not accurately describe the development status of low permeability oil fields. In this paper， various indicators were used to scientifically evaluate the effect of oilfield development， and the different weights of each index were obtained through mathematical fuzzy algorithm to comprehensively evaluate the reservoir development effect. Based on the geological features of low permeability reservoirs in W block of Daqing oilfield， the weights of each indicator were perfected. A theoretical system for evaluating the development effect of low-permeability sandstone reservoirs was put forward. This system can provide a reliable basis for determining the current development technology policy boundaries and judging the potential for tapping potentials， and is also of great significance for improving the ultimate recovery of reservoirs.

Key words： Low permeability; Development effect evaluation; Index optimization; Mathematical fuzzy algorithm

隨著世界各國(guó)油氣工業(yè)的發(fā)展以及未來(lái)對(duì)石油的需求，開(kāi)展低滲透油氣資源相關(guān)研究的重要性日益凸顯。我國(guó)低滲透油田儲(chǔ)量十分豐富且分布區(qū)域較廣，開(kāi)發(fā)潛力十分巨大。在已探明的儲(chǔ)量中，低滲透油藏儲(chǔ)量的比例約占全國(guó)儲(chǔ)量的50%，而且在我國(guó)的主要盆地都有大面積分布：在東部諸如松遼盆地、渤海灣、海拉爾等，另外還有中部的鄂爾多斯、四川盆地，西部的準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、塔里木、三塘湖盆地等。低滲透油氣田的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為重點(diǎn)研究對(duì)象，其中鄂爾多斯盆地、松遼盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、四川盆地的低滲透儲(chǔ)量比例均在85%以上，且累計(jì)探明低滲透油田石油儲(chǔ)量76億t，但由于其自身地質(zhì)獨(dú)特性，總體開(kāi)采程度僅為16.6%[1]。大慶油田的低滲透儲(chǔ)量作為接替產(chǎn)量的重要戰(zhàn)略區(qū)，逐步成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，進(jìn)而如何高效開(kāi)發(fā)以及評(píng)價(jià)這類低滲透油藏就必不可少。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)如何開(kāi)展油田注水開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)展開(kāi)了十分全面的研究，并取得了不菲的成果。如高文君、徐君等，黃炳光等，唐海等人對(duì)存水率、采收率、壓力變化等指標(biāo)做了定性的評(píng)價(jià)[2-4]。宋子齊等把不同水驅(qū)油田的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)分類，運(yùn)用相關(guān)數(shù)學(xué)算法，提供了可靠的依據(jù)，進(jìn)而為提高油田采收率提供了依據(jù)[5]。

這些新方法在常規(guī)砂巖油田取得了一定效果，但由于低滲透儲(chǔ)層地質(zhì)條件復(fù)雜以及方法的普適性很差，此類經(jīng)驗(yàn)在大慶外圍油田低滲透儲(chǔ)層的應(yīng)用沒(méi)有得到有效的推廣。因此，低滲透油田水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)以及指標(biāo)優(yōu)選仍面臨著挑戰(zhàn)，至少在以下兩個(gè)方面，還有待做深入的探討：選擇適合低滲透油田開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);怎樣綜合各個(gè)參數(shù)從總體上評(píng)價(jià)目標(biāo)油田。

因此，筆者以大慶油田W區(qū)塊油層為例，結(jié)合油藏本身特性、開(kāi)采情況以及現(xiàn)階段注水開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)學(xué)模糊算法篩選出4項(xiàng)指標(biāo)中影響最大的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)的首要參考依據(jù)，進(jìn)而為改善注水開(kāi)發(fā)效果以及調(diào)整下一步開(kāi)發(fā)方案提供理論依據(jù)。

1 ?研究背景

大慶油田W區(qū)塊位于松遼盆地中央坳陷大慶長(zhǎng)垣二級(jí)構(gòu)造帶南部的三級(jí)構(gòu)造帶上，構(gòu)造條件相對(duì)復(fù)雜，縱向上主力油層為葡萄花油層。初期布井方式為反九點(diǎn)法，油井一般采取注水保持壓力的開(kāi)采方式，開(kāi)發(fā)后期井網(wǎng)加密為菱形反九點(diǎn)法注水。油層樣品分析孔隙度分布范圍為8.85%～13.55%，平均為8.9%;空氣滲透率分布范圍為（0.63～1.6）×10-3μm2，平均1.23×10-3μm2，屬于中孔、低滲透油層。砂體多以薄差儲(chǔ)層為主，沉積相主要為三角洲外前緣亞相。

