基于均衡驅替的多井干擾下產液量優化方法

韓光明代兆國楊建雷曹孟菁閆建釗劉海嬰

1.承德石油高等專科學校；2.中國石化江漢石油工程有限公司井下測試公司；3.中國石油華北石油管理局蘇里格項目部

基于均衡驅替的多井干擾下產液量優化方法

韓光明1代兆國2楊建雷1曹孟菁1閆建釗1劉海嬰3

1.承德石油高等專科學校；2.中國石化江漢石油工程有限公司井下測試公司；3.中國石油華北石油管理局蘇里格項目部

為實現水驅油田多井干擾下均衡驅替，采用油藏數值模擬和實例驗證方法，提出以驅替突破系數作為均衡驅替新標準，并將實際驅替分為油井水井均衡、油井不均衡但水井均衡、油井均衡但水井不均衡、油井水井不均衡4種模式，針對每種模式，研究建立了合理液量優化方法，通過注采調配，實現了多井干擾條件下均衡驅替。研究表明：驅替突破系數小于3時為均衡驅替，驅替突破系數大于3時為非均衡驅替，驅替突破系數介于3～14時為注采調配優化方法的最佳適用范圍。研究結果為油水井配產配注提供了新的措施和思路。

水驅開發；均衡驅替；多井干擾；產液量；優化方法；數值模擬

目前，國內大部分注水開發油田已進入高、特高含水階段，受地層、流體、井網等因素的影響，油田實際注水開發過程中，驅替往往不均衡［1］。為實現油田的良好開發效果，很多學者以均衡驅替開發的指導，基于經驗的定性認識、理論推導、數值模擬等方法，進行了層系井網設計、注采調配、產液量優化等一系列研究［2-7］，提出了考慮滲透率級差對無因次均衡驅替的影響，確定非均質油藏最優井距和最佳配產等方法［8］。但目前國內學者很少考慮在油田生產過程中存在的多井組相互干擾情況，基于單井組優化的注采參數，在多井組條件下不一定是最優。針對該問題，筆者提出了驅替突破系數的概念，制定了均衡驅替新標準；按照驅替突破系數定義，將實際驅替分為4種模式，研究了每種模式的合理液量優化方法，通過注采調配，實現多井干擾條件下驅替均衡。

1 均衡驅替界限及驅替模式

Equilibrium displacement boundary and displacement model

1.1 驅替突破系數

Displacement breakthrough coefficient

油水井驅替程度不均衡，造成井間易形成剩余油。為了量化井組驅替不均衡程度，首次引入了驅替突破系數的概念，為注采調配提供依據。驅替突破系數定義為：注采井組內油水井間最大連通值與最小連通值之比，用cdb表示，它反映注采井組內不同方向的驅替不均衡性。其中油水井間連通值是在注水井中加入示蹤劑，數值模擬跟蹤量化而實現。

1.2 均衡驅替界限

Equilibrium displacement boundary

基于驅替突破系數概念，建立井組模型，設計不同驅替突破系數方案，通過數值模擬計算，研究井組模型剩余油飽和度的變化規律，確定均衡驅替界限。其計算條件為五點法井網，四注一采，注采比1.0，井距350 m，油層厚度14 m，平面滲透率級差為3，中間滲透率為2 000 mD，兩邊滲透率分別為1 000 mD、700 mD，平均滲透率為1 500 mD，地下原油黏度為35 mPa·s，共設計了驅替突破系數分別為1～10的10個計算方案，通過數值模擬方法計算不同驅替突破系數下的剩余油飽和度變化，論證均衡驅替的界限值。數值模擬計算結果如圖1所示。

由圖1可以看出：當驅替突破系數＜3時，模型的剩余油飽和度變化不大，當驅替突破系數＞3時，剩余油飽和度變化幅度變大，并且隨著驅替突破系數的增大，剩余油飽和度的增加幅度呈上升趨勢。因次將驅替突破系數等于3作為判斷井組是否達到均衡驅替的界限，當驅替突破系數＜3時，該井組驅替均衡，當驅替突破系數＞3時，該井組驅替不均衡。驅替突破系數越大，代表各方向驅替差異越大，驅替越不均衡。因此該結論普遍適用于所有井網。

圖1 不同驅替突破系數下的剩余油飽和度關系曲線Fig.1 Relationship curve of remaining oil saturation for different displacement breakthrough coefficients

