中高含水期油藏注采有效性研究

鄭 偉，姜漢橋，陳民鋒，朱龍權(quán)，白曉虎

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;

2.中石化江蘇油田分公司，江蘇 金湖 211600;

3.中油長(zhǎng)慶油田分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745100)

中高含水期油藏注采有效性研究

鄭 偉1，姜漢橋1，陳民鋒1，朱龍權(quán)2，白曉虎3

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;

2.中石化江蘇油田分公司，江蘇 金湖 211600;

3.中油長(zhǎng)慶油田分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745100)

為有效控制水驅(qū)油藏竄流現(xiàn)象，提高注水利用率，需要確定油藏存在竄流的低效循環(huán)場(chǎng)區(qū)域?；谒?qū)開(kāi)發(fā)油藏的特點(diǎn)及影響因素，建立包括油藏靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)的注采有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;應(yīng)用模糊綜合評(píng)判理論，提出注采有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)量化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、影響因素分級(jí)權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)和注采有效性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn);結(jié)合油田實(shí)踐，進(jìn)一步建立油藏注采有效性計(jì)算評(píng)價(jià)方法和步驟。根據(jù)建立的綜合評(píng)判方法，分析評(píng)價(jià)了江蘇油田某油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)的注采有效性，研究結(jié)果為油藏實(shí)施綜合治理提供了技術(shù)支持。

油藏中高含水期;注采有效性;井間竄流;模糊綜合判別;權(quán)重;分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

引 言

對(duì)于注水開(kāi)發(fā)砂巖油藏，受流體流度差異以及地層非均質(zhì)性 (局部存在高滲透率條帶，油層疏松容易出砂)的影響，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期水驅(qū)開(kāi)發(fā)，在注采井間易形成竄流通道，致使注入水低效甚至無(wú)效循環(huán)，造成油藏不同區(qū)域存在低效注采井區(qū)。一方面，由于大量的注入水沿高滲透、高含水“優(yōu)勢(shì)”通道無(wú)效或低效循環(huán)，導(dǎo)致注水利用率低，噸油耗水量增加，造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi);另一方面，注水驅(qū)替效率低，儲(chǔ)量無(wú)法動(dòng)用或動(dòng)用較差，影響油田的水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果［1－9］。高滲透帶在油田開(kāi)發(fā)的任何時(shí)期都是客觀存在的，而竄流通道的低效、無(wú)效循環(huán)則是隨著油田開(kāi)發(fā)逐漸形成的。本文基于水驅(qū)開(kāi)發(fā)油藏生產(chǎn)變化特點(diǎn)，建立評(píng)價(jià)油藏開(kāi)發(fā)有效性、驅(qū)替有效性的指標(biāo)體系;利用模糊評(píng)判原理，建立注采有效性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。根據(jù)注采有效性評(píng)價(jià)方法，確定油藏平面低效注采井區(qū)和縱向低效循環(huán)區(qū)域 (生產(chǎn)層位及井段)。

1 油藏注采有效性評(píng)價(jià)體系

1.1 油藏注采有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1.1 地質(zhì)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)

地質(zhì)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有滲透率級(jí)差、滲透率突進(jìn)系數(shù)和分流系數(shù)。其中分流系數(shù)為高滲條帶產(chǎn)能系數(shù)與油藏產(chǎn)能系數(shù)比值，即:KHR=KmaxH/∑KH。

1.1.2 油井評(píng)價(jià)指標(biāo)

油井評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有含水率、累計(jì)水油比和產(chǎn)油效率指數(shù)。

1.1.3 注采井組評(píng)價(jià)指標(biāo)

注采井組評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有注采比、有效驅(qū)替指數(shù)、注水利用指數(shù)和存水率。

1.2 油藏注采有效性評(píng)價(jià)程序

模糊綜合評(píng)判法是對(duì)受多種因素影響的事物作出全面評(píng)價(jià)的一種有效的多因素決策方法，該方法綜合考慮了多種靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。首先對(duì)各動(dòng)態(tài)變化指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其次利用層次分析法對(duì)每個(gè)指標(biāo)的影響程度加以比較，得出其權(quán)重，最后運(yùn)用模糊評(píng)判方法得出一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)油藏的注采有效性。

針對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)油田的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)和復(fù)雜性，首先根據(jù)影響竄流通道形成的主要地質(zhì)和開(kāi)發(fā)因素，確定評(píng)價(jià)指標(biāo);然后提出多因素、多層次的權(quán)重分析和模糊評(píng)判綜合方法;最后通過(guò)綜合指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)油藏注采有效性［10－11］。

