邊水油藏水平井水淹影響因素分析

蘇建棟

中國石化河南油田分公司第一采油廠 （河南 桐柏 474780）

中國石化河南油田分公司（以下簡稱河南油田）經過三十多年開發，目前處于特高含水開發階段，主力層主體區水淹嚴重，不具備井網繼續加密調整的物質基礎，水平井主要部署在剩余油相對富集的條帶狀小斷塊油藏、土豆狀或條帶狀小油砂體、整裝油藏的邊角部位、砂礫巖油藏等。水平井投產初期大部分井產能較高，但是開采一段時間后含水上升較快，治理難度較大。目前關于水平井水淹因素的研究以底水油藏居多，而河南油田主要以邊水油藏為主，對邊水油藏水平井水淹影響因素的研究涉及較少，因此，有必要開展此方面研究，為水平井的開發調整提供指導。

1 建立地質模型

以河南油田采油一廠張店油田南79斷塊的儲層及流體物性參數為基礎，建立三維地質模型[1]。油藏頂面埋深為1 525m，有效厚度為4.0m，地層壓力為15MPa，孔隙度為40%，含油飽和度為0.675，地層原油黏度為4.25mPa·s，巖石壓縮系數5.7×10-4MPa-1，水平方向滲透率為 200×10-3μm2，垂直方向滲透率 20×10-3μm2，地層溫度為 75℃。 模型中水平井位于油藏中部，水平段長500m，油藏邊部設有數值水體以模擬邊水；網格模型設為XY方向網格數均為199，網格步長均為5m，總長995m；Z方向劃分為1個小層，厚度為4m。

2 邊水油藏水平井水淹影響因素分析

首先找出了對水平井開發邊水油藏水淹的影響因素[2-3]，其中包括油藏地質因素和開發因素，地質因素主要考慮了油藏非均質性和油水黏度比；開發因素包括產液速度、水平井軌跡、水平井位置和水平井長度，通過對水平井個水淹因素進行數值模擬研究[4]，對這些因素進行敏感性分析。

2.1 地質因素影響分析

2.1.1 油水黏度比影響因素分析

稀油油藏和稠油油藏的水平井水淹規律有很大區別，在此模擬了油水黏度比分別為4.25、50、80、150時對水平井水淹狀況的影響,研究得出：在相同的工作制度下，油水黏度比越小，累計產油量越大，低含水期越長，見水后含水上升的速度越緩慢，見水時間也越晚，油水黏度比大于50后，對水平井水淹影響變小。

2.1.2 油藏非均質性影響因素分析

油藏的非均質性[5-8]對水平井水淹的影響比較顯著，在此考慮了垂向非均質性（垂向與水平滲透率比Kv/Kh）以及油藏的韻律性對水平井水淹的影響。

1）垂向非均質性對水平井水淹的影響。垂向非均質性由垂向與水平滲透率比（Kv/Kh）來衡量，在此模擬了垂向與水平滲透率比值分別為0.1、0.2、0.4、0.8時，對水平井水淹的影響，研究得出：對于邊水油藏來說，垂向與水平滲透率比對油藏開發效果的影響并不顯著。

2）平面非均質性對水平井水淹的影響。運用典型模型，模擬了平面非均質性極差分別為2、5、10、20時對水平井水淹情況影響，可以得出：平面非均質性越強，見水時間越早，見水后含水上升越快，水淹程度越強，水平井開采效果越差。極差大于10后，平面非均質性對水平井水淹的影響變小。

2.2 開發因素影響分析

2.2.1 水平井軌跡對水淹規律的影響

為了對比研究不同軌跡水平井的水淹規律[9-12]，設定水平井距離邊水100m，日產液量100m3/d，分別模擬研究了水平型、凹形、“S”型3種不同軌跡的水平井水淹狀況。由研究結果得出，水平井的軌跡對水平井水淹的影響不太顯著。但相比較而言，在相同水體大小情況下，水平型見水后含水上升的速度最慢，無水采油期最長，累計產油量最高。凹形的次之，“S”型的開采效果最差。