1.3 驅替模式分類

Displacement model division

按照驅替突破系數定義，結合均衡驅替界限研究的結果，將實際油藏中的驅替情況分為4種模式。

（1）模式1：油井均衡，水井均衡。如圖2a所示，P1井驅替突破系數為1，周圍4口水井驅替突破系數為1，該類驅替情況為油井均衡，水井均衡，屬于完全驅替均衡，在實際油藏中該類情況比較少見。

（2）模式2：油井不均衡，水井均衡。如圖2b所示，P1井驅替突破系數為4.5，周圍4口水井驅替突破系數為1，該類驅替情況為油井不均衡，水井均衡。

（3）模式3：油井均衡 ，水井不均衡。如圖2c所示，P1井驅替突破系數為1，周圍4口水井驅替突破系數為2～4，該類驅替情況為油井均衡，水井不均衡。

（4）模式4：油井不均衡 ，水井不均衡。如圖2d所示，P1井驅替突破系數為4.5，周圍4口水井驅替突破系數為4.5～6，該類驅替情況為油井不均衡，水井不均衡。

2 產液量優化方法

Liquid producing capacity optimization method

2.1 不同驅替模式合理產液量及注水量

Rational liquid producing capacity and water injection rate of each displacement model

（1）模式1：由于模式1屬于完全驅替均衡，因此油水井配產配注按照單井組優化的合理液量配注即可，無需進行修正。

（2）模式2：油井按照優化合理液量生產，4口水井間的注水量按油井連通值的反比例進行劈分，即

圖2 驅替模式示意圖Fig.2 Sketch of displacement model

（3）模式3：模式3情況相對簡單，油井按照優化合理液量生產，4口水井按照液量變化值同比例調配即可。

（4）模式4：模式4是最復雜的，在實際油藏驅替中比較普遍。對于這種情況，要實現驅替均衡，油井配產需要按式（3）進行修正，4口水井間的注水量按照式（2）計算。

式中，q1為合理日產液量，t/d；J1為采液指數，t/（d·MPa）；Δp為合理生產壓差，MPa；wi為合理配注液量，t/d；IPR為注采比；ccw為水井修正系數；cco為油井修正系數。

2.2 修正系數確定

Determination of correction coefficient

對于多井組條件下的油水井，如圖2所示，P1井為油井，周圍有4口水井，油水井間連通值最大值和最小值之比，即為油井突破系數；W1為水井，周圍有4口油井，油水井間連通值最大值和最小值之比，即為水井驅替突破系數。為確定油水井修正系數，實現均衡驅替，提高采出程度，對合理液量及配注量的修正系數進行反復計算優化，并形成了修正系數隨周圍油水井驅替突破系數變化曲線圖板，如圖3所示，該修正曲線圖版既適合于油井也適合于水井。

圖3 油水井配產配注修正系數圖版Fig.3 Chart of correction coefficient for injection and production allocation of oil and water wells

2.3 產液量優化方法應用流程

Application flow chart of liquid producing capacity optimization method

（1）利用數值模擬方法中示蹤劑模型，量化確定油水井之間分向流量，分別計算油水井的驅替突破系數。

（2）根據油水井的驅替突破系數，確定不同井組對應的驅替模式。

（3）根據不同驅替模式的優化方法，對合理液量及注水量進行修正。

2.4 產液量優化方法適用范圍

Application range of liquid producing capacity optimization method

為確定該方法的應用范圍，減少地層非均質極強和油水井驅替極不均衡的影響，利用數值模擬方法，研究不同驅替突破系數下，注采調配前后的開發效果的差異。設計了驅替突破系數為1～20之間的15個方案，對注采調配前后的采收率進行對比，確定注采調配方法的最佳適用范圍，如圖4所示。

圖4 配產配注修正前后采收率變化曲線Fig.4 Recovery factor before and after the correction of injection and production allocation

由圖4可以看出，隨著驅替突破系數的增大，注采調配前后的采收率差異呈現先減小、后增大、再減小的變化過程。綜上，產液量優化方法適用范圍為：（1）當驅替突破系數≤3時，兩者采收率相差不大，無需進行優化調配；（2）當驅替突破系數為3～14時，采收率的差別相對較大，優化調配效果較好，為該方法最佳適用范圍；（3）當驅替突破系數＞14時，采收率差別變小，優化調配作用有限，如需改善驅替不均衡情況，注水井需進行調剖，封堵高滲透帶，改善開發效果。

