基于生產(chǎn)效率分級評價確定低滲透油藏控水穩(wěn)油對策

陳民鋒，王兆琪，黃安琪，張琪琛，陳 璐

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

基于生產(chǎn)效率分級評價確定低滲透油藏控水穩(wěn)油對策

陳民鋒，王兆琪，黃安琪，張琪琛，陳 璐

(中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249)

生產(chǎn)效率是反映水驅(qū)油藏生產(chǎn)能力及驅(qū)替效果的重要指標(biāo)，基于生產(chǎn)效率分析和評價不同注采單元的控水穩(wěn)油能力及影響因素，是油藏制定適宜調(diào)整措施的重要依據(jù)。通過系統(tǒng)分析油水井的生產(chǎn)能力、產(chǎn)油效率、驅(qū)替效果等影響開發(fā)效果的各方面指標(biāo)，篩選并建立油水井生產(chǎn)效率評價指標(biāo)體系；利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析方法，系統(tǒng)化處理不同指標(biāo)對生產(chǎn)效率分級評價結(jié)果的影響，建立油藏生產(chǎn)效率分級評價方法。結(jié)合油田開發(fā)實例，在油水井生產(chǎn)效率分級評價的基礎(chǔ)上，明確了不同注采單元的控水穩(wěn)油能力及生產(chǎn)特點，結(jié)合影響生產(chǎn)效率的地質(zhì)、開發(fā)因素綜合分析，提出了針對性的開發(fā)調(diào)整措施，可為此類油田的有效開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

低滲透油藏 生產(chǎn)效率 分級評價 控水穩(wěn)油 開發(fā)調(diào)整

采取水驅(qū)開發(fā)的低滲透油田，具有見水早、含水上升快、產(chǎn)量遞減快的特點，在水驅(qū)開發(fā)的中后期階段，隨著含水率的增加和水竄程度趨于嚴(yán)重，油田生產(chǎn)能力和產(chǎn)油效率不斷下降，即油田生產(chǎn)效率不斷降低[1-2]，如何針對低滲透油田的實際特點，選擇適宜的控水穩(wěn)油[3-4]對策進(jìn)行開發(fā)調(diào)整，保持油田較高的生產(chǎn)效率[5-6]，是低滲透油田水驅(qū)開發(fā)后期的重要研究方向。

油田類型、開發(fā)方式、開采條件等不同，油田開發(fā)的生產(chǎn)效率評價方法和相關(guān)分級標(biāo)準(zhǔn)亦不同[7-9]，在此方面國內(nèi)外相關(guān)研究較少。本文基于水驅(qū)油田開發(fā)特點，確定采油井、注水井生產(chǎn)效率的評價指標(biāo)集，并基于數(shù)學(xué)分析方法[10-11]提出油田生產(chǎn)效率的分級評價方法；結(jié)合實際低滲透油田開發(fā)情況，提出了針對性的開發(fā)調(diào)整建議，為油田高效開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1 注采井區(qū)生產(chǎn)效率分級評價方法

以注水井為中心的注采井區(qū)是水驅(qū)油藏的基本生產(chǎn)單元，也是油藏進(jìn)行整體調(diào)整和措施實施的基礎(chǔ)，而分析和評級不同注采井區(qū)的生產(chǎn)效率，需要綜合考慮其中的采油井、注水井的生產(chǎn)情況和生產(chǎn)效果。

1.1 評價采油井生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)指標(biāo)

對于水驅(qū)開發(fā)的油田，采油井生產(chǎn)效率是一個綜合指標(biāo)，要體現(xiàn)出在某一階段的產(chǎn)液強(qiáng)度、產(chǎn)油能力和生產(chǎn)阻力等方面的不同；另外，采油井生產(chǎn)效率是一個相對比較的評價指標(biāo)，是與本油田內(nèi)部進(jìn)行比較。因此，采油井生產(chǎn)效率可以用一個綜合指數(shù)來代表。