2 注采有效性模糊綜合評(píng)價(jià)方法

2.1 模糊綜合評(píng)判步驟

(1)確定評(píng)判對(duì)象。一般將被評(píng)判事物稱(chēng)為評(píng)判對(duì)象，評(píng)價(jià)結(jié)果用一組“評(píng)語(yǔ)上”的模糊集合表示，這組由評(píng)語(yǔ)構(gòu)成的集合稱(chēng)之為評(píng)語(yǔ)集V;而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的所有因素構(gòu)成的集合稱(chēng)為因素集，由U表示。

(2) 確定評(píng)語(yǔ)集。V=(v1，v2，…，vn)，根據(jù)評(píng)判對(duì)象的評(píng)價(jià)等級(jí)劃分，相應(yīng)評(píng)語(yǔ)集為V=(很好、好、中等、差、很差)，或用某一區(qū)間上離散數(shù)值構(gòu)成，其中數(shù)字代表評(píng)語(yǔ)的隸屬度，記作V=(v1，v2，…，vm)。評(píng)價(jià)結(jié)果是V上的一個(gè)模糊子集，其中yi表示評(píng)價(jià)對(duì)象可用評(píng)語(yǔ)vi來(lái)評(píng)價(jià)的程度。

(3) 確定因素集。U=(u1，u2，…，un)，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的所有因素構(gòu)成的集合稱(chēng)為因素集，根據(jù)第i個(gè)因素ui，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象作出的評(píng)價(jià)稱(chēng)作單因素評(píng)價(jià)，記作:=(r11，r12，…，rm)。

(6)選取合適的計(jì)算模型，作模糊變換求得油藏注采有效性綜合評(píng)判向量=·，并確定評(píng)價(jià)結(jié)果。

yj是評(píng)判對(duì)象相應(yīng)于j個(gè)模糊評(píng)語(yǔ)的隸屬度。

對(duì)于形成的注采有效性評(píng)價(jià)矩陣，按照模糊綜合評(píng)判原理，采取評(píng)語(yǔ)向量最大隸屬度原則，確定最后評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

在計(jì)算出各評(píng)價(jià)樣品各項(xiàng)參數(shù)的評(píng)價(jià)得分值前，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目的對(duì)各項(xiàng)參數(shù)給以不同的權(quán)重，體現(xiàn)各參數(shù)的重要程度。

指標(biāo)權(quán)重分析主要采用層次分析法。層次分析法(AHP)是一種定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。它把復(fù)雜的問(wèn)題分為若干層次，然后根據(jù)對(duì)一定客觀現(xiàn)實(shí)的判斷，就每一層次各元素的相對(duì)重要性給出定量表示，即構(gòu)造判斷矩陣。通過(guò)求解該判斷矩陣的最大特征根及對(duì)應(yīng)的特征向量，來(lái)確定出每一層次各元素的權(quán)重。通過(guò)各層次的分析協(xié)調(diào)，達(dá)到整個(gè)問(wèn)題分析結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

將靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)中的各因素權(quán)重按照靜態(tài)和動(dòng)態(tài)權(quán)重關(guān)系進(jìn)行合成，最終確定各因素的權(quán)重(表1)。

表1 注采有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.3 注采有效性分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)量化分級(jí)

在眾多影響油藏潛力的地質(zhì)、開(kāi)發(fā)因素中，許多參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。各評(píng)價(jià)指標(biāo)取值見(jiàn)表2。

每一項(xiàng)指標(biāo)均有5個(gè)取值，分別對(duì)應(yīng)5種情況(好、較好、中、較差、差)。最終構(gòu)成2個(gè)影響因素矩陣(其中:j=1，2，…，5)。

表2 油藏注采有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總

2.3.2 注采有效性分級(jí)

根據(jù)油藏實(shí)際開(kāi)發(fā)情況，確定油藏注采有效性分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表3 油藏注采有效性評(píng)價(jià)分級(jí)

