趙東鋒，陳民鋒，廖新維，殷丹丹，廖長(zhǎng)霖

(中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

BD油田裂縫性油藏注采竄流程度判別研究

趙東鋒，陳民鋒，廖新維，殷丹丹，廖長(zhǎng)霖

(中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

針對(duì)裂縫性油藏開發(fā)過程中出現(xiàn)的注采井間的竄流問題，應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法，根據(jù)油田開發(fā)實(shí)踐，選出油田地質(zhì)靜態(tài)特征指標(biāo)和反映油田發(fā)生水竄的動(dòng)態(tài)特征指標(biāo)，用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行無量綱化處理，得到針對(duì)油水井的評(píng)價(jià)指標(biāo)集，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，利用權(quán)重系數(shù)法計(jì)算出評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，提出注采竄流井區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，最后根據(jù)目標(biāo)油水井的綜合指數(shù)來判別其竄流程度。通過在BD油田的實(shí)際應(yīng)用，證明該方法的可行性，具有一定的應(yīng)用前景。

裂縫性油藏;井間竄流;模糊綜合評(píng)判;竄流程度;竄流級(jí)別;BD油田

引言

在裂縫性油藏中，裂縫系統(tǒng)和基質(zhì)巖塊系統(tǒng)在儲(chǔ)集和滲流能力上差異巨大，造成油藏的嚴(yán)重非均質(zhì)性，由于裂縫的位置、方向和大小很難做到精確把握，從而井網(wǎng)的布置很難做到和油藏完全匹配，加上裂縫在一定壓力下的開啟和延伸，在油田開發(fā)過程中往往容易形成注采竄流，導(dǎo)致油井含水急劇上升，產(chǎn)量迅速下降，油藏波及系數(shù)低，采出程度低甚至出現(xiàn)水淹井，水處理工作量加大，生產(chǎn)成本顯著提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯下降［1－9］。油田后期的調(diào)整重點(diǎn)是對(duì)注采井竄流的治理，提高波及系數(shù)。治理的關(guān)鍵是判斷注采井竄流位置、方向和程度。然后采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整措施，提高注水效率，進(jìn)而提高采收率。

BD油田E1f23儲(chǔ)層是典型的裂縫性砂巖油藏，注水后沿裂縫方向的油井見效速度明顯快于其他井，日產(chǎn)液和含水率均出現(xiàn)上升趨勢(shì)。B12－3井組中油井B10見水時(shí)間最短，水線速度最快，產(chǎn)水上升速度是井組其他井5倍多。裂縫造成油藏的嚴(yán)重非均質(zhì)性，給后期的注水開發(fā)帶來很大難度。

1 注采井間竄流分析方法

井間竄流是造成注水波及系數(shù)低的根源。因此需要判別出竄流存在的位置和程度，為井間竄流的治理奠定基礎(chǔ)。首先針對(duì)油藏的開發(fā)特點(diǎn)、復(fù)雜性，根據(jù)影響竄流通道形成的主要地質(zhì)和開發(fā)因素，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立能反應(yīng)形成竄流的指標(biāo)集，然后利用多因素、多層次的權(quán)重分析和模糊評(píng)判綜合方法，計(jì)算出綜合竄流指數(shù)。最后通過綜合指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)油藏注采竄流程度。

1.1 判別指標(biāo)集的建立

注采竄流形成的內(nèi)因是油藏本身的物性，如地層非均質(zhì)性、孔隙度、滲透率、原油黏度、油藏類型以及膠結(jié)程度等靜態(tài)因素。形成竄流后在注采井區(qū)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)會(huì)有一定程度的反應(yīng)，表現(xiàn)在如產(chǎn)液吸水剖面的差異、注采壓差的異常、采液吸水指數(shù)的增加、出砂程度、含水程度等動(dòng)態(tài)因素。因此選取的指標(biāo)既包括靜態(tài)因素指標(biāo)又包括動(dòng)態(tài)因素指標(biāo)。這些指標(biāo)既選取了絕對(duì)值指標(biāo)也包含了相對(duì)值指標(biāo)，既有累計(jì)量又有當(dāng)前瞬時(shí)量，考慮到了各個(gè)方面因素的影響。

1.1.1 注采井組判別指標(biāo)

(1)井組滲透率突進(jìn)系數(shù):井組中油水井實(shí)際生產(chǎn)層位最大滲透率與平均滲透率的比值。

(2)井組連通層導(dǎo)流突進(jìn)系數(shù):井組中油井與注水井連通層最大導(dǎo)流能力與平均導(dǎo)流能力的比值。

(3)井組油井含水率偏差系數(shù):注采井組中對(duì)應(yīng)油井最大含水率與平均含水率的比值。

(4)井組油井產(chǎn)液量偏差系數(shù):注采井組中對(duì)應(yīng)油井最大產(chǎn)液量與平均產(chǎn)液量的比值。

(5)注水井無因次注入量大小:注水井實(shí)際月注入量與全區(qū)有效水井平均月注入量的比值。1.1.2 油井判別指標(biāo)