3 實例計算及應用

Case calculation and application

3.1 P10井組合理液量及注水量修正

Correction of rational liquid producing capacity and water injection rate of well group P10

如圖5所示為用數值模擬計算綜合含水達到70%時的剩余油場圖，可看出由于非均質性造成各井組之間驅替不均衡。各井組驅替突破系數計算如下：cdb（W4）=11.7，驅替不均衡cdb（W5）=2.5，驅替均衡；cdb（W7）=4.5，驅替不均衡；cdb（W8）=1.3，驅替均衡；cdb（P10）=9.8，驅替不均衡。按照驅替模式分類，P10井組應屬于模式4，油井P10和水井W4、W7都為驅替不均衡。在不均衡水井中，W4與P10井的連通值為4，W7與P10井的連通值為6。P10井合理液量需要放大，W4是與P10最小連通值的井，cdb（W4）=11.7，查閱圖版曲線，其修正系數為1.25。

對于水井W4，其連通值最大的油井為P6，連通值最小的為P10，而從P6井看，需要W4減小注水量，防止注入水突破。在這種情況下，需要綜合考慮P6和P10的驅替突破系數，其中cdb（P6）=5.8，cdb（P10）=9.8，P10井組的驅替不均衡程度高于P6井組，在進行注采調配時按照注采矛盾最大P10需求調配，W4的注水量需要放大，查閱圖版，其修正系數為1.1。

圖5 井組模型剩余油飽和度分布Fig.5 Remaining oil saturation of well group model

3.2 現場應用實例

Field application case

針對東部某油田館陶組某區塊產液量進行了優化，具體措施見表1，實施效果見圖6。實施后，區塊開發效果較好，平均單井日產液量從121 t/d上升到139 t/d，平均單井日產油從20.5 t/d上升到20.9 t/d，含水上升率僅1.4%，比調配前低1.1%。

表1 某油田區塊產液量優化（部分）Table 1 Optimization of liquid producing capacity of some oil wells in a certain block

圖6 某油田開發曲線Fig.6 Development curve of a certain oilfield

4 結論

Conclusions

（1）針對多井干擾的情況，提出了以驅替突破系數是否等于3作為均衡驅替新標準，并將實際驅替情況分為4種模式，即油井和水井都均衡，油井不均衡而水井均衡，油井均衡而水井不均衡，油井和水井都不均衡。

（2）針對每種驅替模式，研究建立了合理液量優化方法，并給出了修正系數確定方法，通過注采調配，實現了多井干擾條件下均衡驅替。

（3）研究結果表明，在驅替突破系數介于3～14之間時，為注采優化調配方法的最佳適用范圍。

References:

［1］馮其紅，王相，王端平，黃迎松.水驅油藏均衡驅替開發效果論證［J］.油氣地質與采收率，2016，23（3）：83-88.FENG Qihong,WANG Xiang,WANG Duanping,HUANG Yingsong.Theoretical analysis on the performance of equilibrium displacement in water flooding reservoir［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2016,23（3）: 83-88.

［2］李傳亮，李煉民.各向異性地層的井距設計研究［J］.新疆石油地質，2003，24（6）：559-561.LI Chuanliang,LI Lianmin.Well spacing design for anisotropic reservoirs［J］.Xinjiang Petroleum Geology,2003,24（6）: 559-561.

［3］李陽，王端平，李傳亮.各向異性油藏的矢量井網［J］.石油勘探與開發，2006，33（2）：225-227，245.LI Yang,WANG Duanping,LI Chuanliang.Vectorialwell arrangement in anisotropic reservoirs［J］.Petroleum Exploration and Development ,2006,33（2）: 225-227,245.

［4］崔傳智，姜華，段杰宏，楊勇，王建．基于層間均衡驅替的分層注水井間合理配注方法［J］.油氣地質與采收率，2012，19（5）：94-96.CUI Chuanzhi,JIANG Hua,DUAN Jiehong,YANG Yong,WANG Jian.Reasonable injection rate allocation method of separate-layer water injection wells based on interlayer equilibrium displacement［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2012,19（5）: 94-96.

［5］吳書成，劉明，王云獻，王理榮.通過注水受效分析優化油井產液量［J］.新疆石油地質，2010，31（2）：178-180.WU Shucheng,LIU Ming,WANG Yunxian,WANG Lirong.Mass production optimization based on analysis of waterflood response［J］.Xinjiang Petroleum Geology,2010,31（2）: 178-180.

