海上稠油油田深部調驅選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上稠油油田深部調驅選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上油田高強度的合注合采導致優勢通道普遍發育，開展深部調驅是油田穩產的關鍵。提出了一種適用于海上稠油油田的深部調驅選井決策方法，從靜態指標、生產動態指標和動態監測指標出發，全面篩選、構建了選井決策的評價指標體系；利用隸屬函數實現指標定量計算，利用模糊層次分析法分步確定指標權重，從而計算綜合評判因子進行選井。礦場應用表明，調驅井壓降變緩，措施區塊增油降水效果顯著，含水下降1.2%，累計增油6.10×104m3，提高采收率0.21%，充分證明了該方法的可靠性。

海上稠油油田；深部調驅；選井指標；模糊層次分析法

由于技術及經濟條件的限制，海上油田早期多采取高強度的大段合注、合采方式開發，儲層的孔喉結構更易發生變化，形成優勢通道[1]，嚴重影響油藏水驅的開發效果[2]。深部調驅技術既能起到調剖的作用，又解決了近井淺調可能造成的注入水繞流現象，是優勢通道治理、油田剩余油挖潛的重要途徑之一[3]。陸上油田在調剖方面已經積累了比較成熟的經驗[4-6]，陸上油田的吸水剖面等資料相對于海上油田更容易獲取且精度較高，因此，陸上油田深部調驅選井多依賴于吸水剖面等測試資料。海上油田受測試條件、經濟條件等限制，不可能每一口井都有測試資料，且資料精度可能存在較大誤差，不能照搬陸地油田的做法。目前，海上油田深部調驅選井多采用多因素綜合評價方法，該方法要求各井具有相同類別的評價指標，缺少其中一類評價指標便無法使用。同時，權重確定方法對指標數目有所限制，考慮的評價指標不全面，方法不完善。本文從油藏整體出發，選取了靜態指標、生產動態指標和動態監測指標等3大類15項指標確定選井評價指標體系，利用分步法確定權重，指標更全面，方法簡單，數值更加合理；最后，結合模糊數學理論形成深部調驅選井定量決策模型和變權模型，為海上水驅稠油油田的高效開發提供支持。

1 評價指標體系的建立

水驅效果差、剩余油潛力大的井是最需要調驅的井。具體地說，在靜態指標方面，應該選地層及流體分布非均質性強、儲層連通性好和具備較好調驅條件的井；在日常生產動態方面，應該選開采效果比理論預期差的井；在動態監測方面，應該選吸水不均、泄壓能力相對較快的井。從這三方面出發，選取了3大類15項評價指標，構建了深部調驅選井的評價指標體系，見表1。

表1 深部調驅選井指標體系

(1)原油黏度及黏度級差。稠油具有黏度大、密度高、流動難等性質，因此，將稠油的黏度作為選井的決策指標是非常有必要的。平面上，原油黏度越大，注入流體突破的波及面積越小，就越需要調驅；縱向上，原油黏度級差越大，層間矛盾越突出，注入流體越容易沿阻力較小的層竄流，就越需要調驅。

(2)滲透率變異系數。滲透率變異系數越大，即儲層非均質性越強，高滲層越容易竄流；水洗的不均勻程度越高, 剩余油分布越不均勻，越需要調驅。

(3)沉積相特征參數。沉積相帶不同，相同條件下水驅開發效果不一樣，深部調驅的潛力也不一樣；按水驅開發效果將各相帶進行排列，選擇水驅開發效果較差相帶中的井開展深部調驅。

(4)含水率與采出程度關系。采出程度低、含水率高且含水上升率快的注水井組存在嚴重的非均質性，形成優勢通道的可能性較大，要首先考慮此類井為調驅井。

(5)存水率與采出程度的關系。和含水率-采出程度關系類似，采出程度低、存水率低時，注水井組的注入流體無效循環的可能性較大，需要考慮此類井為調驅井。

(6)吸水剖面異常程度。吸水剖面直觀反映了各層吸水量的相對大小，吸水剖面越不均勻，各層吸水差異越大，越需要開展深部調驅。

(7)壓力指數(PI)。PI值反映了目前儲層的整體泄壓水平，PI值越小，儲層地層系數越小，泄壓能力越快，越應該進行調驅。

(8)無因次壓力指數(DPI)。相關文獻[7-8]針對PI值無法考慮優勢通道形成前后儲層滲透率動態變化的問題，提出了DPI指數，該值與儲層滲透率增大倍數成反比，即儲層的優勢通道發育級別越高，滲透率增大倍數越大，DPI值越小，越應該進行調驅。

其余參數可適當參考陸地油田計算[9]。

2 指標的定量評價

由于開展深部調驅的界限存在不確定性與模糊性，采用模糊數學中的隸屬函數對各指標進行定量化[10]。對于指標大、需要調驅的指標(例如滲透率變異系數)，采用簡化的升半梯形隸屬函數處理(式1)；對于指標小、需要調驅的指標(例如PI)，采用簡化的降半梯形隸屬度函數處理(式2)。

(1)

(2)

式中：μ——定量化后的指標值；x——原始指標值；a1——原始指標值的最小值；a2——原始指標值的最大值。

3 選井決策模型的建立

專家打分得到權重的方法過分依賴主觀判斷，為了克服此問題，本文采用模糊層次分析法確定指標權重。模糊層次分析法是一種定性與定量相結合的系統分析方法，該方法采用小數表示一種因素比另一種因素的重要程度，克服了層次分析法檢驗判斷矩陣一致性難度大、判斷標準缺乏科學依據的不足，這種基于模糊數學的方法提高了判斷的可靠性。一般而言，模糊層次分析法的評價指標不超過9個，本文評價指標數目眾多，直接應用模糊層次分析法確定權重難度較大，因此，提出分步確定權重法：

