非均質(zhì)指數(shù)法識別低效循環(huán)油水井

楊二龍，閆 偉，王 健，孫鶯萁，李澤宇

(1.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318；2.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；3.University of Calgary, Alberta Calgary T2N 1N4, Canada)

0 引 言

目前，國內(nèi)外學(xué)者對低效循環(huán)油水井及層位的判定方法主要有礦場資料直接觀察法[1-3]、試井法[4-8]、示蹤劑法[9-13]、模糊綜合判別法[14-16]、非均質(zhì)指數(shù)(MHI)法[17]。礦場資料直接觀察法根據(jù)取出巖心的物理特征識別出大孔道層位，雖然該方法判斷結(jié)果比較準(zhǔn)確，但費用高且判斷范圍有限，僅限于對井筒附近的認識。試井法根據(jù)試井資料與壓力降落測試結(jié)果可判斷區(qū)塊是否存在高滲透條帶[18]，再利用測井技術(shù)識別低效循環(huán)層位，雖然該方法指導(dǎo)理論明確，測試結(jié)果也相對準(zhǔn)確，但測試井?dāng)?shù)和測試時間有限且影響生產(chǎn)。示蹤劑法的原理是先向注水井注入示蹤劑，然后在油井端監(jiān)測產(chǎn)出情況。雖然該方法測試結(jié)果準(zhǔn)確，但工作量大且測試費用高[19]。模糊綜合判別法先判別低效循環(huán)井，然后通過靜態(tài)數(shù)據(jù)、沉積相、油水井相關(guān)性確定低效循環(huán)層位，雖然該方法計算快、效率高，但該方法需要專家經(jīng)驗豐富，存在不確定性[20]。采用MHI指數(shù)法計算相關(guān)參數(shù)，可有效地分析油水井的實際情況，具有計算速度快，識別準(zhǔn)確度高的特點。

1 研究區(qū)概況

杏十區(qū)純油區(qū)東部位于大慶長垣南部杏樹崗背斜杏南開發(fā)區(qū)的中部，構(gòu)造呈北高南低，東翼陡、西翼緩，共發(fā)育10條斷層，斷層傾角為40～60 °，屬于背斜型層狀砂巖油藏，含油面積為7.8 km2，石油地質(zhì)儲量為2 418.8×104t；油藏埋深為890～1 190 m；巖性為硬質(zhì)長石砂巖，以細砂巖為主，平均孔隙半徑為6.05 μm，有效孔隙度為23.1%，含油飽和度為65%；儲層具有弱酸敏、弱堿敏、弱水敏、鹽敏和弱速敏的特點；原始地層壓力為11.08 MPa，飽和壓力為7.08 MPa，壓力系數(shù)為1.07，原油密度為0.851 0 g/cm3，體積系數(shù)為1.115，45 ℃下原油黏度為13.9 mPa·s。由于注入水長期沖刷，地層結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生改變，形成大孔道，注入水沿大孔道形成低效甚至無效循壞，非均勻推進嚴(yán)重，波及體積小，水驅(qū)效率差[21-25]，以往簡單的停注、堵水已不能滿足當(dāng)前控水提效形勢的需要[26-28]。因此，有效識別低效循環(huán)油水井，從而提高開發(fā)后期采油效率，實現(xiàn)油田長期穩(wěn)產(chǎn)已成為重中之重。

2 MHI指數(shù)法

HI指數(shù)最早由R D Reese[29]提出，用于評估油水井完井效果，表達式見式(1)，HI值大于1，說明該井的完井效果較好，小于1則表明完井效果較差。MHI指數(shù)是經(jīng)過校正的HI指數(shù)，在HI指數(shù)算法基礎(chǔ)上，考慮了日產(chǎn)油量的最大值、最小值，將最值的影響降到最低，較傳統(tǒng)的HI指數(shù)具有更高的準(zhǔn)確性，表達式見式(2)。MHI指數(shù)法通過選取相關(guān)參數(shù)并計算該參數(shù)的MHI值，從而有效地分析油水井的實際情況，判斷油水井是否存在低效循環(huán)。例如對某油井進行工作狀態(tài)評估時，參數(shù)選取日產(chǎn)油量(實際計算中，可任意選擇日產(chǎn)油量、日產(chǎn)水量、含水率等參數(shù))，若計算得到該井日產(chǎn)油量MHI值大于0，則代表該井在評估時間點的日產(chǎn)油量高于評估時間段內(nèi)該井日產(chǎn)油量的平均值；反之，則代表該井在評估時間點的日產(chǎn)油量低于評估時間段內(nèi)該井日產(chǎn)油量的平均值，以此來定性描述該井產(chǎn)油能力的強弱。研究人員可通過MHI指數(shù)法快速識別低效油井、低效水井，從而調(diào)整工作制度，提高注水效率。

(1)

(2)

