基于灰色關(guān)聯(lián)法的海上大段合采油田堵水研究

李金蔓

（中海油天津分公司，天津 300450）

油井出水在注水開發(fā)油田開發(fā)中普遍存在[1]，穩(wěn)油控水是油田開發(fā)后期的一項重要工作，也是油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵[2]。目前國內(nèi)外對于調(diào)剖堵水的研究主要側(cè)重于對堵水工藝、工具的研究和研發(fā)[3]，形成了聚合物及其交聯(lián)凝膠的堵水工藝技術(shù)[4]及基于油藏工程的改變水驅(qū)流向的深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)[5]，并取得較好成績，但對于油田開發(fā)后期注采關(guān)系研究較少。尤其是海上油田與陸地油田不同，由于海上油田開發(fā)成本高導(dǎo)致開發(fā)手段有限，井網(wǎng)部署稀且多采取大段合采，測井、測試受局限，資料偏少，導(dǎo)致油田開發(fā)后期對于儲層精細(xì)描述難度大[6]，注采關(guān)系不能明確，導(dǎo)致調(diào)剖堵水作業(yè)難以恰當(dāng)?shù)倪x擇目標(biāo)井和目標(biāo)層位。人為選擇堵水目標(biāo)井和目標(biāo)層受主觀因素影響，難以定量描述。灰色關(guān)聯(lián)方法將油田注采系統(tǒng)看作包含已知、未知因素的灰色過程，在對油藏開發(fā)過程模擬過程中匹配、擬合相關(guān)參數(shù)，確定相關(guān)影響因素的權(quán)重，據(jù)此描述、評價水淹層分布及油氣分布[7，8]，該技術(shù)已在遼河、中原油田的開發(fā)中得以應(yīng)用，并取得較好效果。在渤海Q油田大段合采井調(diào)剖堵水作業(yè)中，對堵水選井選層的主控因素的定量研究，通過結(jié)合數(shù)值模擬擬合油田實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用灰色關(guān)聯(lián)法優(yōu)選堵水井層位，形成了一套灰色關(guān)聯(lián)法大段合采井堵水層位優(yōu)選技術(shù)，最終取得了良好的效果，對于油田開發(fā)調(diào)整策略提供了有利依據(jù)，也為海上其他油田堵水提供借鑒。

堵水是提高采收率、降低產(chǎn)水量非常有效的方法。恰當(dāng)?shù)倪x擇目標(biāo)井和目標(biāo)層至關(guān)重要。目前通常的做法是人為選擇堵水目標(biāo)井和目標(biāo)層，該方法受人為主觀因素影響，難以定量描述，很難達(dá)到理想效果。本文提出一種最優(yōu)化選擇堵水井層的模糊方法,對堵水選井選層的主控因素進(jìn)行定量研究，同時結(jié)合數(shù)值模擬研究結(jié)果的定量描述，最終確定目標(biāo)油田的堵水井位和層位，研究成果對于油田開發(fā)的堵水技術(shù)有著重要的意義。

1 Q油田地質(zhì)油藏條件及面臨的問題

渤海Q油田構(gòu)造為斷裂背斜構(gòu)造，發(fā)育在海四大斷層下降盤，是一個受斷層控制的斷鼻構(gòu)造，油藏類型為多油水系統(tǒng)構(gòu)造層狀油氣藏為主，常溫常壓系統(tǒng)，孔隙度16.8%，滲透率35 mD，地層原油黏度0.2 mPa·s～2.9 mPa·s，為弱揮發(fā)性低滲透油田。油田主體區(qū)位于Q1井所處的中高點(diǎn)上，油氣層主要發(fā)育于東營組、沙一、沙二、沙三段，其中沙二段以其油層厚度大、分布廣、產(chǎn)能高而成為油田的主力油層段。該油田于1997年12月投產(chǎn)，大段合采東營組、沙一、沙二、沙三段，共46個層。由于層間非均質(zhì)性強(qiáng)，長期合注合采，且測試資料少，縱向水驅(qū)動用狀況難以有效評價，導(dǎo)致常規(guī)研究手段無法快速選擇堵水目標(biāo)井和目標(biāo)層[1]。

2 優(yōu)選堵水井層

有效的選擇目標(biāo)井和目標(biāo)層才能有效的堵水，根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇：

（1）優(yōu)先選擇由于井網(wǎng)注采關(guān)系或油層非均質(zhì)性造成的生產(chǎn)矛盾較大的油層進(jìn)行堵水。

（2）優(yōu)先選擇堵水后有接替產(chǎn)層且接替能力有一定規(guī)模的井。

（3）優(yōu)先選擇流壓較高的井。

滿足以上條件的井應(yīng)考慮進(jìn)行堵水。

2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是一種多因素統(tǒng)計分析方法，通過求解系統(tǒng)中各因素之間的主要關(guān)系，找出影響目標(biāo)值的重要因素，從而掌握事物的主要特征，是對一個系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢的定量描述和比較的方法。鄧聚龍[2]提出將該理論應(yīng)用在石油、天然氣勘探開發(fā)等方面，為尋找開發(fā)指標(biāo)的主控因素提供了有效技術(shù)手段。