2 ?開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)

受現(xiàn)有動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及葡萄花油層構(gòu)造條件復(fù)雜等多方面限制，本文從影響油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)潛力的4個(gè)因素即含水率、遞減率、剩余可采儲(chǔ)量、水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度出發(fā)，參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法，給出一種低滲透油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)方法[6]。而遞減率和剩余可采儲(chǔ)量采油速度可以綜合反映出在當(dāng)前方案下油田的開(kāi)采情況;水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度是反映注采井網(wǎng)完善情況的指標(biāo)。

2.1 ?含水率綜合評(píng)價(jià)

W區(qū)塊在2002年底進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)，2013年開(kāi)始實(shí)施注采井網(wǎng)調(diào)整，井網(wǎng)局部加密為反九點(diǎn)菱形井網(wǎng)。本文采用相對(duì)滲透率曲線法來(lái)綜合評(píng)價(jià)含水率及含水率的上升情況[7]。含水率與采出程度關(guān)系曲線分為3種，分別是凸型、S型和凹型，其中凸型含水率曲線正與目標(biāo)研究區(qū)塊油藏相符，因此這里采用凸型曲線進(jìn)行含水率評(píng)價(jià)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

將油藏實(shí)際關(guān)系曲線與理論曲線進(jìn)行比較，從圖1可以看出隨著采出程度逐漸升高，含水率逐漸上升;當(dāng)采出程度達(dá)到10%時(shí)，逐漸接近理論曲線，當(dāng)采出程度達(dá)到20%左右時(shí)，含水率逐漸保持不變。實(shí)際關(guān)系曲線在理論曲線上方，呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，后期含水率逐漸下降，慢慢低于理論曲線。

將采出程度與含水率的關(guān)系數(shù)據(jù)繪制于圖版中，得出如圖2所示曲線[8]，采出程度范圍在30%到32%之間，可得出該研究區(qū)塊最終采收率度為33.12%。由上述數(shù)據(jù)可以得出RR的變化范圍在90.6%與96.61%之間。

根據(jù)表1，研究區(qū)塊含水率屬于較好或者好之間，由數(shù)據(jù)可知含水率的評(píng)價(jià)矩陣為（0.17，0.65，0.14，0.02）。

2.2 ?產(chǎn)量遞減規(guī)律評(píng)價(jià)

如圖3所示W(wǎng)區(qū)塊產(chǎn)量經(jīng)歷了上升、穩(wěn)定和下降3個(gè)階段。研究區(qū)自投入生產(chǎn)開(kāi)發(fā)以來(lái)，總體可分為以上3個(gè)生產(chǎn)階段，2002年至2008年為上產(chǎn)階段，大約6年，油田處于低含水采油期，油田產(chǎn)量穩(wěn)步上升，直至2008年末產(chǎn)量達(dá)到最大值，油田生產(chǎn)能力比較旺盛;2009年至2012年產(chǎn)量遞減較為明顯，2012年產(chǎn)量處于最低;從2012年開(kāi)始進(jìn)行井網(wǎng)調(diào)整和新井的投產(chǎn)，開(kāi)發(fā)效果有所好轉(zhuǎn)，產(chǎn)量略有回升，從2014年直至目前為穩(wěn)產(chǎn)期，產(chǎn)量穩(wěn)步上升[9]。

研究區(qū)遞減規(guī)律符合“產(chǎn)量遞減率加大又減小”類型：區(qū)塊 2002年投產(chǎn)，2006年開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)量遞減階段，呈雙曲遞減[10]。2006年11月—2009年8月，月遞減6.21%，2009年9月—2013年7月，產(chǎn)量遞減最大，月遞減達(dá)到7.08%;2013年以來(lái)實(shí)施了井網(wǎng)加密，產(chǎn)量上升，從2015年11月—2018年4月，遞減率略有回升為5.39%，總體開(kāi)發(fā)效果好轉(zhuǎn)（如圖4所示）。

根據(jù)表2所示數(shù)據(jù)，該區(qū)塊的產(chǎn)量遞減指標(biāo)屬于“中等”。該區(qū)塊的產(chǎn)量遞減率的評(píng)價(jià)矩陣為（0，0，0.12，0.87）。

2.3 ?剩余可采儲(chǔ)量采油速度評(píng)價(jià)

