趙繼勇 ,安小平 ,王晶 ,樊建明 ,康興妹 ,譚習(xí)群 ,李文青
(1. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院,西安 710018;2. 低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,西安 710018)
鄂爾多斯盆地超低滲油藏開發(fā)已10年,開發(fā)矛盾及開發(fā)規(guī)律逐步顯現(xiàn),具備了系統(tǒng)評(píng)價(jià)不同類型油藏井網(wǎng)適應(yīng)性的基礎(chǔ),開展超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)對(duì)已開發(fā)油藏老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)及新區(qū)上產(chǎn)均具有重要意義。
目前國(guó)內(nèi)外井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法較少。國(guó)外文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了多種井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法,主要為單一指標(biāo)數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)法[1-2]、典型指標(biāo)定性描述法[3]、油藏?cái)?shù)值模擬法[4]、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法[5]、灰色關(guān)聯(lián)分析法[6]等。單一指標(biāo)數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)法指將理論曲線與實(shí)際曲線對(duì)比,該方法簡(jiǎn)單、明了,在油田得到了廣泛應(yīng)用,但其未能反映注水開發(fā)過程中的系統(tǒng)性特征;典型指標(biāo)定性描述法指通過水驅(qū)狀況、見效特征等指標(biāo)進(jìn)行分析描述繼而判斷油藏開發(fā)效果,如:水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度高、見效程度高等,該方法對(duì)于低滲透油藏有明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)界限,但對(duì)超低滲油藏未進(jìn)一步劃分;油藏?cái)?shù)值模擬法采用軟件模擬不同地質(zhì)狀態(tài)來評(píng)價(jià)開發(fā)效果,但超低滲油藏存在啟動(dòng)壓力梯度,不滿足達(dá)西滲流,而數(shù)值模擬軟件以達(dá)西滲流模型為基礎(chǔ),因此對(duì)超低滲油藏適應(yīng)性差;模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法指將模糊數(shù)學(xué)理論運(yùn)用到油藏開發(fā)效果評(píng)價(jià)中,該方法在理論及應(yīng)用中較為成熟,但在模糊綜合評(píng)價(jià)過程中,評(píng)價(jià)因素間相關(guān)性造成的評(píng)價(jià)信息重復(fù)的問題難以解決;灰色關(guān)聯(lián)分析法可通過對(duì)已知信息的處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)未知信息的預(yù)測(cè)及量化,從中找出各評(píng)價(jià)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性,實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)參數(shù)定量描述及比較[7],該方法可消除人為因素對(duì)權(quán)重分配的影響,但也有計(jì)算繁復(fù)之不足。為此,本文采用譜系聚類分析與灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)合的方法,譜系聚類分析可以解決參數(shù)之間的相似關(guān)系,優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù);灰色關(guān)聯(lián)法可以通過定量分析來描述評(píng)價(jià)參數(shù)間的次序等。本文在文獻(xiàn)[8]基礎(chǔ)上結(jié)合超低滲油藏開發(fā)實(shí)踐,建立井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)及方法。
本文在油田開發(fā)水平分級(jí)[8]的基礎(chǔ)上制定了適應(yīng)超低滲油藏開發(fā)的井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法,主要包括 4方面:①優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù);②確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重;③劃分油藏開發(fā)階段;④確定分類系數(shù)。
超低滲油藏有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)難以建立,油井見效程度、含水上升規(guī)律、注采靜壓差、內(nèi)部收益率等是體現(xiàn)超低滲油藏開發(fā)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)合油田開發(fā)水平分級(jí)[8]中14項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)中的油藏開發(fā)指標(biāo)和工藝指標(biāo),初步篩選出12個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)(見圖1),并通過譜系聚類分析方法[9]剔除相關(guān)性較高的評(píng)價(jià)參數(shù),最終選擇相對(duì)獨(dú)立的評(píng)價(jià)參數(shù)。