2.2.2 水平井的產液速度對水淹規律的影響

為研究產液速度對水平井水淹規律的影響，在此模型中，分別模擬研究產液速度為30、100、200、500m3/d時，對水平井水淹的影響。研究得出，邊水與水平井平行時，產液速度對水平井水淹的影響比較顯著。產液速度越小，無水采油期越長，含水率達到98%時累計產油量越大，但生產時間也最長。

2.3 水平井射孔段長度對水淹規律的影響

為分析水平井射孔長度對水淹規律的影響[13-14],建立了理論模型，模型中設定水平段長500m，分別模擬水平井射孔段長100、300和500m時水平井的水淹狀況，由模擬結果得出，射孔段長度對水平井水淹的影響比較顯著。相同水體大小情況下，射孔段越長，無水采油期越長，見水后含水上升的速度越慢，累計產油量越高。隨水平井長度的增加，受水平井筒摩擦損失的影響，水平井產量呈非線性增加。

2.4 水平井與邊水距離對水平井水淹規律的影響

邊水油藏中，邊水為驅動能量。水平井與邊水的距離會直接影響水平井見水時間以及見水后含水上升速度。利用典型模型模擬了水平井距邊水50、100、200和400m時水平井的水淹狀況，結果得出：水平井與邊水距離對水平井水淹的影響最為顯著，水平井距離邊水越遠，見水越晚，無水采油期越長，水平井累計產油越高，但邊水距離過遠時地層壓力下降越快，當邊水能量不充足的時候，會因地層壓力過低導致關井；水平井與邊水距離為50m時，由于距離過近，含水上升較快；與邊水距離為400m時距離過遠，地層壓力又下降過快，含水達到80%左右時已面臨關井，因此水平井與邊水距離在100～200m范圍內較為合適。

2.5 剩余油分布對水平井水淹規律的影響

對于不同油藏，開采一段時間后，會形成不同的剩余油分布，因此水平井鉆遇井段不同，其剩余油飽和度不同。在此建立典型模型，模擬了2種方案情況下水平井的水淹狀況：方案1，先射開剩余油飽和度較高的水平井右段250m，含水80%時再射開剩余油飽和度較低的左段250m；方案2，先射開剩余油飽和度較低的水平井左段250m，含水80%時再射開剩余油飽和度較高的右段250m。

由模擬結果分析對比得出，水平井先射開剩余油飽和度較高的井段，則低含水期越長，含水上升越慢，累計采油量越大。

3 邊水油藏水平井水淹影響因素評價

3.1 灰色關聯分析方法

用灰色關聯度評價法定量分析各種因素對水平井水淹的影響，可以找出各種因素之間的關聯性，并判斷其主要影響因素?；疑P聯分析（GRA）方法是一種多因素統計分析方法，從求解系統中各因素之間的主要關系，找出影響目標值的重要因素，從而掌握事物的主要特征，是對一個系統發展變化態勢的定量描述和比較方法。以各因素的樣本數據為依據，用灰色關聯度來描述各因素間關系的強弱、大小和次序。如果樣本數據系列反映出兩因素變化的態勢（方向、大小、速度等）基本一致，則它們之間的關聯度較大；反之，關聯度較小。其主要包括以下6個步驟：①確定分析序列；②對變量序列進行無量綱化；③求差序列、最大差和最小差；④算關聯系數；⑤算關聯度；⑥依關聯度排序。

3.2 水平井水淹影響因素灰色關聯分析

由上述水平井水淹影響因素分析可知，影響水平井水淹的因素主要有垂向非均質性、平面非均質性、油水黏度比、產液速度、射孔長度、水平井軌跡、與邊水距離、剩余油分布等[15-16]，下面應用灰色關聯分析法[17]，評價各因素對邊水油藏水平井水淹的影響程度。