(1)確定類別權重。利用模糊層次分析法對靜態指標、生產動態指標和動態監測指標三大類指標賦予權重(表2)。

表2 類別權重表

(2)確定各類指標的內部權重。利用模糊層次分析法僅對靜態指標所包含的指標賦予權重，稱為內部權重，同樣的方法可確定生產動態指標和動態監測指標各包含的指標內部權重。以動態監測指標為例，見表3。

(3)確定綜合權重。用類別權重與各類指標對應的內部權重的乘積作為該指標的綜合權重(表3)。

得到定量評價的指標值和權重后，采用多因素模糊決策模型進行綜合評價，見式(3)。

表3 動態監測指標內部權重和綜合權重

FZ=λμ

(3)

式中：FZ——綜合評價因子；λ——指標的綜合權重。

在實際應用中，由于技術經濟條件的限制，并不是每一口井都有齊全的資料，如果權重系數仍然保持不變，會限制本文方法的應用，甚至造成評價結果的錯誤。為此，建立變權模型，即缺少資料項的權重值設為0，其余因素的權重值按照原有權重值重新歸一化，這樣，盡管改變了指標的絕對性，但指標的相對性沒有改變，仍然可以利用其余指標進行深部調驅的選井。

4 礦場應用

海上某油田位于遼河坳陷遼西低凸起中段，開發已有20余年，目前處于中高含水開發階段。開發生產過程中，該油田逐步暴露出優勢通道發育明顯、水驅動用差等一系列問題，油田開發效果變差，應用本文方法對某區塊進行了深部調驅選井決策。該區塊有7個注水井組，反九點井網開發，含水近75%，而采出程度不足20%，開展水驅開發調整意義重大。根據區塊的實際資料，利用變權模型進行選井，選取了12項指標，各指標值見表4；以各井綜合評價因子的平均值作為選井基準，決策出A1～A4井需要調驅。

從A1井調驅前后的壓降測試曲線可以看出，調驅后該井起始壓力增大，壓降曲線更加平緩，說明調驅有效(圖1)；從A 2井調驅前后的指示曲線可以看出，調驅后該井注入壓力上升，注水指示曲線斜率變小，說明調驅有效(圖2)。

圖1 A1井調驅前后壓降曲線對比

經過深部調驅后，措施區塊增油降水效果顯著，含水下降1.20%，考慮區塊綜合遞減率情況下，累計增油6.10×104m3(圖3)，提高采收率0.21%，證明了該方法的可靠性。

5 結論

(1)從靜態指標、生產動態指標和動態監測指標出發，全面篩選并構建了深部調驅選井決策的評價指標體系，結合模糊數學理論，提出了一種適用于海上水驅稠油油田的深部調驅選井決策方法。

圖2 A2井調驅前后指示曲線對比

圖3 某區深部調驅前后實際數據及預測數據

(2)針對過分依賴主觀判斷和指標數目眾多帶來的權重確定問題，提出利用模糊層次分析法分步確定指標權重，權重確定更科學有效。

(3)礦場應用結果驗證了本文方法的可靠性，可以為深部調驅選井決策提供技術支撐，具有一定推廣價值。

[1] 陳存良，王振，牛偉，等．基于最小二乘支持向量機的大孔道定量計算方法[J].斷塊油氣田，2015，22(1)：74-77.

[2] 李曉南，程詩勝，王康月，等．CH2斷塊E1f1油藏優勢通道識別技術研究[J].石油地質與工程，2014，28(5)：146-149.

[3] 唐孝芬，劉玉章，向問陶，等．渤海SZ36-1 油藏深部調剖劑研究與應用[J].石油勘探與開發，2005，32(6)：109-112.

[4] 王代剛，胡永樂，孫靜靜．非均質油藏深部調驅技術數值模擬研究進展[J].特種油氣藏，2015，22(3)：8-13.

[5] 馮其紅，袁士義，韓冬，等．可動凝膠深部調驅動態預測方法研究[J].石油學報，2006，27(4)：76-80.

[6] 田建儒，王鑫強．大港油田棗南大孔道油藏調剖治理研究[J].石油地質與工程，2011，25(2)：105-107.

[7] 郝金克．利用無因次壓力指數定性識別優勢通道[J].特種油氣藏，2014，21(4)：123-125.

[8] FENG Q, WANG S, WANG S, et al. Identification of thief zones by dimensionless pressure index in waterfloods[C]//SPE Enhanced Oil Recovery Conference，2011.

[9] 馮其紅，王樹義．模糊數學在區塊整體調剖選井中的應用[J].石油勘探與開發，1998，25(3)：76-79.

[10] 馮國慶，張翠蘭，邱坤泰，等．應用模糊綜合評判方法評價水驅開發效果[J].石油地質與工程，2013，27(2)：47-49.

[11] 雷占祥，陳月明，徐耀東．應用模糊層次評判法進行油藏調剖適宜度綜合評價[J].大慶石油地質與開發，2007，26(3)：82-86.

編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0087-04

2016-10-10

孟祥海，高級工程師，碩士，1976年生，1999年畢業于原大慶石油學院石油工程系，現從事海上油田采油工藝研究管理工作。

“十二五”國家科技重大專項“海上油田叢式井網整體加密及綜合調整技術”(2011ZX05024-002)；中國海洋石油總公司十二五重大科技專項“海上在生產油氣田挖潛增效技術研究”(CNOOC-KJ125ZDXM06LTD)。

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