［6］嚴科，張俊，王本哲，馬曉明.平面非均質油藏均衡水驅調整方法研究［J］.特種油氣藏，2015，22（5）：86-89.YAN Ke,ZHANG Jun,WANG Benzhe,MA Xiaoming.Balance water flooding adjustment of plane heterogeneous reservoirs［J］.Special Oil &Gas Reservoirs,2015,22(5): 86-89.

［7］崔傳智，萬茂雯，李凱凱，牛栓文，路智勇.復雜斷塊油藏典型井組注采調整方法研究［J］.特種油氣藏，2015，22（4）：72-74.CUI Chuanzhi,WAN Maowen,LI Kaikai,NIU Shuanwen,LU Zhiyong.Injection-production adjustment of typical wellgroup in complicated fault-block reservoirs［J］.Special Oil &Gas Reservoirs,2015,22(4): 72-74.

［8］王德龍，郭平，汪周華，何紅英，付微風.非均質油藏注采井組均衡驅替效果研究［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2011，33（5）：122-125.WANG Delong,GUO Ping,WANG Zhouhua,HE Hongying,FU Weifeng.Study on equilibrium displacement effects of injection-production well group in heterogeneous reservoirs［J］.Journal of Southwest Petroleum University（Science &Technology Edition）,2011,33（5）: 122-125.

（修改稿收到日期 2017-02-10）

〔編輯 朱 偉〕

Liquid producing capacity optimization method under multiwell interference based on equilibrium displacement

HAN Guangming1,DAI Zhaoguo2,YANG Jianlei1,CAO Mengjing1,YAN Jianzhao1,LIU Haiying3
1.Chengde Petroleum College,Chengde067000,Hebei,China; 2.Downhole Testing Company,SINOPEC Jianghan Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Wuhan430048,Hubei,China; 3.Sulige Project Department,CNPC Huabei Petroleum Administration Bureau,Renqiu062552,Hebei,China

Numerical reservoir simulation and case verification method were adopted to realize the equilibrium displacement under multiwell interference in waterflooding oilfields.It was proposed to take the displacement breakthrough coefficient as the new equilibrium displacement criterion.Actual displacement was divided into four models,i.e.,equilibrium in oil and water wells,non-equilibrium in oil well but equilibrium in water well,equilibrium in oil well but non-equilibrium in water well,and non-equilibrium in oil and water wells.An optimization method of rational liquid producing capacity was researched and developed for each model.And equilibrium displacement under multiwall interference was ultimately realized by means of injection and production allocation.It is indicated that it is equilibrium displacement when the displacement breakthrough coefficient is lower than 3 and non-equilibrium displacement when the displacement breakthrough coefficient is higher than 3.When displacement breakthrough coefficient is between 3 and 14,the optimization method of injection and production allocation is in the optimal application range.The research results provide new measures and thoughts for injection and production allocation of oil and water wells.

waterflooding development;equilibrium displacement;multiwell interference;liquid producing capacity;optimization method;numerical simulation

韓光明，代兆國，楊建雷，曹孟菁，閆建釗，劉海嬰.基于均衡驅替的多井干擾下產液量優化方法［J］.石油鉆采工藝，2017，39（2）：254-258.

TE341

：A

1000-7393（2017）02-0254-05

10.13639/j.odpt.2017.02.023

: HAN Guangming,DAI Zhaoguo,YANG Jianlei,CAO Mengjing,YAN Jianzhao,LIU Haiying.Liquid producing capacity optimization method under multiwell interference based on equilibrium displacement［J］.Oil Drilling &Production Technology,2017,39(2): 254-258.

2015年河北省省級科技計劃項目“東部某油田產層油藏提液技術研究”（編號：15214108）。

韓光明（1978-），副教授，2006年畢業于中國石油大學（華東）石油工程學院油氣田開發工程專業，現主要從事石油工程技術的理論研究與教學等工作。通訊地址：（067000）河北省承德市雙橋區高教園區承德石油高等專科學校。電話：0314-2374776。E-mail：dahan1014@163.com

閆建釗（1978-），博士，2009年獲中科院地質與地球物理研究所博士學位，現主要從事提高采收率和油氣運移成藏研究與教學等工作。通訊地址：（067000）河北省承德市雙橋區高教園區承德石油高等專科學校。E-mail：jzzh27@163.com