圖1 井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)參數(shù)譜系圖
譜系聚類分析法流程如下:①數(shù)據(jù)變換;②統(tǒng)計(jì)相似性;③聚合歸類;④形成譜系圖。相似性統(tǒng)計(jì)可衡量評(píng)價(jià)參數(shù)之間的相似程度,本文應(yīng)用距離系數(shù)法統(tǒng)計(jì)相似性,即評(píng)價(jià)參數(shù)間的親疏程度用相互距離來衡量,距離值越小,評(píng)價(jià)參數(shù)間的相似程度越大。根據(jù)形成的聚類分析譜系圖(見圖 1),剔除了與水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度相關(guān)性較高的采油時(shí)率及與水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度相關(guān)性較高的配注合格率,最終選擇了相對(duì)較獨(dú)立的10項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù):水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度、水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度、壓力保持水平、注采靜壓差、投產(chǎn)滿兩年單井產(chǎn)能、見效比例、見水比例、剩余可采儲(chǔ)量采油速度、動(dòng)態(tài)采收率、內(nèi)部收益率。
灰色關(guān)聯(lián)分析法是分析系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)程度的方法[10],它可在不完全的信息中,對(duì)所要分析研究的各因素進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在隨機(jī)因素序列間找出它們的關(guān)聯(lián)性,發(fā)現(xiàn)主要矛盾,找到主要特性和影響因素[11]。
1.2.1 數(shù)據(jù)無因次化
根據(jù)上述10個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù),通過分析得出最優(yōu)集x0。設(shè)x0={x0(k)|k=1,2,…,m}為參考數(shù)列,xi={xi(k)|k=1,2,…,m}(i=1,2,…,n)為比較數(shù)列。
由于各參數(shù)的量綱不同,為使其具有可比性,可采用下式對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行無因次化處理:
1.2.2 權(quán)重系數(shù)確定
數(shù)據(jù)經(jīng)過無因次化處理后,由(2)式計(jì)算xi(k)與x0(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)[11]:
其中分辨系數(shù)一般取值為(0,1),通常取 0.5。計(jì)算出關(guān)聯(lián)系數(shù),然后利用平均值法計(jì)算關(guān)聯(lián)度[11]:
得到關(guān)聯(lián)度后,經(jīng)(4)式歸一化處理得到權(quán)重系數(shù)[11]:
1.3.1 開發(fā)階段的劃分
超低滲油藏具有注水見效程度低、見水比例高、采油速度低等特征,結(jié)合上述優(yōu)選的評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)及其權(quán)重系數(shù),根據(jù)超低滲油藏實(shí)際情況對(duì)見效比例、見水比例及剩余可采儲(chǔ)量采油速度進(jìn)行開發(fā)階段劃分。根據(jù)油田開發(fā)水平分級(jí)[8]標(biāo)準(zhǔn),按可采儲(chǔ)量采出程度 50%為界確定分類系數(shù);見效、見水周期主要根據(jù)超低滲油藏礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析得到。
1.3.2 分類系數(shù)的確定
油田開發(fā)水平分級(jí)[8]標(biāo)準(zhǔn)中將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為3類(如水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度:一類大于等于70%,二類大于等于60%、小于70%,三類小于60%)。結(jié)合超低滲油藏實(shí)際開發(fā)狀況,對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)分類界限進(jìn)行優(yōu)化,將超低滲油藏井網(wǎng)開發(fā)水平分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)。根據(jù)井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)參數(shù)的具體數(shù)值確定分類系數(shù)的值,其中分類系數(shù)根據(jù)長(zhǎng)慶油田不同類型油藏開發(fā)水平分類分級(jí)技術(shù)規(guī)范[12]確定,Ⅰ—Ⅲ級(jí)分類系數(shù)分別為1,0.5,0;動(dòng)態(tài)采收率偏移根據(jù)實(shí)際值與理論值的相對(duì)變化趨勢(shì)確定(見圖2,如果目前實(shí)際值位于理論值左邊即向左偏移,反之向右偏移);內(nèi)部收益率分類根據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)[13]確定。
