大慶長(zhǎng)垣油田注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選方法

朱波,裴建亞,楊云杰,李婧

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司,黑龍江 大慶 163411)

0 引 言

油氣井生產(chǎn)過(guò)程中要通過(guò)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)井段的混合流體流動(dòng)剖面,了解各個(gè)儲(chǔ)層的生產(chǎn)狀況和變化動(dòng)態(tài),為制定合理的開(kāi)采方案和增產(chǎn)措施提供科學(xué)依據(jù)[1]。大慶長(zhǎng)垣油田年注產(chǎn)剖面監(jiān)測(cè)比例分別為50%和10%,在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。然而,隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入,注入和產(chǎn)出井的流體分布和流體組成越來(lái)越復(fù)雜。從注入井看,注入介質(zhì)有水、聚合物、三元液及其混合液,注入量范圍15～400 m3,配注層段從籠統(tǒng)到8段配注,單段配注量5～100 m3,段內(nèi)流體向上運(yùn)移距離0～40 m,段內(nèi)流體向下運(yùn)移距離0～80 m,段內(nèi)平均層厚0.2～4 m,要監(jiān)測(cè)各個(gè)儲(chǔ)層的吸水狀況,面對(duì)的測(cè)量環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜。從產(chǎn)出井看,油井井下脫氣對(duì)產(chǎn)液剖面測(cè)井精度的影響較大,張繼成等[2-3]對(duì)水驅(qū)油田生產(chǎn)氣油比的主控因素及其影響規(guī)律研究表明,含水超過(guò)90%時(shí),生產(chǎn)氣油比呈突然升高的趨勢(shì),按目前流壓水平,大慶長(zhǎng)垣油田的平均氣油比從45 m3/m3上升到65 m3/m3,兩相流測(cè)井技術(shù)測(cè)量的產(chǎn)液偏高,含水偏低,油水兩相流測(cè)井儀器已無(wú)法滿足要求,解決三相流油井的測(cè)量問(wèn)題已經(jīng)無(wú)法回避[4],然而,目前常用的測(cè)井技術(shù)仍然是將三相流轉(zhuǎn)換為兩相流問(wèn)題來(lái)解決,因此,不同井的產(chǎn)氣量估算對(duì)技術(shù)選擇尤為關(guān)鍵。

大慶油田注產(chǎn)剖面監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已經(jīng)形成獨(dú)具特色的測(cè)井系列。各種測(cè)井技術(shù)都有其測(cè)量范圍優(yōu)勢(shì)和局限性[5],而長(zhǎng)垣油田注水井達(dá)到3.1萬(wàn)口,產(chǎn)出井6萬(wàn)余口,因此,監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)技術(shù)合理匹配是特高含水后期注產(chǎn)剖面測(cè)井面臨的重要問(wèn)題。

在注產(chǎn)剖面監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)化選擇方面,沒(méi)有相關(guān)研究,但針對(duì)應(yīng)用目的的測(cè)井項(xiàng)目?jī)?yōu)化選擇有相關(guān)報(bào)道。張美玲等[6]針對(duì)復(fù)雜巖性模式識(shí)別問(wèn)題,依據(jù)構(gòu)建識(shí)別模型的集合內(nèi)均勻度參數(shù)及集合間距離參數(shù),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜巖性集合判別中測(cè)井項(xiàng)目?jī)?yōu)化選擇技術(shù);楊萱[7]針對(duì)中低滲油藏剩余油飽和度監(jiān)測(cè)問(wèn)題,對(duì)比研究了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器裝備的性能指標(biāo),同時(shí)考慮脈沖中子、非彈性散射與地層中元素的相互作用的特性,提出了適用于不同油藏地質(zhì)特點(diǎn)的剩余油飽和度監(jiān)測(cè)系列優(yōu)化方案。呂秀梅等[8]針對(duì)查套變、查竄漏及指導(dǎo)修井等具體工程問(wèn)題,總結(jié)形成與檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合的技術(shù)優(yōu)選方法。本文研究監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn),通過(guò)分析大量歷史注產(chǎn)剖面測(cè)井資料,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和測(cè)井技術(shù)的性能指標(biāo),構(gòu)建了基于注入井和產(chǎn)出井特征的監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)選樣本,采用決策樹(shù)技術(shù),形成注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選模型。