(1)反映采油井生產(chǎn)強(qiáng)度的評價指標(biāo)

以單位有效厚度日產(chǎn)液量大小來反映油井生產(chǎn)強(qiáng)度，油井生產(chǎn)強(qiáng)度越大，油井生產(chǎn)效率越高。其表達(dá)式為：

(1)

式中：Ql為油井日產(chǎn)液量，m3/d；Ho為油井射開的有效厚度，m。

(2)反映采油井產(chǎn)油效率的評價指標(biāo)

油藏動態(tài)分析中常用WI指數(shù)表征油井的相對產(chǎn)水速度(水竄速度)，為油井含水率在一定開發(fā)時間內(nèi)的平均值，采用積分面積加權(quán)平均的方法獲得，見圖1。

圖1 采油井WI指數(shù)示意

(2)

式中：fw為含水率，%；t為生產(chǎn)時間，d。

這里以EO指數(shù)來反映油井的產(chǎn)油效率，產(chǎn)油效率越大，油井生產(chǎn)效率越高。其表達(dá)式為：

(3)

(3)反映采油井綜合生產(chǎn)能力的評價指標(biāo)

在滿足達(dá)西定律條件下，基于穩(wěn)態(tài)、牛頓流體和徑向流的采油井產(chǎn)液量可表示為：

(4)

上式為瞬時的產(chǎn)液量，兩端分別對時間進(jìn)行積分，可得采油井累積產(chǎn)液量的表達(dá)式：

(5)

式中：K、kro、krw分別為絕對滲透率、油相滲透率和水相滲透率，10-3μm2；h為有效厚度，m；re、rw為驅(qū)動半徑、井筒半徑，m；S為表皮系數(shù)；μo、μw為油相、水相的粘度，mPa·s；Bo、Bw為油相、水相的體積系數(shù)；pe、pwf為地層靜壓、油井井底壓力，MPa；Qo、Qw、Ql為油井日產(chǎn)油量、日產(chǎn)水量和日產(chǎn)液量，m3/d；Lp為油井累積產(chǎn)液量，104m3。

假設(shè)在油(水)井的生產(chǎn)過程中，可以劃分為多個穩(wěn)定生產(chǎn)階段(生產(chǎn)時間段足夠小就可以滿足)，而在此階段生產(chǎn)穩(wěn)定，油水的相對流動能力隨時間的變化不大。

其中，mp反映在不同生產(chǎn)階段油井的綜合生產(chǎn)能力，可稱之為采油井綜合產(chǎn)液能力指數(shù)。

則上式變?yōu)椋?/p>

(6)

上式反映的是采油井累積產(chǎn)液量(產(chǎn)油量)與生產(chǎn)壓差積分的關(guān)系；物理意義是采油井累積產(chǎn)出一定的液量總共消耗了多少驅(qū)動能量。

這里以mp來反映油井綜合生產(chǎn)能力，mp越大，油井綜合生產(chǎn)能力越高。

1.2 評價注水井生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)指標(biāo)

對于水驅(qū)開發(fā)的油田，注水井生產(chǎn)效率是一個綜合指標(biāo)，要體現(xiàn)出在某一階段的注水強(qiáng)度、驅(qū)替效果和生產(chǎn)阻力等方面的不同；另外，注水井生產(chǎn)效率是一個相對比較的評價指標(biāo)，是與本油田內(nèi)部進(jìn)行比較。因此，注水井生產(chǎn)效率可以用一個綜合指數(shù)來代表。

(1)反映注水井注入強(qiáng)度的評價指標(biāo)

以單位有效厚度日注水量大小來反映水井生產(chǎn)強(qiáng)度，水井生產(chǎn)強(qiáng)度越大，其生產(chǎn)效率越高。其表達(dá)式為：

(7)

式中：Qi為水井日注水量，m3/d；Hw為水井射開的有效厚度，m。

(2)反映注水井驅(qū)替狀況的評價指標(biāo)