2.2 優(yōu)選結(jié)果

基于Q油田的實(shí)際資料，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，選擇有效期內(nèi)增產(chǎn)油量作為參考序列[3-5]，單井產(chǎn)油量、含水率、井底流壓、層段滲透率、油層有效厚度5個因素為比較序列[6-8]，采用均值法無量綱化，取分辨系數(shù)為0.5，計算得到各因素的關(guān)聯(lián)度，經(jīng)排序得到主要影響因素為含水率、產(chǎn)油量、井底流壓，關(guān)聯(lián)度值（見表1）。

3 數(shù)值模擬研究

為了確保礦場試驗的成功率，在數(shù)值模擬研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用主要影響因素研究成果，進(jìn)行數(shù)值模擬研究，基于歷史擬合，進(jìn)行堵水方案預(yù)測，優(yōu)選先導(dǎo)試驗井及堵水層位，具體方法如下：

3.1 模型建立

在三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)格粗化，縱向上充分考慮主力油層非均質(zhì)性對開發(fā)的影響，對沙二段5個油組粗化時加密，每油組粗化為19~26個網(wǎng)格，按Eclipse格式輸出粗化后的網(wǎng)格模型和屬性模型，總網(wǎng)格節(jié)點(diǎn) 63×69×141=612 927 個。

3.2 地質(zhì)儲量擬合

按地質(zhì)小層進(jìn)行儲量分區(qū)，通過平衡區(qū)和飽和度端點(diǎn)來共同控制各油組的地質(zhì)儲量。已建立的油藏數(shù)字模型與相應(yīng)地質(zhì)儲量對比，模型儲量為992×104m3，與容積法標(biāo)定的地質(zhì)儲量998×104m3相差不大，誤差僅為0.6%。

3.3 生產(chǎn)歷史擬合

歷史擬合的工作制度是以所有生產(chǎn)井定地面產(chǎn)油量來擬合油田、區(qū)塊和單井的地層壓力、含水、氣油比和流壓。對于注水井注水量的擬合，是結(jié)合各時期的吸水剖面測試資料或射開層段的KH值，將全井吸水量劈分到各防砂段，然后在模型中設(shè)置相應(yīng)的虛擬井來分別擬合單井各段注水量。歷史擬合誤差控制在5%以內(nèi)（見圖1，圖2）。

3.4 方案預(yù)測

應(yīng)用2.2中的研究結(jié)果，確定Q1井為先導(dǎo)試驗井。沙二段Ⅳ、V油層組是潛力層位。進(jìn)行方案預(yù)測，指標(biāo)（見表2）。

表1 主要影響因素關(guān)聯(lián)度排序及權(quán)重表

圖1 Q油田地質(zhì)模型圖

表2 渤海Q油田單井堵水措施方案預(yù)測指標(biāo)

圖2 Q油田單井含水?dāng)M合曲線

4 礦場實(shí)施效果

將數(shù)值模擬研究成果在礦場實(shí)踐應(yīng)用，確定Q油田Q1井沙二段Ⅳ、V油層組是潛力層位（見圖3），Q2井沙一段為潛力層位（見圖4、圖5）。

對Q1井沙二段Ⅰ、Ⅲ油組卡水后（見表3），油井產(chǎn)量由13 m3/d增加至188 m3/d，含水由85.5%降低至14.9%（見圖6）；Q2井換層生產(chǎn)至沙一段，日產(chǎn)油量由11 m3增加至28 m3，含水由91.2%降低至0.5%（見圖7），層間干擾減緩效果明顯。

圖3 渤海Q油田沙二段含油面積圖

圖4 渤海Q油田沙一段含油面積圖

圖5 Q油田沙一段連井剖面圖

圖6 Q油田Q1井實(shí)際生產(chǎn)曲線

圖7 Q油田Q2井實(shí)際生產(chǎn)曲線

表3 渤海Q油田單井堵水措施生產(chǎn)指標(biāo)

5 結(jié)論

（1）根據(jù)Q油田地質(zhì)特征和開發(fā)情況，通過灰色關(guān)聯(lián)法確定主要影響因素為含水率、產(chǎn)液量、井底流壓三個因素，并確定了各因素在劈分系數(shù)中所占的權(quán)重值。

（2）根據(jù)確定的主要影響因素及各因素的權(quán)重值，構(gòu)建了海上大段合采強(qiáng)非均質(zhì)性油田堵水方法。

（3）通過該方法的研究，對海上大段合采強(qiáng)非均質(zhì)性油田的選井選層堵水工作，提供了一個量化的標(biāo)準(zhǔn)，對油田潛力挖掘、綜合調(diào)整井部署、油田上產(chǎn)具有重要意義。