1 注入剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選方法

1.1 常規(guī)注入剖面測(cè)井技術(shù)選擇

籠統(tǒng)正注水井注入量小于60 m3/d采用集流式電磁流量、外流式電磁流量、同位素五參數(shù)、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用外流式電磁流量、氧活化測(cè)井、同位素五參數(shù)、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;籠統(tǒng)正注聚合物、三元液井注入量小于60 m3/d采用集流式電磁流量、外流式電磁流量、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用外流式電磁流量、氧活化測(cè)井及雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝。

籠統(tǒng)注水上返井注入量小于60 m3/d采用同位素五參數(shù)、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用氧活化測(cè)井、同位素五參數(shù)測(cè)井、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;籠統(tǒng)注聚合物、三元上返井注入量小于60 m3/d采用雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用氧活化測(cè)井、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝。

分層注水井注入量小于60 m3/d采用同位素五參數(shù)、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用氧活化測(cè)井、同位素五參數(shù)測(cè)井、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;分層注聚合物、三元井注入量小于60 m3/d采用雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝;注入量大于60 m3/d采用氧活化測(cè)井、雙示蹤注入剖面組合測(cè)井工藝。

1.2 注入井特征參數(shù)

常規(guī)注入剖面測(cè)井技術(shù)的選擇主要依據(jù)注入量、驅(qū)替類型、注入方式3個(gè)條件,技術(shù)選擇過(guò)于籠統(tǒng)。比如,籠統(tǒng)正注條件下,注入量大于60 m3/d的井對(duì)應(yīng)的技術(shù)多達(dá)4種,針對(duì)性不強(qiáng);1口井注入量70 m3/d,可以選擇氧活化測(cè)井,但是其中1個(gè)配注段吸水40 m3/d,段內(nèi)有3個(gè)層,流體運(yùn)移經(jīng)過(guò)的第1個(gè)層吸水30 m3/d,根據(jù)氧活化的測(cè)量下限,第2個(gè)層以上或以下的層測(cè)量結(jié)果則沒(méi)有吸入量,氧活化測(cè)井技術(shù)不適用,如果流體運(yùn)移經(jīng)過(guò)第1個(gè)層吸水10 m3/d,第2個(gè)層吸水30 m3/d,氧活化測(cè)井技術(shù)適用。

因此,系統(tǒng)地考慮1口注入井所有的屬性特征,除上述3個(gè)條件外,還有注水壓力、注入母液量、層段配注量差異、層段個(gè)數(shù)、流體向上運(yùn)移最大距離和層段數(shù)、流體向下運(yùn)移最大距離和層段數(shù)、流體向上運(yùn)移經(jīng)過(guò)的小層數(shù)和小層平均厚度、流體向下運(yùn)移經(jīng)過(guò)的小層數(shù)和小層平均厚度等,表1為A開(kāi)發(fā)區(qū)部分井的數(shù)據(jù)。

1.3 注入剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選方法

選用的監(jiān)測(cè)技術(shù)必須能夠反映各小層的吸水狀況,在此基礎(chǔ)上,考慮測(cè)井儀器的性能指標(biāo),達(dá)到儀器性能與注水井特點(diǎn)的最佳匹配效果。技術(shù)選擇原則:①監(jiān)測(cè)技術(shù)要適應(yīng)管柱和地層配置關(guān)系等注入井特點(diǎn);②監(jiān)測(cè)技術(shù)以少投入多產(chǎn)出為經(jīng)濟(jì)原則,監(jiān)測(cè)花費(fèi)時(shí)間要最短;③能簡(jiǎn)單不復(fù)雜,適合連續(xù)測(cè)量盡量不點(diǎn)測(cè)。

