因子分析法在鉆關期產量變化特點及控制無效注水研究中的應用

李作光 高瑩（大慶油田責任有限公司第四采油廠）

隨著井網密度的增大，鉆關井數不斷增加，影響產量必然逐漸增多，而不同的油井產量下降也不相同，這與油井自身發育情況、油水井的連通情況、油井所在井網、鉆關前水井注水情況等因素密切相關。針對以上因素進行分析，找出導致油井產量下降的主要影響因素，從而有針對性地對水井進行調整，達到鉆開后油井平穩恢復生產的目的。

1 鉆關期產量、含水變化的原因

根據注采平衡原理，隨著鉆關時間的延長，地下虧空會日趨嚴重，地層壓力逐漸下降，造成產液量下降的趨勢[1]。根據鉆關的實際資料分析，累積影響產液量與累積影響注水量存在較好的相關性，即隨著累積影響注水量的增加，對日產液量的影響越大，見圖1。

圖1 某鉆關區累積影響注水量與累積影響產液量關系

水井鉆關后，缺少了注水補充能量，地層壓力隨之下降，生產壓差減小，導致產液量下降。同時井底流壓降低，生產壓差相對增大，導致油井含水呈下降趨勢，見圖2。

圖2 某鉆關區累積影響注水與含水率關系

2 鉆關期油井產量下降的地質因素分析

鉆關期油井總體產液與含水呈下降趨勢，但各個單井受鉆關影響存在差異。去除掉地面因素外，從地質因素分析導致這種差異的原因包括滲透率級差、有效厚度、井網、連通比例等方面。

2.1 滲透率級差與產量下降的關系

單個小層的滲透率并不能代表單井的平均滲透率，因此我們選用滲透率級差進行分析。在理論情況下，單井的滲透率級差越大，說明該井所在地層的層間非均質性越強，反之，則說明該井各小層滲透率相當，生產情況也會比較均衡[2]。

不同滲透率級差的油井在鉆關期產量降幅不同，滲透率級差越小，油井產量降幅越大，反之，油井產量降幅很小，見圖3。

2.2 有效厚度與產量下降的關系

有效厚度代表油井自身的發育情況，厚度越大說明自身發育情況越好，產能越高，鉆關后產量受影響越大，見圖4。

圖3 某鉆關區產液降幅與滲透率級差關系

圖4 某鉆關區產液降幅與有效厚度關系

2.3 單向連通比例與產量下降的關系

單向連通比例與產液降幅成較好的二次函數關系，即在達到頂點之前隨著單向連通比例的增大，產液降幅也越來越大，見圖5。

圖5 某鉆關區產液降幅與單向連通比例關系

2.4 井網與產量下降的關系

以某鉆關區為例，該開發區塊共有4 套井網，分別為基礎井網、一次井網、二次井網、三次井網，各井網開發層系不同，鉆關期長短也不同，鉆關后產量下降的速度與幅度都有差異。基礎井網與一次井網的產量下降最快。不同鉆關期長短與產液降幅的關系見圖6。

圖6 某鉆關區產液降幅與井網關系

基礎井網產液下降早于其他井網；鉆關5旬后曲線明顯上揚，呈直線上升趨勢；鉆關10旬后曲線斜率變緩，下降速度減慢。

一次井網產液降幅較基礎井網低，下降速度較均勻，曲線基本為直線。

二次井網產液下降趨勢與一次井網基本一致，但幅度較小，鉆關9旬以后曲線斜率開始變緩。

三次井網整體降幅小于18%，鉆關8旬后曲線斜率變緩，11旬以后基本穩定。

3 因子分析法的應用

因子分析法是通過對變量的相關系數矩陣內部結構的研究，找出能控制所有變量的少數幾個隨機變量去描述多個變量之間的相關關系的一種統計方法。

把該區塊滲透率級差、有效厚度、井網、單向連通比例、兩向連通比例、三向連通比例、產液降幅、含水降幅等作為8個變量進行分析，得到各成分初始特征值，取特征值大于等于1的成分作為主成分進行分析。

為了使載荷矩陣中系數向0-1之間分化，對初始因子載荷矩陣進行方差最大旋轉。

旋轉后建立因子模型，利用回歸法計算出因子得分系數。根據因子得分系數，建立因子得分函數。

按各公因子對應的方差貢獻率為權數計算如下綜合統計量：

F=0.375 5F1+0.268 4F2+0.183 8F3+0.172 3F4

根據總F 值的計算公式得到每口井的F 值，同時對因子分析結果進行解釋：

1）不同F 值油井鉆關前后含水變化。該鉆關區內共206口油井，其中F 值大于40的共104 口井，鉆關前后平均單井液量降幅為46.3%，含水下降2.45%；F 值介于16~40之間的共45口井，鉆關前后平均單井液量降幅為25.5% ，含水上升0.88%；F 值小于16的共57口井，鉆關前后平均單井液量降幅為26.1%，含水下降0.26%。可見F 值大于40的油井在鉆關后含水變化較大，見表1。

2）不同F 值的含水變化趨勢。 F>40：鉆關6旬后含水明顯下降，鉆關影響18旬后含水開始回升；16< F<40：鉆關4旬后含水有小幅度上升，11旬后趨于平穩；F <16：鉆關后含水略有下降，整個鉆關期間含水比較平穩，變化趨勢見圖7。

表1 不同F 值油井鉆關前后含水變化情況

圖7 不同F 值的含水變化趨勢

4 調整對策

根據對綜合得分的解釋，在鉆關恢復期為達到對油井產液或含水的有效控制，可以對控制單井的不同影響因素進行調整，以保證鉆開恢復期油井平穩恢復生產，同時分析鉆關過程中液量與含水的變化規律，優化調整鉆開恢復注水方案。

例如：杏A 井，F 值為57.38，該井鉆關后呈現含水下降的趨勢，鉆開后重點要控制含水回升速度。杏B 井為杏A 井的連通水井，通過對主要連通層位的限制及停注，達到控制杏A 井鉆開后含水回升速度過快的目的。杏A 井含水由鉆關前93.4%下降到鉆關后最低值85.2%，鉆開且水井調整后，該井含水上升緩慢，穩定在87.5%左右。

針對不同F 值級別的油井，在該鉆關區內優化調整了34口注水井，調整方案見表2。

F 值大于40的104口采油井周圍調整了21口注水井，共33個層段，總水量降低280m3；F 值介于16與40之間的45口采油井周圍調整了6口井，共10個層段，總水量上升60m3；F 值小于16的57口采油井周圍調整了7口井，共8個層段，總水量上升95 m3，整個鉆關區總水量下降125 m3。

表2 鉆開后恢復注水情況調整方案

通過鉆關全過程精細管理，全年鉆關少影響油量0.48×104t。

5 結論

鉆關期水井停注后，油井的產液與含水會出現不同程度的變化，油井自身的發育情況、滲透率、所在井網、與水井連通程度等因素都會對油井產生不同的影響。將各個因素作為變量，利用因子分析的方法找到各因素之間的相關關系，從而判斷油井產量、含水等指標的主要影響因素，在此基礎上對水井進行預判調整，使油井能夠平穩恢復生產。因子分析法要求數據量盡量大，才能確保分析結果更具規律性。

[1]蔣有錄,查明.石油天然氣地質與勘探[M].北京:石油工業出版社,2005.

[2]金毓蓀,華慶,世遠,等.采油地質工程[M].北京:石油工業出版社,2003.