2.3.3 油藏注采有效性計(jì)算評(píng)價(jià)方法

各地質(zhì)影響因素的指標(biāo)值aij與其權(quán)值ωj相乘并累加，得到注采有效性地質(zhì)因素判斷特征向量Fa=［Fa1，F(xiàn)a2，F(xiàn)a3，F(xiàn)a4，F(xiàn)a5］;各動(dòng)態(tài)影響因素的指標(biāo)值bkj與其權(quán)值ωj相乘并累加，得到注采有效性動(dòng)態(tài)因素判斷特征向量 Fb=［Fb1，F(xiàn)b2，F(xiàn)b3，F(xiàn)b4，F(xiàn)b5］。將Faj和Fbj分別與其權(quán)值ωa和ωb相乘再求和，得到油藏注采有效性綜合評(píng)判向量Fzj=Faj·ωa+Fbi·ωb，(j=1，2，…，5)。

對(duì)于形成的注采有效性評(píng)價(jià)矩陣，按照模糊綜合評(píng)判原理，采取評(píng)語(yǔ)向量最大隸屬度原則，確定最后評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 油田實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)模糊綜合評(píng)判及層次分析法基本原理，對(duì)江蘇油田G6斷塊油藏生產(chǎn)井進(jìn)行評(píng)判，判斷油藏存在一些低效開(kāi)發(fā)井區(qū)(表4)。根據(jù)產(chǎn)液、吸水剖面等資料，結(jié)合注采有效性分析結(jié)果，判別油藏中存在的竄流井區(qū)和層位(表5)。

研究表明，在目前開(kāi)發(fā)條件下，有8口注水井對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)層位存在有明顯的竄流現(xiàn)象，有19口油井存在明顯的竄流現(xiàn)象。低效注采井區(qū)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)層位中的竄流通道分布比較集中，厚度比較小，一般為0.20～0.50 m，平均為0.36 m，但滲透率較高，一般為相應(yīng)小層原始滲透率的6～10倍，孔喉半徑也較大，一般為相應(yīng)小層原始平均孔喉半徑的2.5～3.0倍。這些竄流通道在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中滲流阻力很小，很快水淹，形成注水低效注采井區(qū)的竄流通道，大大降低了注水的利用率。

表4 江蘇油田G6斷塊油藏注采低_效無(wú)效井組

表5 江蘇油田G6斷塊油藏低效注采井區(qū)井組對(duì)照

4 結(jié)論

(1)油田進(jìn)入高含水階段后，注采有效性發(fā)生變化，通過(guò)深入分析注采井組的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的變化特點(diǎn)，可以認(rèn)識(shí)油藏不同區(qū)域水驅(qū)低效循環(huán)的位置和對(duì)水驅(qū)的影響。

(2)綜合考慮多方面表現(xiàn)特征，選取適合不同油藏特點(diǎn)的的權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以判別油藏注采有效性和竄流通道的發(fā)育程度。

(3)本文所建立的方法簡(jiǎn)單、適用、可靠，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，為油田的開(kāi)發(fā)調(diào)整、綜合治理奠定了基礎(chǔ)。

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Study on effectiveness of injection and production system in medium－h(huán)igh water cut stage

ZHENG Wei1，JIANG Han－qiao1，CHEN Min－feng1，ZHU Long－quan2，BAI Xiao－h(huán)u3

(1．MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing102249，China;

2．Jiangsu Oilfield Company，SINOPEC，Jinhu，Jiangsu211600，China;

3．Changqing Oilfield Company，PetroChina，Qingyang，Gansu745100，China)

It is necessary to define the region of low efficiency circulation where water channeling occurs in a reservoir so as to improve water injection efficiency．An evaluation index system for the effectiveness of injection and production is established based on the characteristics and influential factors of waterflooding reservoirs．Using fuzzy synthetic evaluation theory，this paper proposes quantitative grading standard，influential factor grading weight standard，and injection－production effectiveness grading standard．The calculation and evaluation method of reservoir injection－production effectiveness is established coupled with oilfield practice．A watetflooding reservoir in Jiangsu Oilfield has been evaluated for injection－production effectiveness by using the established method，and the evaluation result has provided technical support for implementation of comprehensive reservoir management．

medium high water cut stage;injection－production effectiveness;interwell cross flow;fuzzy synthetic evaluation;weight;grading standard

TE341

A

1006－6535(2011)04－0066－04

20101103;改回日期20110420

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)外協(xié)子課題“海上稠油化學(xué)驅(qū)油技術(shù)”(2008ZX05024－002)

鄭偉(1984－)，男，2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開(kāi)發(fā)工程專(zhuān)業(yè)在讀博士研究生，從事油氣田開(kāi)發(fā)及提高采收率方面的研究。

編輯 孟凡勤