根據(jù)該原則,分析4 300口歷史測(cè)井資料,篩選出實(shí)際測(cè)井效果好的資料,結(jié)合特殊注水井情況的測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),給出單井適應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。由于考慮的注入井屬性特征參數(shù)有13個(gè),很難在2D空間上分類建立應(yīng)用圖版,指導(dǎo)其他井的技術(shù)選擇。

表1 注入井屬性特征

圖1 注入剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的決策樹(shù)分類是一種較好的方法,決策樹(shù)是在已知各種情況發(fā)生概率的基礎(chǔ)上,通過(guò)構(gòu)成決策樹(shù)求取凈現(xiàn)值的期望值大于等于0的概率,判斷其可行性的決策分析方法,是直觀運(yùn)用概率分析的一種圖解法。在機(jī)器學(xué)習(xí)中,決策樹(shù)是一個(gè)預(yù)測(cè)模型,它代表的是對(duì)象屬性與對(duì)象值之間的一種映射關(guān)系[9-10]。研究建立4 300口監(jiān)測(cè)對(duì)象和監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)應(yīng)的樣本集,通過(guò)決策樹(shù)技術(shù),形成了注入剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選模型(見(jiàn)圖1),最終根據(jù)注入井的驅(qū)替方式、注入量、配注層段數(shù)、單層平均厚度等特征,確定了優(yōu)選注入剖面測(cè)井技術(shù)的單井特征參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。表2為結(jié)果精度評(píng)價(jià)。從表2可以看出,總體精度為97.3%,Kappa系數(shù)為0.873 6,基于決策樹(shù)的注入剖面技術(shù)優(yōu)選方法具有比較好的效果。

表2 注入剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型精度評(píng)價(jià)

2 產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選方法

2.1 常規(guī)產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)選擇

對(duì)于水驅(qū)產(chǎn)出井油水兩相,全井含水率低于50%采用同軸線相位測(cè)井工藝;高于50%采用阻抗式產(chǎn)出剖面和電導(dǎo)相關(guān)測(cè)井工藝;含水率高于80%主要采用電導(dǎo)探針、電磁流量及分流法高分辨率含水率測(cè)井工藝。油氣水三相全井產(chǎn)液小于20 m3/d采用分離式容積法三相流產(chǎn)出剖面測(cè)井工藝;全井產(chǎn)液大于20 m3/d,含水率低于50%采用同軸線相位組合壓差式密度測(cè)井工藝;高于50%采用阻抗式產(chǎn)出剖面和電導(dǎo)相關(guān)組合壓差式密度測(cè)井工藝;含水率高于80%主要采用電導(dǎo)探針、電磁流量及分流法高分辨率含水率組合壓差式密度測(cè)井工藝。

對(duì)于聚驅(qū)和復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出井,油水兩相全井含水率低于50%采用同軸線相位測(cè)井工藝;含水率大于50%采用阻抗及電導(dǎo)相關(guān)測(cè)井工藝;含水率高于80%采用電磁流量測(cè)井工藝。油氣水三相全井產(chǎn)液小于20 m3/d采用分離式容積法三相流產(chǎn)出剖面測(cè)井工藝;全井產(chǎn)液大于20 m3/d,含水率低于50%采用同軸線相位組合壓差式密度測(cè)井工藝;高于50%采用阻抗式產(chǎn)出剖面和電導(dǎo)相關(guān)組合壓差式密度測(cè)井工藝;含水率高于80%主要采用電磁流量及分流法高分辨率含水率組合壓差式密度測(cè)井工藝。

2.2 產(chǎn)出井特征參數(shù)