綜上,超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法流程(見圖3)為:首先通過譜系聚類分析法優(yōu)選出10個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù),其次應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重,再結(jié)合超低滲油藏開發(fā)實(shí)踐確定油藏開發(fā)階段劃分及分類系數(shù),最后得到綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。
圖2 含水率與地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度關(guān)系曲線
圖3 超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法流程圖
綜合評(píng)價(jià)指數(shù)S≥70,表示井網(wǎng)適應(yīng)性好;50≤S<70,表示井網(wǎng)適應(yīng)性較好;S<50,表示井網(wǎng)適應(yīng)性較差。
綜合上述優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)、確定參數(shù)權(quán)重、劃分開發(fā)階段、確定分類系數(shù) 4個(gè)方面,可建立超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)(見表1)。
截至2017年底長(zhǎng)慶油田超低滲油藏產(chǎn)量占長(zhǎng)慶原油總產(chǎn)量的35.8%,為油田上產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主力油藏。超低滲油藏定向井開發(fā)主要采用了 3種井網(wǎng)形式:裂縫不發(fā)育油藏采用正方形反九點(diǎn)井網(wǎng);裂縫較發(fā)育油藏采用菱形反九點(diǎn)井網(wǎng);裂縫發(fā)育油藏采用矩形井網(wǎng)。研究及開發(fā)實(shí)踐表明,合理的井網(wǎng)形式及參數(shù)是決定油藏開發(fā)效果的重要因素[14-15]。超低滲油藏儲(chǔ)集層孔喉細(xì)小,溶蝕孔發(fā)育,孔隙以粒間孔隙為主;其天然裂縫優(yōu)勢(shì)方位均為北東向,平均裂縫密度為0.62~1.10條/m。從油藏整體來看,長(zhǎng)6、長(zhǎng)8油藏具有相似性,表現(xiàn)為巖性更致密、孔喉更細(xì)微、物性更差,微裂縫較發(fā)育等,注水開發(fā)難度較大[16-19]。
表1 超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)指標(biāo)
結(jié)合油藏實(shí)際開發(fā)情況,在評(píng)價(jià)參數(shù)中優(yōu)選最優(yōu)參數(shù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無因次化處理(見表2),計(jì)算其關(guān)聯(lián)系數(shù)及權(quán)重系數(shù)(見表3)。取重點(diǎn)區(qū)塊見效、見水周期的平均值并結(jié)合礦場(chǎng)實(shí)際確定見效周期(見圖 4)、見水周期(見圖5)開發(fā)階段劃分,其中見效周期以2年為界限,見水周期以3年為界限(見表1)。
長(zhǎng)慶油田將超低滲透油藏分為Ⅰ類油藏(滲透率大于等于 0.5×10-3μm2、小于 1.0×10-3μm2)、Ⅱ類油藏(滲透率大于等于 0.3×10-3μm2、小于 0.5×10-3μm2)和Ⅲ類油藏(滲透率小于 0.3×10-3μm2)[20]。應(yīng)用井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)長(zhǎng)慶油田超低滲典型主力油藏13個(gè)(見表4),其中井網(wǎng)適應(yīng)性好的有6個(gè),井網(wǎng)適應(yīng)性較好的有2個(gè),井網(wǎng)適應(yīng)性差的有5個(gè)。
表2 超低滲油藏評(píng)價(jià)指標(biāo)無因次化處理結(jié)果
表3 超低滲油藏?zé)o因次評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)關(guān)聯(lián)系數(shù)及權(quán)重系數(shù)
圖4 超低滲典型油藏見效周期統(tǒng)計(jì)圖
圖5 超低滲典型油藏見水周期統(tǒng)計(jì)圖
目前還沒有關(guān)于超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法的報(bào)道。應(yīng)用文獻(xiàn)[8]中方法計(jì)算結(jié)果與油藏實(shí)際開發(fā)效果對(duì)比的符合度只有 31%,符合程度較低;而應(yīng)用本文建立的超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果符合度可達(dá)85%以上。
2.3.1 井網(wǎng)適應(yīng)性好的油藏
A6區(qū)塊微裂縫較發(fā)育,采用520 m×150 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。平均單井產(chǎn)量大于1.5 m3/d穩(wěn)產(chǎn)了5年(低含水期),目前壓力保持水平98%,平均單井產(chǎn)量1.3 m3/d,綜合含水率35%,地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度7%,見效比例75%,見效類型以增產(chǎn)型為主(見圖6)。