用PI指數(shù)表征注水井的水竄能力，為水井井底流壓在一定開發(fā)時間內(nèi)的平均值，采用面積加權(quán)平均的方法獲得，見圖2。

圖2 注水井PI指數(shù)示意

(8)

考慮水井產(chǎn)量和生產(chǎn)層位影響，可修正為：

(9)

其中：p0為關(guān)井前注水井的井口壓力，MPa；p(t)為關(guān)井后井口壓力隨時間的變化，MPa；t為關(guān)井后所經(jīng)歷的時間，min；Qi為水井日注水量，m3/d；Hw為生產(chǎn)層位的有效厚度，m。

以EW指數(shù)來反映水井的驅(qū)替狀況(竄流發(fā)育程度)，EW指數(shù)越大，水井竄流程度越小,生產(chǎn)效率越高。其表達(dá)式為：

EW=1-PI′

(10)

(3)反映注水井綜合吸水能力的評價指標(biāo)

參考式(5)，對于注水井累積注入量，則有：

(11)

式中：pi、pe為水井井底注入壓力、地層靜壓，MPa；Qi為水井日注水量，m3/d；Wi為水井累積注入量，104m3。

假設(shè)在水井的生產(chǎn)過程中，可以劃分為多個穩(wěn)定生產(chǎn)階段(生產(chǎn)時間段足夠小就可以滿足)，而在此階段生產(chǎn)穩(wěn)定，油水的相對流動能力隨時間的變化不大。

令

式中，mi反映在不同生產(chǎn)階段水井的綜合生產(chǎn)能力，可稱之為注水井綜合吸水能力指數(shù)。

則上式變?yōu)椋?/p>

(12)

上式反映的是注水井累積注入量與注入壓差積分的關(guān)系；物理意義是注水井累積注入一定的液量總共消耗了多少作用能量。

這里以mi來反映水井綜合生產(chǎn)能力，mi越大，水井綜合生產(chǎn)能力越高。

1.3 注采井區(qū)生產(chǎn)效率分級評價步驟

油、水井生產(chǎn)效率指數(shù)表征在油藏不同區(qū)域、不同階段的生產(chǎn)效果，其值越大，表明油、水井生產(chǎn)效率越高。

基于選取的各個油、水井生產(chǎn)效率評價指標(biāo)，根據(jù)以下步驟來分別確定其綜合生產(chǎn)效率指數(shù)：

第一步：各評價指標(biāo)參數(shù)無因次化——對采油井、注水井分別進(jìn)行計算。

先取采油井(注水井)各單項評價指標(biāo)的極大值，范圍為研究目標(biāo)區(qū)塊的所有采油井(注水井)，再進(jìn)行各單項評價指標(biāo)參數(shù)的無因次化。

采油井：

(13)

注水井：

(14)

第二步：確定各評價參數(shù)權(quán)重并綜合計算——對采油井、注水井分別進(jìn)行計算。

采油井綜合生產(chǎn)效率指數(shù)計算表達(dá)式為：

(15)

注水井綜合生產(chǎn)效率指數(shù)計算表達(dá)式為：

(16)

其中，λoi為各參數(shù)的評價權(quán)重；λwj為各參數(shù)的評價權(quán)重。

可采用經(jīng)驗法、專家打分法和層次分析法等方法確定各項權(quán)重。本文在油田實際動態(tài)分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次試驗比對，以專家打分法為主來確定各項評價參數(shù)的權(quán)重，結(jié)果見表1。

表1 油水井生產(chǎn)效率各項評價參數(shù)權(quán)重分配

第三步：依據(jù)綜合評價指數(shù)確定分級標(biāo)準(zhǔn)。

以建立的指標(biāo)體系和劃分運(yùn)行區(qū)間為基礎(chǔ)，對各指標(biāo)當(dāng)前值所處不同的區(qū)間分別取值——范圍：1～0分。

