基于非均質指數的窄河道油藏調剖選井方法

李云鵬 王鳳剛 張鋒利 王天慧 劉艷濤

(1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459； 2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459)

渤海灣盆地渤南地區(qū)明下段多發(fā)育河道型砂體，這類砂體具有河道寬度窄、沉積厚度變化快的特點[1-2]，周邊油井注水受效不均，通過合理調剖可以有效地提高注入水的波及體積[3-4]，降低受效井的含水率，提高產油量。目前，中高滲油藏調剖選井過程中，壓力指數決策方法[5]和充滿度決策方法[6]都較為簡便，得到了廣泛應用，然而與橫向變化快、縱向疊置復雜的窄河道油藏[7-8]相配套的調剖選井方法較少。本文從油井入手，引入非均質指數，結合兩步水竄診斷法，建立了一種針對窄河道油藏的調剖選井方法。

1 非均質指數篩選調剖井

(1)

利用非均質指數，就能反映出單井生產狀況比油田油井平均生產狀況是差還是好[10-11]。以日產油指標為例，當油井日產油高于平均日產油時，HI>0；日產油等于平均值時，HI=0；日產油小于平均值時，HI<0。非均質指數已在國外一些油田進行了現(xiàn)場應用，主要用于預測油井完井效果。本文將非均質指數引入調剖選井決策中來，下面選取產油量、產水量2個生產指標來進行說明。

(2)

式(2)中：Ko(i,t)為第i口井第t天產油非均質指數；Kw(i,t)為第i口井第t天產水非均質指數；i為油井序列號(i=1，2，3，…，n)；j為油井生產時間(j=1，2，3，…，t)；t為時間變量，d；qo(i,j)為第i口井第j天產油量，m3；qw(i,j)為第i口井第j天產水量，m3。

利用非均質指數，可以計算每口油井隨時間變化的日產油量、日產水量，將這些坐標(Ko(i,t),Kw(i,t))投影到直角坐標系中，得到該井與油田平均值差值的連續(xù)變化曲線，反映多因素偏離油田平均值的過程。

典型井產水、產油非均質指數變化圖(圖1)的4個象限分別對應著不同的油井類別，第Ⅰ象限為產油量、產水量均大于平均值的高油高水井；第Ⅱ象限為產油量小于平均值、產水量大于平均值的低油高水井[9]；第Ⅲ象限為產油量、產水量均小于平均值的低油低水井；第Ⅳ象限為產油量大于平均值、產水量小于平均值的高油低水井。

圖1 典型井產水、產油非均質指數示意圖Fig .1 Schematic diagram of water and oil heterogeneous index in a typical well

在選擇調剖井的過程中，第Ⅳ象限的高油低水井生產狀況良好，不做調整；第Ⅱ象限的低油高水井具有低效井的特征，但不能確定該井的注入水是否已沿大孔道形成竄流。第Ⅰ、Ⅲ象限的高油高水井和低油低水井具有日產水量、日產油量同時高或同時低的特點，對于這兩類井也不能給出明確的判斷。因此，把第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井作為調剖疑似井進行進一步篩選。

選取目前日產液量和含水率，利用非均質指數對調剖疑似井進行二次篩選。表達式如下：

(3)

式(3)中：Kl(i)為第i口井日產液非均質指數;Kf(i)為第i口井含水率非均質指數；ql(i)為第i口井日產液量，m3；fw(i)為第i口井含水率，%。

日產液量高于油井平均值、含水率高于油井平均值的油井能量較充足、低效循環(huán)，為待調剖井(表1)。

表1 油井非均質指數參數選擇及篩選結果Table 1 Parameter selection and filtering results of heterogeneity index in producers

2 見水類型診斷

窄河道油藏油井見水類型多樣，為達到良好調剖效果，需要使用與見水類型相匹配的調剖劑，如底水錐進型的油井對調剖劑的強度和用量要求較高，所需調剖劑多為高強度凝膠類。在識別油井見水類型的過程中，應用了兩步水竄診斷法，即基于含水率及含水變化速度曲線分析油井含水變化規(guī)律，通過水油比及水油比導數曲線[12]劃分不同油井產水類型，診斷并分析油井的出水特征及出水原因。兩個方法互相佐證，既能確保認識的準確性，又能避免控水措施的盲目性。

步驟1,利用含水率及含水變化速度來識別水竄。

窄河道油藏水竄的發(fā)生會直接導致油井含水快速上升，產油量下降，可以利用含水率及含水變化速度曲線來識別水竄，并分析含水上升趨勢。

步驟2,利用水油比曲線進行診斷和分類。

Randy[13]于1977年在底水錐進研究中開始系統(tǒng)利用產水類型特征曲線預測水油比(WOR)。水油比是生產井日產水量和日產油量的比值，產水類型特征曲線是水油比及水油比導數(WOR′)隨生產時間的變化曲線，不同產水類型的水油比和水油比導數與生產時間的雙對數曲線呈現(xiàn)不同形態(tài)特征。

3 實例應用

3.1 調剖井篩選

E油藏為巖性-構造油藏，埋深1 700 m，單期河道寬度180～200 m、厚度4～10 m，區(qū)域沉積背景為海平面三升三降[14-15]形成的湖退型鳥足狀淺水三角洲沉積；油藏平均孔隙度31%，平均滲透率2 715 mD，地層原油黏度平均為120 mPa·s；多層合采、不規(guī)則井網，截至2020年底，共有油井29口，注水井12口，綜合含水86%，采出程度14.9%。油藏有大量的剩余油富集，具備調剖的物質基礎。