圖6 超低滲油藏增產(chǎn)型見效井生產(chǎn)曲線
2.3.2 井網(wǎng)適應(yīng)性較好的油藏
A4區(qū)塊采用520 m×130 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。目前壓力保持水平 95%,平均單井產(chǎn)量 1.2 t/d,綜合含水率 63%,地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度 5%,見效比例63%,油井見效類型以穩(wěn)產(chǎn)為主(見圖7)。
圖7 超低滲油藏穩(wěn)產(chǎn)型見效井生產(chǎn)曲線
2.3.3 井網(wǎng)適應(yīng)性差的油藏
A8區(qū)塊采用540 m×220 m菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開發(fā)。目前壓力保持水平 80%,見效比例 46.7%,由于排距過大,導(dǎo)致水驅(qū)波及范圍小,油井見效類型以低產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)為主(見圖8)。該油藏井網(wǎng)適應(yīng)性較差。2006年開展了縮小排距(縮小至110 m)加密試驗(yàn)??s小排距后加密井見效明顯,試驗(yàn)區(qū)壓力保持水平由加密前的75%上升到加密后的85%,加密井見效比例達(dá)到80%以上,加密井產(chǎn)量在2 m3/d以上穩(wěn)產(chǎn)了4年,目前還穩(wěn)定在1 m3/d左右(見圖9),預(yù)測(cè)采收率可提高4%。
圖8 超低滲油藏220 m排距老井穩(wěn)產(chǎn)型生產(chǎn)曲線
圖9 超低滲油藏110 m排距加密井穩(wěn)產(chǎn)型生產(chǎn)曲線
結(jié)合超低滲油藏非主力區(qū)塊的開發(fā)狀況,從典型油藏井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果中可以得到 3點(diǎn)基本認(rèn)識(shí):①超低滲 I類油藏井網(wǎng)適應(yīng)性整體較好,井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)都較為合理;②裂縫不發(fā)育油藏適合正方形反九點(diǎn)井網(wǎng),裂縫較發(fā)育油藏適合菱形反九點(diǎn)井網(wǎng),裂縫發(fā)育油藏適合矩形井網(wǎng);根據(jù)儲(chǔ)集層類型、裂縫發(fā)育程度等確定超低滲透油藏井網(wǎng)形式的方法基本正確;③超低滲Ⅱ類、Ⅲ類油藏需要調(diào)整井網(wǎng),井網(wǎng)調(diào)整的方向是在堅(jiān)持井網(wǎng)形式確定原則的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化排距,提高該類油藏開發(fā)水平。
應(yīng)用聚類分析法和灰色關(guān)聯(lián)法,建立了包括優(yōu)選評(píng)價(jià)參數(shù)、確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重、劃分油藏開發(fā)階段、確定分類系數(shù)4個(gè)方面10項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)的超低滲油藏井網(wǎng)適應(yīng)性定量評(píng)價(jià)方法。該方法將聚類分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析等數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到油藏開發(fā)中,消除了人為因素對(duì)權(quán)重分配的影響,使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。
應(yīng)用該評(píng)價(jià)方法對(duì)超低滲主力油藏開展了井網(wǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià),從評(píng)價(jià)結(jié)果可以得到 3點(diǎn)基本認(rèn)識(shí):①超低滲 I類油藏井網(wǎng)適應(yīng)性整體較好,井網(wǎng)形式及井網(wǎng)參數(shù)都比較合理;②裂縫不發(fā)育油藏適合正方形反九點(diǎn)井網(wǎng),裂縫較發(fā)育油藏適合菱形反九點(diǎn)井網(wǎng),裂縫發(fā)育油藏適合矩形井網(wǎng);③超低滲Ⅱ類、Ⅲ類油藏需要調(diào)整井網(wǎng),井網(wǎng)調(diào)整的方向應(yīng)該是在堅(jiān)持井網(wǎng)形式確定原則的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化排距,提高該類油藏開發(fā)水平。
符號(hào)注釋:
i——評(píng)價(jià)區(qū)塊編號(hào);k——評(píng)價(jià)參數(shù)編號(hào);m——評(píng)價(jià)參數(shù)總數(shù);n——各參數(shù)取值個(gè)數(shù)(區(qū)塊數(shù));N——分類系數(shù);S——綜合評(píng)價(jià)指數(shù);w——評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重;x0——參考數(shù)列;xi——比較數(shù)列;xi(k)′——xi(k)的無因次化;γi——關(guān)聯(lián)度;Δi(k) ——x0與xi第k個(gè)元素的絕對(duì)差值;ξi(k)——關(guān)聯(lián)系數(shù);ρ——分辨系數(shù)。