基于均勻設計法的稠油底水油藏提液研究

孫恩慧，楊 威，楊東東，郭敬民，譚 捷

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

CB 油田為渤海地區典型的稠油油田，目前已進入高含水階段，大量油田生產實踐表明：提液措施可以擴大水驅平面波及范圍，延緩油井產量遞減[1-3]。目前，提液措施已廣泛用于很多油田，取得很好增油效果[4-6]。合理的提液時機和提液幅度的選擇可以獲得較好的增油效果，提高油藏采收率，對油田進入高含水后期開發至關重要。

本文以CB 油田油藏為例，開展稠油底水油藏提液時機和提液幅度研究，基于均勻設計方法，運用多元回歸方法，建立增底水油藏增采幅度與提液時機和提液幅度之間的關系，通過構建合適的目標函數，確定了稠油底水油藏合理的提液時機和提液幅度，指導油田后期生產。

1 CB 油田基本概況

CB 油田位于渤海西部海域，主要目的層為明化鎮組，為河流相沉積，地層原油黏度200 mPa·s，儲層物性好，儲層平均孔隙度30 %，平均滲透率4 000 mD，為典型的稠油底水油藏。油藏天然能量充足，為提液提供了良好的物質基礎。經過十多年的開采，目前該油田進入特高含水期，綜合含水達到95.4 %，后期提液是重要的穩產措施。

2 基于均勻設計法的提液技術研究

本文利用均勻設計法[7]分析稠油底水油藏合理的提液時機和提液幅度，首先進行試驗設計，由均勻設計表確定不同試驗方案（不同的提液時機與提液幅度），然后根據所確定的提液時機與提液幅度進行數值試驗（油藏數值模擬計算），并統計試驗方案的增采幅度（提高采收率幅度）。最后，對試驗結果處理。

將提高采收率幅度與提液時機和提液幅度的關系表示為二元二次方程的形式，如下：

式（1）中：ERm-增采幅度，%；x-提液時機；y-提液幅度；a、b、c、d、e 均為系數。對不同的提液時機、提液幅度及其相應的增采幅度進行多元回歸得到相應系數，即可確定該函數關系。

把式（1）轉變為對目標函數求最大值，最優參數應滿足：

將式（1）代入式（2）求解并化簡后仍為二元二次方程，由求根公式可得：

式（3）的解可由曲線交會法求出，所求出的xopt、yopt即為最優的提液時機與提液幅度。將xopt、yopt代入式（1）即可得到其增采幅度。

3 方法應用

建立底水油藏數值模擬模型，滲透率為4 000 mD，地層原油黏度200 mPa·s，地層厚度15 m。設計5 口水平井生產，水平井長度300 m，模型網格設置為50×50×30，x、y、z 網格大小分別為50 m、50 m、1 m，縱向網格上1～20 層為油層，21～30 層為水層。水體采用FK 水體，水體為剛性水體，模擬方案采用水平井定液量生產，產液量為1 500 m3/d，關井極限含水率為98 %。PVT、相滲曲線等數據采用CB 油藏實際數據。

本文采用均勻設計法時主要考慮提液時機和提液幅度2 個因素，每個因素考慮6 個水平（見表1）。

表1 提液時機和提液幅度參數設計表

選擇U6（62）進行試驗設計，得到表2 所示的CB 油田提液優化試驗方案，并利用數模軟件進行油藏數值模擬計算，計算結果（見表2）。

對表2 的第2～4 列數據進行多元回歸，可以得到式（1）中a、b、c、d、e 的值，則增采幅度的方程為：

方程回歸的決定系數（相關系數的平方）為0.99，表2 中計算結果相對誤差-1.3 %～4.2 %，表明上述方程的可靠性，為了進一步驗證所建增采幅度方程的可靠性，進行了全面試驗，36 個試驗的數值模擬結果與用上述方程式計算的增采幅度的誤差（見表3）。

由表3 可以看出，最大相對誤差為-3.5 %，且相對誤差較大的試驗方案主要集中于參數取值的邊界處，中間部分基本上在±2.0 %以內，再次證實了所建增采幅度方程的可靠性。

表2 試驗方案及計算結果

表3 全面試驗方案數值試驗結果與方程計算值的相對誤差，%

圖1 提液時機與提液幅度交會圖

將式（4）中回歸出的系數代入式（3）中，并繪制其曲線交會圖（見圖1）。從圖1 可以看出最優的提液時機為xopt=0.6，提液幅度yopt=1.3，計算對應的采收率增幅為0.5 %。

4 實例應用

C17H 為CB 油田新投產的一口水平井，滲透率為3 000 mD，位于原油黏度200 mPa·s 的油藏上，該井投產后無無水采油期，初期含水上升較快，該井的生產曲線（見圖2）。設計生產井含水60 %后進行提液措施，提液幅度為1.3 左右，從圖2 可以看出，該井提液后增油效果明顯，也進一步證實了本文的研究成果，本文研究結果為后期調整井提液措施的實施具有借鑒意義。

5 結論

圖2 C17H 井生產曲線

（1）運用均勻設計法和多元回歸方法，建立稠油底水油藏增采幅度與提液時機和提液幅度之間的關系，確定了合理的提液時機和提液幅度。

（2）對于CB 油田這類稠油底水油藏來說，含水為60 %時提液時機最佳，合理的提液幅度為提液前產液量的1.3 倍左右，提液增油效果最為明顯。