研究表明,監(jiān)測(cè)對(duì)象的井下脫氣狀況嚴(yán)重。根據(jù)不同流壓下產(chǎn)氣估算情況(見(jiàn)圖2),按照平均流壓3.8 MPa估算,脫氣>5 m3/d的井,占比21.6%,脫氣>7 m3/d的井,占比14.3%。常規(guī)產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)的選擇依據(jù)產(chǎn)液量、含水2個(gè)條件,已經(jīng)不能滿足監(jiān)測(cè)技術(shù)的選擇。在缺少三相流測(cè)井技術(shù)條件下,不可能同時(shí)考慮產(chǎn)氣和不考慮產(chǎn)氣2種測(cè)井技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井。因此,系統(tǒng)考慮1口產(chǎn)出井的屬性特征,還應(yīng)考慮流壓(產(chǎn)氣量),表3給出了A開(kāi)發(fā)區(qū)部分井?dāng)?shù)據(jù)。

圖2 不同流壓下產(chǎn)氣估算

2.3 產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選方法

選用的監(jiān)測(cè)技術(shù)必須能夠反映各小層的產(chǎn)出狀況且測(cè)量精度最高,因此,技術(shù)選擇原則:①監(jiān)測(cè)技術(shù)要適應(yīng)油井的產(chǎn)氣特點(diǎn);②監(jiān)測(cè)技術(shù)要適應(yīng)不同井的氣量范圍。根據(jù)該原則,分析4 800口歷史測(cè)井資料,篩選出實(shí)際測(cè)井效果好的資料,結(jié)合各類監(jiān)測(cè)技術(shù)的性能指標(biāo)和測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),給出單井適應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。與注入剖面技術(shù)選擇一樣,通過(guò)決策樹(shù)技術(shù),形成了產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選模型(見(jiàn)圖3),最終根據(jù)產(chǎn)出井的產(chǎn)液、含水、流壓(產(chǎn)氣)等特征,確定了優(yōu)選產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)的單井特征參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從表4的結(jié)果精度評(píng)價(jià)可以看出,總體精度為95.7%,Kappa系數(shù)為0.951 0,基于決策樹(shù)的產(chǎn)出剖面技術(shù)優(yōu)選方法也具有比較好的效果。

建立的測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型都需要不斷修正。決策樹(shù)本身是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種方法,要讓模型判斷結(jié)果準(zhǔn)確,需要不斷增加樣本,這就要求在實(shí)際測(cè)井過(guò)程中遇到特殊類型的井況,必須記錄下井況參數(shù)和適應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù),通過(guò)優(yōu)化調(diào)整,使模型適用范圍更廣。

3 應(yīng)用情況

根據(jù)建立的注產(chǎn)剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型,在B聚驅(qū)區(qū)塊進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。技術(shù)優(yōu)選前,氧活化測(cè)井、示蹤相關(guān)測(cè)井技術(shù)占比分別為80.3%、19.7%,監(jiān)測(cè)資料在開(kāi)發(fā)調(diào)整和措施中的直接應(yīng)用比例為80%,技術(shù)優(yōu)選后,氧活化測(cè)井、示蹤相關(guān)測(cè)井、電磁流量測(cè)井技術(shù)占比分別為25.7%、63.4%、5%,監(jiān)測(cè)資料在聚驅(qū)調(diào)剖、提濃、降濃、壓裂等調(diào)整和措施中,直接利用比例為90%,監(jiān)測(cè)技術(shù)選擇更加適應(yīng)單井特點(diǎn),取得的監(jiān)測(cè)資料更反映單井吸水剖面特征。整個(gè)區(qū)塊綜合調(diào)整后,注入壓力緩慢上升,注入量保持穩(wěn)定,連通采出井含水回升速度和產(chǎn)量遞減均得到控制。

圖3 產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型

表4 產(chǎn)出剖面測(cè)井技術(shù)優(yōu)選決策樹(shù)模型精度評(píng)價(jià)

4 結(jié) 論

(1) 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果和測(cè)井技術(shù)性能指標(biāo),建立基于監(jiān)測(cè)對(duì)象特征的注產(chǎn)剖面技術(shù)優(yōu)化選擇決策樹(shù)模型,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的合理匹配。

(2) 建立的測(cè)井技術(shù)優(yōu)選模型需要不斷增加樣本,通過(guò)優(yōu)化調(diào)整,使模型適用范圍更廣。