利用E油藏所有油井累產油、累產水非均質指數圖(圖2)，對生產井分類，可以看出，第Ⅳ象限的高油低水井為高效井，占油井總井數41%，這些井主要分布在砂體分支河道，油藏厚度大，水驅井網完善，注采連通性好；第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井為疑似調剖井。

圖2 E油藏油井累產水、累產油非均質指數變化圖Fig .2 Graph of accumulated water and oil heterogeneity index in E reservoir

統(tǒng)計分析疑似調剖井當前的日產液量、含水率值，應用非均質指數法進行二次篩選(圖3)，可以看出，第Ⅰ象限的9口油井日產液與含水率均較高，這些井位于砂體分支河道，由于儲層滲透率變化大，水竄嚴重，導致油井產液能力相對較強，但含水上升較快，具有低效循環(huán)井的特征，篩選該類井為待調剖井；第Ⅱ、Ⅲ象限的井含水率或日產液量沒有完全具備低效循環(huán)的特征，故非調剖井。

圖3 E油藏疑似調剖井日產液、含水率非均質指數圖Fig .3 Diagram of daily fluids and water heterogeneity index for suspected profile control wells

3.2 水竄類型識別

針對E油藏9口待調剖井，采用兩步診斷水竄法，進行水竄類型識別，結果見表2。少數油井見水類型為邊水推進、套管外竄流，大部分油井屬于注水多通道型，由于邊水推進及套管外竄流對堵劑強度、用量要求較高，考慮經濟效益，選取采油井見水類型為注水多通道型進行調剖。

表2 E油藏水竄井見水模式Table 2 Water channeling types of E reservoir

以水平井E38H井為例。E38H井于2015年3月投產，初期日產油44 m3，含水率1.8%，周邊兩口注水井先后注水，含水率緩慢上升，截至2020年底，日產油43 m3，含水率83%，累計產油10.3×104m3。

步驟1。分析生產資料，作該井的含水率及月度含水上升速度隨時間變化曲線(圖4)。由圖4可以看出，生產井初期不含水，無水采油期約19個月，隨著注水井注水，含水率呈階梯式升高。觀察月度含水上升速度曲線，第20個月，含水上升速度由0.03%陡升至5.3%，第39個月含水上升速度由0.5%上升至4.0%，后期在0.9%左右平穩(wěn)變化。整個生產過程在第20和第39個月存在相對高點，反映了注水井注水后的含水上升速度存在變化，初步判斷注水多通道竄流。

圖4 E油藏E38H井含水率及月度含水上升速度隨生產時間變化曲線Fig .4 Curve of water cut and water cut rising speed of Well E38H in E reservoir

步驟2。作E38H井的水油比及水油比導數曲線(圖5)，曲線初期平穩(wěn)，生產過程中隨著注水井陸續(xù)注水，水油比曲線先后出現(xiàn)陡升后平穩(wěn)趨勢，而水油比導數曲線呈階梯式緩慢上升趨勢，曲線特征為注水多通道竄流的特征。

圖5 E油藏E38H井水油比及水油比導數隨生產時間變化曲線Fig .5 WOR and WOR′ curves of Well E38H in E reservoir

3.3 現(xiàn)場實踐

綜合分析E油藏各井組，選取E05井組進行調剖實驗。注水井E05井周邊E01、E02、E04、E08、E09、E38H共6口一線受益在產油井，油井含水差異大，含水率在50%～90%，E01、E02、E04、E38H均為篩選出的調剖井，而且油井見水類型均為注水多通道型，井組剩余可采儲量為地質儲量的40%，具有較大挖潛潛力，E05井井口注入壓力6.5 MPa，破裂壓力18.5 MPa，有12 MPa上調空間，調剖后提高井口注入壓力可以完成配注，周邊油井固井質量合格。

2018年12月25日—2019年6月30日，在E05井組注入聚合物微球進行調剖作業(yè)。注入端，在霍爾曲線[16-17]圖上反映出不同的直線段，用曲線分段回歸求出各直線段的斜率，斜率表征了各注入時期滲流阻力變化，其變化幅度反映了調剖的有效性(圖6)。注入調剖體系后，注入井霍爾曲線顯著抬頭，視阻力系數為1.55，說明注入微球體系調剖后，地層滲流阻力增加，說明了調剖的有效性。

圖6 E油藏E05井調剖前后階段霍爾曲線Fig .6 Hall curve of well E05 in E reservoir before and after profile control

E05井組實施調剖后，采出端開發(fā)效果明顯好轉，井組產油量穩(wěn)中有升，日產油平均增幅為44 m3，井組含水率緩慢下降，含水率平均降幅4%(圖7)。截至2020年11月底，井組累計增油1.35×104m3。

圖7 E油藏E05井組調剖前后生產曲線Fig .7 Production curves of well E5 in E reservoir before and after profile control

4 結論

1) 將非均質指數引入窄河道油藏調剖選井決策中，通過二次篩選確定出待調剖井；應用含水率及含水變化速度曲線、水油比及水油比導數曲線來診斷水竄類型，優(yōu)選出調剖劑。實踐表明，本文方法現(xiàn)場應用效果較好，達到了降水增油的目的。

2) 目前渤海海域窄河道油藏很多已經進入中高含水期，油水關系非常復雜，本文調剖選井方法，既為下步調剖推廣試驗奠定了基礎，也為其他復雜油藏調剖方案的論證提供了借鑒。