(1)油井單向受效導(dǎo)流能力:井組中油井與注水井連通的受效方向上的導(dǎo)流能力大小。油井單向受效導(dǎo)流大小:

式中:qv為油井單向受效導(dǎo)流能力，10－3μm2/mPa·s; K為絕對(duì)滲透率，10－3μm2;h為有效厚度，m;re為驅(qū)動(dòng)半徑，m;Krw、Kro為水相對(duì)滲透率、油相對(duì)滲透率;μw、μo為水和油的黏度，mPa·s。

(2)油井單向受效對(duì)應(yīng)程度:油井單向受效導(dǎo)流能力與該油井實(shí)際多向受效導(dǎo)流能力的比值。

油井單向受效對(duì)應(yīng)程度:

式中:η為油井單向受效對(duì)應(yīng)程度;qvi為油井所處的評(píng)價(jià)井組中的導(dǎo)流能力，10－3μm2/mPa·s;qvn為油井所有受不同注水井影響的導(dǎo)流能力，10－3μm2/mPa·s。

(3)油井綜合產(chǎn)液壓力指數(shù):油井注水見水后累計(jì)產(chǎn)液量與生產(chǎn)壓差隨時(shí)間積分的比值。

式中:Lp為油井注水見水后累計(jì)產(chǎn)液量，104m3;Ke為有效滲透率，10－3μm2;h為有效厚度，m;Bw為水的體積系數(shù);re、rw分別為驅(qū)動(dòng)半徑和井徑，m;S為表皮系數(shù);pe、pwf分別為注水井壓力和生產(chǎn)井壓力，MPa;t為生產(chǎn)時(shí)間，d;mp為油井綜合產(chǎn)液壓力指數(shù)，104m3/MPa·d。

(4)無因次產(chǎn)液量大小:油井實(shí)際月產(chǎn)液量與全區(qū)有效油井平均月產(chǎn)液量的比值。

(5)油水井注采關(guān)聯(lián)程度:注采井組中，注水井與采油井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上的相關(guān)程度。

式中:Rwo為油水井注采關(guān)聯(lián)程度;Wi為井組注水井累計(jì)注水量，104m3;Lp、Np、Wp為井組采油井累計(jì)產(chǎn)液量、累計(jì)產(chǎn)油量、累計(jì)產(chǎn)水量，104m3。

1.1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)處理方法

由于各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間存在量綱和數(shù)量級(jí)的不同，需要把各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，歸一化到［0，1］區(qū)間。把指標(biāo)分成“越大越優(yōu)型”和“越小越優(yōu)型”［10］?？紤]到個(gè)別位置的突變參數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，給評(píng)價(jià)指標(biāo)規(guī)定了最大值和最小值，當(dāng)參數(shù)為“越大越優(yōu)型”時(shí)，評(píng)價(jià)參數(shù)大于或等于最大值時(shí)，該參數(shù)的決策因子取1，評(píng)價(jià)參數(shù)小于或等于最小值時(shí)，該參數(shù)的決策因子取0;當(dāng)參數(shù)為“越小越優(yōu)型”時(shí)，評(píng)價(jià)參數(shù)大于或等于最大值時(shí)，該參數(shù)的決策因子取0，評(píng)價(jià)參數(shù)小于或等于最小值時(shí)，該參數(shù)的決策因子取1。因此求出的決策因子介于［0，1］。

1.1.4 井間竄流評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)BD油田開發(fā)規(guī)律，結(jié)合其他類似油田開發(fā)規(guī)律和最近的實(shí)際監(jiān)測(cè)值的平均值，確定指標(biāo)見表1。

表1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定和綜合指數(shù)計(jì)算

1.2.1 權(quán)重分配

指標(biāo)權(quán)重的確定方法分為主觀賦值法和客觀賦值法，這2類方法各有利弊，根據(jù)這2類方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合油田實(shí)際情況采用層次分析法和專家打分法［11］。層次分析法把問題分為若干層次，然后根據(jù)專家打分法對(duì)每一層次各元素的相對(duì)重要性給出定量表示。通過各層次的分析協(xié)調(diào)，達(dá)到整個(gè)問題分析結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層分配權(quán)重，根據(jù)專家打分法對(duì)井組因素和油井因素判別，2類的權(quán)重依次為0.50、0.50，其指標(biāo)的權(quán)重見表1權(quán)重系數(shù)一級(jí)。當(dāng)判別井組和油井時(shí)，根據(jù)專家打分法分別對(duì)井組和油井的各評(píng)價(jià)指標(biāo)滲透率突進(jìn)系數(shù)、無因次注入量、單向受效對(duì)應(yīng)程度等進(jìn)行判別，其指標(biāo)的權(quán)重見表1權(quán)重系數(shù)二級(jí)。

