分層注水井合理測試周期研究

關春燕　(中石油大慶油田有限責任公司第五采油廠，黑龍江 大慶 163513)

分層注水井合理測試周期研究

關春燕(中石油大慶油田有限責任公司第五采油廠，黑龍江 大慶 163513)

[摘要]目前油田分層注水井采用的是智能化測調聯動技術，研究智能化測調合理的測試周期，對于密井網條件下實現嚴格控制注水量、提升注水管理水平非常必要。通過研究不同類型分層注水井的測調成果，分析影響測試周期的主要因素，利用統計數據建立經驗公式，通過單井層段數和水嘴直徑2項參數，確定單井的動態測調周期，對于提高分層注水質量，提高注水井監測水平具有重要的指導意義。

[關鍵詞]分層注水井；注水量；水井測調；合理周期

隨著油田進入特高含水期開采，剩余油分布非常零散，主力油層動用程度和水驅控制程度高，含水級別高，非主力油層以低孔、低滲的薄差油層為主，砂體發育連續性差，層間差異大，剩余油挖潛難度增加。為了減小層間矛盾，有效發揮各類油層的潛力，需要對各類油層實行定量注入。為嚴格控制不同油層的注水量，為油田開發動態分析與方案決策提供不可復得的測試數據，分層注水井的測調方式經歷了從普通的電磁流量計到高效測調聯動分層注水系統的突破。測調聯動分層注水系統是應用井下流量測調儀與相應井下流量可調式堵塞器在井下進行自動對接，采用地面輸入指令，微機自控調節堵塞器內過流孔的過流面積，從而達到分層流量實時監測、動態調整的目的，避免了因更換水嘴而投撈堵塞器的工作，實現一次下井過程中同時完成井下多層流量測試和目標流量配注的任務，實現了井下流量、壓力、溫度等主要參數的地面直讀、可視化功能。因此，研究分層注水井高效測調聯動合理的測試周期，對于提高分層注水井測試質量，減少異常井發生頻率，提高注水井測試管理水平具有重要的意義。

1研究背景

目前油田智能化測調技術采用測試周期為固定周期的管理模式，4個月為1個周期，1年有3個周期。隨著注水井井數不斷增加，開采井網逐漸加密，影響測試進度及測試精度因素的復雜化，針對特高含水期精細挖潛的需要，研究合理的測試周期，以滿足不同井網、不同注入級別、不同層段數、不同管柱的分層注水井對于測試資料錄取的需要，具有重要的研究意義。研究方法是對研究區所有分層注水井的測試資料進行現狀調查，優選出不同類別的分層注水井，進行1個月為一個測試周期的試驗，對比每一個周期的測試數據，直到測試數據出現異常停止測試。針對所有出現注水壓力、注水量異常變化井的測試曲線、解釋資料等數據進行統計與原因分析，明確影響注水合格率的主要因素，從而研究單井動態測試周期的方法，確定適合研究區域現注水條件下不同類型井的測試周期。

2研究區基本概況

研究區管轄分層注水井2349口，其中常規管柱是1769口井，占總井數比例為75.3%；小直徑管柱是472口井，占總井數比例為20.1%；橋式偏心管柱是108口井，占總井數比例為4.6%。統計具有連續2個測調周期資料的分層注水井總井數是2322口，其中正常測試井是1781口，措施井、方案井測試是541口。總層數是8591個，平均單井配注層段數是3.7個。正常測試井中需要調配水嘴的井數是866口，占正常測試井數比例是37.3%。

在常規管柱中優選不同類型的分層注水井作為試驗井，研究分層注水井合理的測試周期[1]。選井具有5個原則：一是選擇不同井網的注水井，包括基礎井網、一次加密調整井和二次加密調整井；二是選擇不同開采對象的分層注水井，包括薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺子油層；三是選擇不同開采方式的分層注水井，包括水驅和聚驅2種方式；四是選擇不同級別日注水量的分層注水井，包括日注水量>60m3、30m3<日注水量≤60m3、日注水量≤30m3共3種級別；五是選擇不同配注層段數的分層注水井，包括4層以上、4層、4層以下的井，井數比例為1∶1∶1。根據選井原則，優選出69口井，開展分層注水井測試周期的研究工作。

3研究數據對比

試驗井每個月測試1次，連續測試時間是8個月，共錄取69口井552井次的測試數據，按照單井日注水量、單層日注水量和注水壓力變化幅度分類進行對比。對于單井日注水量波動>20%、單層日注水量波動<30%、注水壓力波動>0.5MPa這3種情況，符合其中一種的視為不合格測試井。下面按不同井網條件、不同配注層段數、不同日注水量進行測調資料的對比。

3.1　按不同井網

1)基礎井基礎井對比井數是17口，第4、5、6個測試周期單井測試資料的符合率分別為76.5%、73.3%、53.3%。

2)一次井一次井對比井數是25口，第4、5、6個測試周期單井測試資料的符合率分別為91.3%、80.0%、65.0%。

3)二次井二次井對比井數是21口，第4、5、6個測試周期單井測試資料的符合率分別為81.3%、75.0%、73.3%。

4)聚驅井聚驅井對比井數是4口，第4、5、6個測試周期單井測試資料的符合率分別為100%、75.0%、66.7%。

分析研究區69口試驗井連續8個周期的測試資料，第1～8個測試周期單井測試資料的符合率分別為97.0%、92.3%、89.1%、85.0%、76.4%、64.2%、63.5%、60.8%。

3.2　按不同注水層段數

1) 4層以上注水層段數為4層以上的井對比31口，第3～8個測試周期單井測試資料符合率分別為76.7%、72.4%、60.0%、40.0%、37.5%、33.3%。