式中：HI為非均質(zhì)系數(shù)；MHI為校正后非均質(zhì)系數(shù)；tmax為評價時間段，d；qt為單井在任意時間點的日產(chǎn)油量，m3/d；qavg為單井在某時間段內(nèi)日產(chǎn)油量平均值，m3/d；qmax為單井在某時間段內(nèi)日產(chǎn)油量的最大值，m3/d；qmin為單井在某時間段內(nèi)日產(chǎn)油量的最小值，m3/d。

3 低效循環(huán)油水井識別

3.1 低效循環(huán)油井識別

根據(jù)礦場實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)和相關(guān)低效油井特征[30]，低效油井識別選取參數(shù)包括日產(chǎn)油量、日產(chǎn)水量、日注水量、含水率、井底流壓。某些低效循環(huán)油井只具有日產(chǎn)水量高、日產(chǎn)油量低的特征；某些低效循環(huán)油井具有日產(chǎn)水量、日產(chǎn)油量均較高或較低，但含水率與井底流壓高的特征。由于低效油井特征復(fù)雜，在識別階段中，應(yīng)選取不同的參數(shù)。

3.1.1 初步識別

根據(jù)低效循環(huán)油井可能具有日產(chǎn)油量低、日產(chǎn)水量高的特征，先選取日產(chǎn)油量與日產(chǎn)水量MHI值進行初步識別(圖1)。由圖1可知，第1、3象限的油井具有日產(chǎn)水量、日產(chǎn)油量同時高或同時低的特點，在初步識別中，對于該類井不能給出明確的判斷，所以還需借助其他參數(shù)進行二次識別。第2象限的油井具有日產(chǎn)水量低、日產(chǎn)油量高的特點，此類井生產(chǎn)狀況良好，非低效井。第4象限的油井具有日產(chǎn)水量高、日產(chǎn)油量低的特點，具有低效循環(huán)油井的特征，但仍不能確定該井的注入水是否已沿大孔道形成低效循環(huán)，這類井在初步識別中判定為可疑井，需參考其日注水量MHI值(圖2)。由圖2可知，第1象限的油井日注水量、日產(chǎn)水量均較高，可判斷該井的注入水已形成低效循環(huán)，則該象限內(nèi)的油井為低效循環(huán)井，其他井為非低效井。

圖1 日產(chǎn)油量與日產(chǎn)水量MHI值

圖2 可疑井日產(chǎn)水量與日注水量MHI值

3.1.2 二次識別

對初步識別中第1、3象限的井選取井底流壓和含水率參數(shù)進行二次識別(圖3)。由圖3可知，第1象限的油井井底流壓與含水率均較高，具有低效循環(huán)井的特征，判斷該類井為低效循環(huán)井。第2、3、4 象限的井含水率或井底流壓沒有完全具備低效循環(huán)的特征，故判斷為非低效循環(huán)井。

圖3 含水率與井底流壓MHI值

3.2 低效循環(huán)注水井識別

低效循環(huán)注水井具有視吸水指數(shù)高、注水強度高的特點，因此，計算視吸水指數(shù)與注水強度MHI值，進行低效循環(huán)注水井識別(圖4)。由圖4可知，第1象限注水井的視吸水指數(shù)、注水強度均較高，符合低效注水井的條件，故判斷此類井為低效注水井，則其他象限的井為非低效井。

圖4 視吸水指數(shù)與注水強度MHI值

4 實例應(yīng)用

在大慶油田杏十區(qū)按照生產(chǎn)特征，選取12口低效井對該方法進行驗證。通過應(yīng)用MHI指數(shù)法，計算該12口井的日產(chǎn)水量、日產(chǎn)油量、日注水量、含水率、流壓、注水強度及視吸水指數(shù)MHI值，根據(jù)識別圖版判斷是否為低效井(表1)。結(jié)果表明，9口油井和2口注水井為低效井，準(zhǔn)確率為91.7%，誤差小。將該方法在研究區(qū)推廣使用，共篩選出80口低效循環(huán)油井，33口低效注水井，經(jīng)過配套措施改造，有效地改善了開發(fā)效果。

表1 12口低效井MHI參數(shù)計算及識別結(jié)果

5 結(jié) 論

(1) 通過分析低效循環(huán)油水井的特征，選取相關(guān)參數(shù)并運用非均質(zhì)指數(shù)法識別低效循環(huán)油水井，其中，識別低效油井選取參數(shù)包括日產(chǎn)油量、日產(chǎn)水量、日注水量、含水率、井底流壓，識別低效注水井選取參數(shù)包括視吸水指數(shù)、注水強度。

(2) 實例驗證表明，非均質(zhì)指數(shù)法識別低效循環(huán)油水井準(zhǔn)確性高，達到90%，可通過MHI指數(shù)法快速識別低效油井、低效注水井，從而調(diào)整工作制度、提高注水效率。