1.2.2 動(dòng)態(tài)權(quán)重法

如果油田缺少某些靜態(tài)或動(dòng)態(tài)指標(biāo)的資料，為避免產(chǎn)生誤差，采用“動(dòng)態(tài)權(quán)值”的方法:先將缺少資料的指標(biāo)的權(quán)值取作0，再將所有指標(biāo)理論權(quán)重累加起來，用各個(gè)指標(biāo)的理論權(quán)重值除以理論權(quán)重的累加值，作為各指標(biāo)實(shí)際判斷計(jì)算的權(quán)值，即實(shí)際權(quán)值［12］。

1.2.3 綜合指數(shù)計(jì)算

注采井間竄流通過計(jì)算綜合指數(shù)(MI)來反映，據(jù)此即可判斷當(dāng)前的竄流程度。

(1)參照評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)前個(gè)指標(biāo)的具體值計(jì)算各井組和油井的的加權(quán)平均值:

(2)綜合指數(shù)數(shù)值越大竄流程度也嚴(yán)重，當(dāng)值小于0.48時(shí)，表示該注采井組生產(chǎn)狀況正常;當(dāng)值大于0.48小于0.72時(shí)，表示竄流程度為中，該注采井組可適當(dāng)進(jìn)行控水措施;當(dāng)值大于0.72時(shí)，竄流程度為強(qiáng)，該注采井組有必要進(jìn)行控水措施。

(3)比較注采井組中采油井的綜合指標(biāo)Z，其中max(Z采油井)為竄流最嚴(yán)重的水竄方向。

2 油藏實(shí)際應(yīng)用情況

2.1 實(shí)際油藏竄流計(jì)算結(jié)果

圖1 BD油藏平面上注采狀況

BD油藏由生產(chǎn)動(dòng)態(tài)反映出的注采狀況見圖1，圖中以注水井 (箭頭的起始位置)為中心分成7個(gè)注采井組，箭頭的指向位置是采油井，箭頭方向代表對(duì)應(yīng)的注采關(guān)系，各個(gè)箭頭上的編號(hào)代表各個(gè)油井綜合指數(shù)的大小順序，綜合指數(shù)越大序號(hào)越靠前，編號(hào)為①的箭頭代表該井組該方向?qū)?yīng)的注水井和采油井之間竄流最嚴(yán)重，編號(hào)②次之，依此類推。編號(hào)為①的箭頭所指方向?yàn)榫M的竄流方向?？梢钥闯?平面水驅(qū)存在較大差異，局部井區(qū)竄流嚴(yán)重。油藏裂縫較發(fā)育，受儲(chǔ)層裂縫影響，水驅(qū)存在方向性;注入水優(yōu)先沿裂縫方向推進(jìn)，其余方向見效緩慢，甚至不見效。受裂縫影響，部分油井受效較快:B12、B4、B10井等。部分油井未見到明顯注水效果:B13－3、B6－4、B6－3井等。

2.2 竄流結(jié)果分析和治理措施

根據(jù)以上建立的方法，應(yīng)用于江蘇BD油田，注采竄流狀況分析結(jié)果見表2，與油田實(shí)際情況相符。

(1)井組竄流程度判別。注采井區(qū)B12－3、B13－2綜合指數(shù)大于0.72，竄流程度為強(qiáng)，油井含水較高，注入水驅(qū)替效率差，必須實(shí)施控水措施，注采井區(qū)B3－2、B6－5、B7－1、B9－2綜合指數(shù)介于0.48～0.72之間，竄流程度為中，可適當(dāng)實(shí)施控水措施。

(2)井組竄流方向判別。在強(qiáng)竄流井組B12－3中，側(cè)B5和B12采油井綜合指數(shù)最大，是井組竄流的主要方向。在強(qiáng)竄流井組B13－2中，側(cè)B13－6和B13采油井綜合指數(shù)最大，是井組竄流的主要方向，應(yīng)作為井組控水的主要方向。

表2 注入水竄流狀況分析

3 主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

(1)縫型油藏進(jìn)入開發(fā)后期，油藏中由于裂縫的存在，形成大量的竄流通道，使注采井組、油水井在動(dòng)態(tài)指標(biāo)上有不同程度的表現(xiàn)。連通層導(dǎo)流突進(jìn)系數(shù)、井組油井含水偏差系數(shù)、油井單向受效對(duì)應(yīng)程度、綜合產(chǎn)液壓力指數(shù)、無因產(chǎn)液大小等綜合值能反映出裂縫竄流通道的特征。

(2)利用綜合指數(shù)法可以綜合考慮多方面表現(xiàn)特征，選取適合不同油藏特點(diǎn)的權(quán)重和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以判別油藏注采竄流區(qū)分布和竄流程度。

(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)踐，為油田的開發(fā)調(diào)整、綜合治理奠定基礎(chǔ)。

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編輯 付 遙

TE344

A

1006－6535(2012)05－0107－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.027

20111031;改回日期:20111102

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

趙東鋒(1983－)，男，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)在讀博士研究生，主要從事油田開發(fā)系統(tǒng)理論方法和提高采收率技術(shù)研究。