2) 4層注水層段數為4層的井對比18口，第4～8個測試周期單井測試資料符合率分別為93.3%、86.7%、76.9%、76.9%、76.9%。

3) 4層以下注水層段數為4層以下的井對比18口，第8個測試周期單井測試資料符合率為92.9%。

分析研究區69口試驗井連續8個周期的測試資料，第1～8個測試周期單井測試資料符合率分別為96.3%、91.5%、89.8%、85.9%、75.2%、63.1%、62.3%、61.1%。

3.3　按不同日注水量

1)日注水量>60m3統計日注水量>60m3的對比是31口井，第3～8個測試周期單井測試資料符合率分別為76.7%、66.7%、33.3%、16.0%、8.3%、4.2%。

2) 30m3<日注水量≤60m3統計30m3<日注水量≤60m3的對比是18口井，第3～8個測試周期單井測試資料符合率分別為83.3%、73.3%、60.0%、46.7%、46.7%、42.9%。

3)日注水量≤30m3統計日注水量≤30m3的對比是31口井，第3～8個測試周期單井測試資料符合率分別為88.2%、82.4%、62.5%、56.3%、56.3%、43.8%。

分析研究區69口試驗井連續8個周期的測試資料，第1～8個測試周期單井測試資料符合率分別為95.5%、90.8%、81.5%、72.6%、48.3%、35.7%、32.7%、25.9%。

表1　水嘴反常統計表

3.4　按不同水嘴

針對不同大小的水嘴影響研究[2]，統計1821個層，反常層數122個，反常比例平均為6.7%(表1)。

4研究合理測調周期

研究表明，水嘴從小到大反常可能性逐漸降低，水嘴直徑小于2.0mm層段反常率是水嘴直徑2.0~4.0mm層段反常率的1.6～1.7倍；水嘴直徑2.0~4.0mm層段反常率是水嘴直徑4.0~6.5mm層段反常率的1.8倍；水嘴直徑7.0mm及以上層段反常率基本與水嘴直徑4.0~6.5mm層段反常率持平。但有35個層段吸水量表現為下降，不可調，可調層只有14個，反常比例不到2%，因此將水嘴影響轉變為層段數影響來計算周期。

從統計結果可以看出反常比例B同水嘴直徑D成反比關系：即B=C/D(其中C為經驗公式取值)。

D取區間均值：D1=1.8時，B1=0.146；D2=3.0時，B2=0.091；D3=5.2時，B3=0.051。

根據統計數據做出散點圖，并進行回歸分析，得到相關系數R2=0.9991，誤差滿足要求。

將中間的直徑4.0mm水嘴所在層段定為1層，其他直徑水嘴所在層段即可定為4/D個層，欠注層按0.4層計算，停注層按0.2層計算，對不同注水層段下符合率與測試周期的關系進行修正，結果如圖1所示。

研究表明，測試周期隨著層數降低明顯延長，根據理論分析，結合實驗結果，運用數理統計方法，進行回歸分析可得出測試周期T1與層數等因素成如下關系：

T1=K×(1/N1)a

(1)

式中：N1為視層段數，N1=4×(1/D1+……+1/Dn);D1~Dn為各層段水嘴直徑，mm；a為層間干擾系數,1；K為常數，與水質、符合率等因素有關,1。

根據視層段數與符合率關系統計結果，取符合率達到70%為周期臨界點。

5層周期為3～4個月，取3.5個月；4層周期為4～5個月，取4.5個月；3層周期為6～7個月，取6.5個月；2層井到第8個測試周期時符合率為95.0%。根據分析數據做出散點圖，進行回歸分析，得到R2=0.9998，誤差滿足要求(圖2)。

圖1　不同注水層段下符合率與測試周期的關系　　　　　　　圖2　測試周期與注水井層段數關系圖

根據得到的a、K值反推測試周期5層為3.47個月，4層為4.56個月，3層為6.46個月，2層為10.58個月，符合統計結果。

理論解釋：由于全井水量波動大于20%或單層水量波動大于30%或壓力波動大于0.5MPa定為不合格井，因此，任一層段反常就意味著該井反常。理論上2層井測試周期應為1層井的1/2，3層井測試周期應為1層井的2/3，……，N1層井測試周期應為(N1-1)層井的(N1-1)/N1。測試周期隨著層數降低明顯延長[3]。根據理論分析，結合試驗結果，運用數理統計方法進行回歸分析，可得出測試周期T1與層數等因素成如下關系：

T1=K×(1/2×……×(N1-1)/N1)= K×(1/N1)

(2)

根據經驗公式，反常比例同水嘴直徑成反比關系，將中間直徑4.0mm水嘴所在層段定為1層[4]，其他直徑水嘴所在層段即可定為4/D個層，停注層按0.2層計算。

在對試驗結果和異常井資料統計分析的基礎上，通過擬合技術修正不同類型分層注水井測試周期T的經驗公式如下：

T=K×(1/N)a

(3)

式中：a=1.2069；K=24.277。

5結論

1)通過對研究區不同井網、不同注入級別、不同注水管柱、不同直徑水嘴的分層注水井測調周期的個性化研究，確定出單井科學合理的測試周期。

2)通過對試驗結果和異常井資料統計分析，運用數理統計方法找出不同情況下分層注水井的分布規律，確定出適合油田的不同類型井的測試周期。

[參考文獻]

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[編輯]黃鸝

[編輯]帥群

[引著格式]關春燕.分層注水井合理測試周期研究[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(29):83~86.

[中圖分類號]TE357.6

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)29-0083-04

[作者簡介]關春燕(1973-)，女，工程師，長期從事油田開發方面的研究工作，gchunyan@petrochina.com.cn。

[收稿日期]2015-04-03