自2002年投產(chǎn)開(kāi)始，剩余可采儲(chǔ)量采油速度先隨時(shí)間逐漸上升，2005年末達(dá)到最高值5.06%，2006年開(kāi)始緩慢下降;直至2013年，采油速度下降到最低值3.09%，隨后采油速度一直穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，略有回升但效果不明顯，如圖5所示。

截至2018年4月研究區(qū)采出程度為13.94%，計(jì)算得到剩余可采儲(chǔ)量采油速度總體分布在3.09%至5.06%之間，平均采油速度為3.84%;根據(jù)剩余可采儲(chǔ)量采油速度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表3）可知：研究區(qū)塊的剩余可采儲(chǔ)量采油速度屬于三類開(kāi)發(fā)水平，即開(kāi)發(fā)水平“較差”，剩余可采儲(chǔ)量采油速度的單因素評(píng)價(jià)矩陣為（0.81，0.16，0.01，0.0），從剩余可采儲(chǔ)量采油速度來(lái)看油田開(kāi)發(fā)不理想。

2.4 ?水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度評(píng)價(jià)

W區(qū)塊自2002年投入生產(chǎn)，上產(chǎn)階段6年后開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)量遞減階段，且產(chǎn)量遞減過(guò)快。針對(duì)研究區(qū)塊油田實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中的問(wèn)題，結(jié)合甲型水驅(qū)特征曲線法進(jìn)行水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度評(píng)價(jià)[11]。

根據(jù)圖6甲型水驅(qū)特征曲線計(jì)算出可動(dòng)油儲(chǔ)量為5.457×105 t[12]，最終采出程度為35.12%（見(jiàn)表4）。已知的地質(zhì)可采儲(chǔ)量為2.138 1×106 t，故對(duì)應(yīng)的水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度為72.67%。

根據(jù)表5所示的儲(chǔ)量動(dòng)用程度評(píng)價(jià)表，該區(qū)塊的儲(chǔ)量動(dòng)用程度“較好”。進(jìn)一步得出該指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣為（0.17，0.67，0.14，0.02）。

3 ?模糊綜合評(píng)價(jià)法指標(biāo)優(yōu)選

根據(jù)上述指標(biāo)的評(píng)價(jià)與分析，結(jié)合模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。采用數(shù)學(xué)方法將這些定性語(yǔ)言量化，對(duì)于評(píng)價(jià)油田開(kāi)發(fā)效果更加具有可靠性和正確性[13]。

在對(duì)各開(kāi)發(fā)指標(biāo)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合W區(qū)塊油藏特征，對(duì)各因素進(jìn)行對(duì)修正完善（見(jiàn)表6），進(jìn)而對(duì)研究區(qū)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)[14]。

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)行，保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難度較大。同時(shí)，從單因素評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，幾項(xiàng)指標(biāo)都處于“中等”與“較差”的范圍內(nèi)，表明整個(gè)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果尚且不佳。因此，要進(jìn)一步改善區(qū)塊開(kāi)發(fā)效果可以調(diào)整注采比，優(yōu)化酸化壓裂等措施，此外還要加強(qiáng)油水井管理，加強(qiáng)注水井監(jiān)測(cè)工作[15]。

此方法實(shí)用可靠，具有廣泛的適用性，有望為油田提高采收率、井網(wǎng)方案合理調(diào)整提供理論指導(dǎo)，同時(shí)也為同類型油田提供可靠的參考經(jīng)驗(yàn)。

4 ?結(jié) 論

1）本文依照傳統(tǒng)的油藏工程方法，從多個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)了低滲透砂巖油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。結(jié)合各個(gè)因素指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果，可以看出研究區(qū)塊階段含水上升值為23.67%，較理論值偏高，目前采出程度為13.94%，水驅(qū)動(dòng)用程度較高，產(chǎn)量遞減率較大，穩(wěn)產(chǎn)年限僅6年。

2）根據(jù)最大隸屬度原則可確定“遞減率”為影響程度較大的指標(biāo)，作為第一評(píng)價(jià)指標(biāo)，其次“含水率”也有較大影響。

3）通過(guò)該方法研究W區(qū)塊注水效果情況，把多個(gè)評(píng)價(jià)因素通過(guò)數(shù)學(xué)模糊算法評(píng)價(jià)水驅(qū)開(kāi)發(fā)，依據(jù)研究結(jié)果可以得知現(xiàn)在油田開(kāi)采的重要矛盾，為下一階段合理開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

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