首先根據各因素分析時的數值模擬結果，確定水平井水淹影響因素及其指標量級（表1）。其中與邊水距離、剩余油分布為逆向指標，選出最優序列后，無量綱處理結果見表2。

運用灰色關聯計算方法，可得出以上各影響因素與水平井水淹的關聯度（表3）。

表1 水平井水淹影響因素指標

表2 影響因素無量綱數據

表3 影響因素關聯度評價表

經灰色關聯法分析得出，邊水油藏水平井水淹各影響因素排序為：與邊水距離＞平面非均質性＞剩余油分布＞產液速度＞油水黏度比＞射孔段長度＞水平井軌跡＞垂向非均質性。

水平井開發邊水油藏時，對水平井水淹影響最大的為水平井與邊水的距離，其次為產液速度和水平井軌跡。水平井射孔位置距離邊水越近，邊水突進受水平井生產所造成的壓降影響越大，邊水突進越嚴重。前人研究表明，邊水的突破時間與“水平井與邊水的距離”的平方成正比。由此可見，水平井距邊水的距離是影響邊水突進的重要因素。在實際生產中，應選擇距離邊水較遠的位置部署水平井，以延緩邊水突進。

4 結論

1）影響水平井水淹規律的生產因素考慮了水平井軌跡、產液速度、射孔段長度、距離邊水的距離。水平井軌跡對其水淹的影響較小；產液速度越小，無水采油期越長，累計產油量越大，但生產時間也最長，生產時應考慮合理的采液速度；射孔段長度對水平井水淹的影響比較顯著，相同水體大小情況下，射孔段越長，無水采油期越長，累計產油越高；水平井與邊水距離對其水淹的影響最為顯著，距離邊水越遠，見水越晚、累計產油越高，但地層壓力下降越快。

2）經灰色關聯法分析得出，影響邊水油藏水平井水淹的因素排序為：與邊水距離＞平面非均質性＞剩余油分布＞產液速度＞油水黏度比＞射孔段長度＞水平井軌跡＞垂向非均質性。

[1]郝建明,吳健,張宏偉.應用水平井資料開展精細油藏建模及剩余油分布研究[J].石油勘探與開發,2009,36（6）：730-736.

[2]陳續琴,郭新磊,張煜.對水平井水淹動態產生重要影響的因素分析與水淹動態模擬 [J].中國石油和化工標準與質量,2012,32（2）：163.

[3]曹立迎，藺高敏，宋傳真，等.底水油藏水平井水淹規律經驗模型[J].斷塊油氣田，2012，19（3）：323-326.

[4]姜漢橋，李俊鍵，李杰.底水油藏水平井水淹規律數值模擬研究 [J].西南石油大學學報：自然科學版，2009，31（6）：172-176.

[5]王慶，劉慧卿，曹立迎.非均質底水油藏水平井水淹規律研究[J].巖性油氣藏，2010，22（1）：122-125.

[6]王敬，劉慧卿，劉松原，等.非均質底水油藏水平井水淹規律研究[J].石油學報，2010，31（6）：970-974.

[7]鄭俊德，高朝陽，石成方，等.水平井水淹機理數值模擬研究[J].石油學報，2006，27（5）：99-102,107.

[8]徐燕東，李冬梅，李江.塔河油田底水油藏水平井見水特征[J].新疆石油地質，2011，32（2）：167-169.

[9]周代余，江同文，馮積累，等.底水油藏水平井水淹動態和水淹模式研究[J].石油學報，2004，25（6）：73-77.

[10]曹立迎，劉慧卿，張宗元，等.邊水油藏水平井見水規律及控水措施研究[J].斷塊油氣田，2010，17（4）：448-450.

[11]苗彥平，唐林，高遵美，等.邊水油藏水平井含水上升規律影響因素研究[J].油氣藏評價與開發，2013，33（5）：41-46.

[12]彭義成，李可新.江漢油田老區水平井開發認識[J].石油天然氣學報，2005，27（2）：230-232.

[13]尹俊祿，趙丁楠，東甲山，等.底水油藏水平井水淹規律影響因素[J].油氣地質與采收率，2012，19（4）：90-92.

[14]王洪偉，韓旭成，陳淑芹.吉林探區水平井合理射孔井段的選取方法[J].錄井工程，2011，22（4）：20-23.

[15]李俊鍵，姜漢橋，李杰，等.水平井水淹規律影響因素的不確定性及關聯分析[J].油氣田地面工程，2008，27（12）：1-3.

[16]杜勇.樁1塊水平井水淹分析與堵水設計[J].石油天然氣學報，2011，33（10）：115-117.

[17]劉連福，王小光，王朋，等.水平井在喇嘛甸油田厚油層剩余油挖潛中的應用 [J].大慶石油地質與開發，2009，28（4）：52-55.