利用數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)間(如三倍標(biāo)準(zhǔn)差方法進(jìn)行分級)：針對具有統(tǒng)計規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，其平均值為a、標(biāo)準(zhǔn)差為σ，根據(jù)其數(shù)據(jù)分布來劃分區(qū)間，然后依據(jù)采油井、注水井的綜合生產(chǎn)效率指數(shù)來判斷其所屬類別：

①在[1，a+3σ]，為一類井，表示采油井、注水井生產(chǎn)效率高；

②在[a+3σ，a+σ]，為二類井，表示采油井、注水井生產(chǎn)效率較高；

③在[a+σ，a-σ]，為三類井，表示采油井、注水井生產(chǎn)效率中等；

④在[a-σ，a-3σ]，為四類井，表示采油井、注水井生產(chǎn)效率較低；

⑤在[a-3σ，0]，為五類井，表示采油井、注水井生產(chǎn)效率低。

第四步：以注水井為中心劃分注采井組，結(jié)合井組中每口采油井、注水井的單井生產(chǎn)效率分級評級結(jié)果，確定不同注采井區(qū)的控水穩(wěn)油能力。

穩(wěn)油能力指油井在采取一系列措施后穩(wěn)定產(chǎn)量或穩(wěn)中有升的能力，控水能力指注水井有效的注水，防止縱向單層突進(jìn)和平面水竄的能力。根據(jù)不同區(qū)域注采對應(yīng)關(guān)系和油水井生產(chǎn)效率指標(biāo)大小，結(jié)合實際生產(chǎn)動態(tài)分析，將不同井區(qū)分為四類——具有不同控水穩(wěn)油能力，具體見表2。

表2 油藏不同井區(qū)特點及控水穩(wěn)油對策

2 基于生產(chǎn)效率分析確定調(diào)整策略

YC-67井區(qū)油藏屬于低滲透低豐度油藏，平均孔隙度14.75%，平均滲透率9.85×10-3μm2，有效厚度10.9 m，含油飽和度45.1%。采取不規(guī)則型開發(fā)注采井網(wǎng)開發(fā)，注水開發(fā)6 a后，油井開井?dāng)?shù)168口，開井注水井?dāng)?shù)76口，綜合含水82.4%，采油速度0.33%，采出程度6.37%，處于典型的低速、低效開采狀態(tài)。

依據(jù)本文方法對油藏采油井、注水井進(jìn)行生產(chǎn)效率計算，得到不同井的生產(chǎn)效率值。以注水井為中心劃分注采井區(qū)，結(jié)合油藏儲層連通情況、注采對應(yīng)情況和采油井、注水井實際生產(chǎn)動態(tài)，依據(jù)表2分析進(jìn)行注采井區(qū)分類，進(jìn)而繪制等值圖——油藏控水穩(wěn)油能力分布，結(jié)果見圖3。

圖3 YC-67井區(qū)油藏不同區(qū)域控水穩(wěn)油能力圖

通過分析油水井生產(chǎn)效率的平面分布，以及注采對應(yīng)關(guān)系和目前單井生產(chǎn)狀況，來確定不同區(qū)域的控水穩(wěn)油對策。具體見表2。

一類井區(qū)：處在控水穩(wěn)油能力均強(qiáng)的區(qū)域，這類井的產(chǎn)量都比較穩(wěn)定，含水上升速度也比較慢，穩(wěn)產(chǎn)的能力最為充分。對此類井要不失時機(jī)地進(jìn)行注水產(chǎn)液結(jié)構(gòu)整體調(diào)整，并力爭實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)，而含水率不上升。

二類井區(qū)：處在穩(wěn)油能力強(qiáng)，控水能力弱的區(qū)域，這類井產(chǎn)量比較穩(wěn)定，含水上升快，控水能力差。對此類井今后控制含水的上升是穩(wěn)產(chǎn)的決定因素，在發(fā)揮穩(wěn)油能力強(qiáng)的同時，要搞好注水結(jié)構(gòu)的調(diào)整，努力提高其控水能力，同時要及時調(diào)整周圍水井的小層配注量。

三類井區(qū)：處在穩(wěn)油能力弱，控水能力強(qiáng)的區(qū)域，這類井主要屬于產(chǎn)量不高，含水也不高的井。對此類井在控制含水上升的同時，降低油水井?dāng)?shù)比，提高油井的多向受效率，以使其穩(wěn)油能力向一類區(qū)域井靠近。

四類井區(qū)：處在控水穩(wěn)油能力均弱的地區(qū)，此類油井主要表現(xiàn)為產(chǎn)量不高，含水高的井；這類油井一部分為開發(fā)較早的井，采出程度已經(jīng)比較高，受注水影響含水上升快，產(chǎn)量遞減也比較快；另一類油井為單層突進(jìn)比較嚴(yán)重的井，這類井隨著注水開發(fā)的深入，受注水影響產(chǎn)量遞減會很快，含水上升速度也隨之加快。對區(qū)域要進(jìn)行以增加可采儲量為主的注采井網(wǎng)調(diào)整，通過調(diào)整，使油水井?dāng)?shù)比、油井多向受效率等指標(biāo)達(dá)到合理，提高其控水穩(wěn)油能力，從而為注水、產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整打下基礎(chǔ)。

3 主要認(rèn)識

(1)本文提出的綜合生產(chǎn)能力計算方法，可以反映油水井在整個開發(fā)過程中的變化趨勢，并準(zhǔn)確描述不同階段油水井的生產(chǎn)狀況。

(2)從生產(chǎn)強(qiáng)度、產(chǎn)油或驅(qū)替效果和綜合生產(chǎn)能力等方面，結(jié)合適宜的數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析方法，來評價油水井的生產(chǎn)狀況，可以全面反映和定量描述油水井在開發(fā)過程中的生產(chǎn)效率。

(3)基于油水井生產(chǎn)效率評價水驅(qū)油田開發(fā)狀況和生產(chǎn)效果，結(jié)合油田開發(fā)條件分析，可以綜合多因素的影響，提出針對性的控水穩(wěn)油對策，為油藏開發(fā)調(diào)整奠定基礎(chǔ)。

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[10] 王敏，陳民鋒，劉廣為，等.主成分分析法確定海上油田水驅(qū)效果評價關(guān)鍵指標(biāo)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2015，22(2)：66-71.

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(編輯 王建年)

Water control and stabilizing oil production for low permeable reservoir by classification evaluation based on production efficiency

Chen Minfeng;Wang Zhaoqi,Huang Anqi,Zhang Qichen,Chen Lu

(CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

Production efficiency is an important index to reflect the production capacity and displacement characteristics of water-drivel reservoir.According to the production efficiency,the ability and influencing factors of water control and stabilizing oil production for various injection-production units were analyzed and evaluated,which are an important basis to make appropriate adjustment measures.An evaluation system for production efficiency of oil-water wells was established based on the analysis of the production capacity of oil-water wells,oil production efficiency,displacement characteristics,and so on.The influence of different parameters on the classification evaluation of production efficiency was systematically analyzed by using mathematical statistical method.On this basis,the classification evaluation method for reservoir production efficiency was established.Based on the classification evaluation of production efficiency of an oil field,the ability of water control and stabilizing oil production and production characteristics for various injection-production units was obtained.Combined with the geological and developmental factors influencing production efficiency,the development adjustment measures are proposed.

low permeability reservoir;production efficiency;classification evaluation;control water produced with oil;development adjustment

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.009

2016-08-23；改回日期：2016-11-04。

陳民鋒(1971—)，博士，副教授，主要從事油田開發(fā)系統(tǒng)理論方法和三次采油技術(shù)研究。電話：010-89733096，E-mail：cmfllp96@126.com。

國家科技重大專項課題子課題《油氣資產(chǎn)價值影響因素及評價指標(biāo)集研究》(2016ZX05033005-007)。

TE323

A