水驅油田合理注采規模的影響因素

張繼成 王瀟悅

摘 要：合理注采比是表征油田注水開發過程中注采平衡狀況的一項重要指標，反映了產液量、注入量與地層壓力之間存在的關系，為研究合理注采規模提供重要依據。在高含水期油藏注水開發過程中，合理注采規模研究對提高油田開發水平和管理水平具有重要意義。在保證產量的前提下，為了地層壓力保持水平、控制含水上升速度，以當前產量規模進行預測，對注采狀況進行評價，以定產配注為原則，基于利用物質平衡方程確定的合理注采比，對注入量進行調整，從而確定合理的注采規模。

關 鍵 詞：合理注采比；物質平衡法；合理注采規模；產量遞減規律。

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）07-1527-04

Affecting Factor of Reasonable Injection-production

Scale in Water Flood Oilfield

ZHANG Ji-cheng，WANG Xiao-yue

（College of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China）

Abstract： Reasonable injection-production ratio is an important index to represent injection-production balance in the water flood development. It can reflect relations between liquid injection-production and formation pressure. In the result， it is able to provide an important basis for the study of reasonable injection-production scale. In high water-cut stage of water flood life， the study of reasonable injection-production scale is very significant to improve the standard of oilfield development and management. In the premise of stable production， in order to keep the formation pressure balance and control water-cut increasing， injection-production situation need be evaluated based on the prediction of the present production scale. In the principle of proration production and injection allocation， and the reasonable injection-production ratio can be determined based on the material balance equation， the injection rate can be adjusted to determine the reasonable injection-production scale.

Key words： Reasonable injection-production ratio； Material balance method； Reasonable injection-production scale； Production decline law

合理注采比是注水開發油田需要確定的一項重要的動態指標，是規劃和設計油田注水量的重要依據。階段注采比會影響到產液量、含水率、地層壓力、累積注采比和累積產液量的變化，因此這些參數也是影響階段注采比的因素[1]。

常見的注采比預測方法有多元回歸法、物質平衡法等。多元回歸方法與其它方法相比，能從影響注采比的多個因素出發建立符合某個油田的集體模型，從而預測的注采比精度較高。然而，該方法在建立模型時過于復雜，一般難以操作。

物質平衡法考慮累積產油量、累積產水量、累積注水量及油、水、巖石物性（壓縮系數、體積系數）等因素與合理注采比的關系，在實際計算中物質平衡方法方便計算和總結分析，能避免某些復雜地質因素給儲層計算和動態分析帶來的困難[2，3]。所以本文利用物質平衡方程來確定合理注采比，并且利用合理的線性關系曲線來進行預測。

1 合理注采比確定方法

1.1 注采比對含水率和地層壓力的影響

1.1.1 注采比對含水率的影響

在不同的含水階段，由于油水運動規律的不同，導致含水上升率變化趨勢不一，要保持產量的相對穩定，注采比應有所不同，從理論和經驗的角度，分析注采比不同對含水上升率的影響，從而確定不同含水階段合理注采比。

1.1.2 注采比對地層壓力的影響

通過注水可以恢復和保持地層能量，但由于物性的不同，要保持較高的壓力水平，不同類型的油藏所需的注采比也不同。

1.2 物質平衡方程確定合理注采比原理

地層壓力水平主要依賴于累積產油量、累積產水量、累積注水量及油、水、巖石的物性（壓縮系數、體積系數）。

根據物質平衡方程方法可知：

（1）

式中：Np—累積產油量；

Wp—累積產水量；

Wi—累積注水量；

Bo—地層油的體積系數；

Boi—原始原油體積系數；

N—地質儲量；

Ce—綜合壓縮系數；

—總壓差。

將上式兩邊對時間求導，并忽略體積系數對時間的導數，結合注采比表達式可將上式變形為：

（2）

假定油田（年）穩定產液量為 ，將油田原始儲量，當前含水率及物性參數代入，就可得到不同壓力變化速度下的注采比。很明顯可以看出，壓力變化速度隨注采比的增加而增加。

上式經過整理，令NCeBoi=K，得：

（3）

上式即為合理注采比與產液量、含水率、油相體積系數、地質儲量、巖石壓縮系數、地層壓力恢復速度的關系式。

2 合理注采比影響因素的確定方法

通過式（3）可以看出，合理注采比影響因素主要是K、產液量、含水率以及壓差，各影響因素的確定方法如下所示。

2.1 K值確定方法

令 為影響因素體系系數，利用研究區塊的實際注采比數據作為縱坐標，影響因素體系系數為橫坐標，繪制曲線，通過回歸方程得到曲線的斜率即為K值。

2.2 產液量預測方法

在油田開發過程中，隨著地下能量的變化和可采儲量的減小，產油量總是下降，通常用遞減率表示產量的遞減速度[4-6]。對實際資料進行統計研究，油田進入產量遞減階段后，當遞減指數為0時，產量隨時間的變化關系式符合數學中的指數函數關系，因此稱為指數型遞減。

其遞減率表達式為：

（4）

式中：D—產量遞減率；

qt—油氣田遞減階段t的產量， 106 t。

產量遞減后，在時間0～t內的累積產量為

（5）

將式（4）代入（5）求積，可得下式

（6）

式中： qi—遞減期初始產量，106 t；

Di—初始遞減率；

Np—累積產油量，106 t。

上式為指數型遞減時的累積產量和時間的關系式。應用上述公式可預測遞減后任一開發時間內的累積產量。

2.3 含水率預測方法

水驅曲線法是預測水驅油田開發指標、標定水驅油田可采儲量或可動油儲量和評價水驅油田開發效果的主要方法，因此在水驅油田的開發過程中得到了廣泛應用。本文利用水驅規律曲線預測含水率和產水量。

在直角坐標紙上，縱坐標表示油藏的累積產水量的對數lgWp，橫坐標表示油藏的累積產油量Np，做出兩者的關系曲線，常出現一條近似的直線段[7]。累積產水量與累積產油量關系曲線的表達式為：

（7）

在給定產量Np的條件下，根據上式即可求得產水量Wp。

對式（7）取微分，并令 ， ，整理得水油比FWO為

（8）

將含水率公式帶入式（8）可得：

（9）

3 實例分析

利用某油田B區塊過去10年實際生產數據，結合影響合理注采規模的各項因素，確定全區合理注入量及產油量，使其開發效果最優化。

首先根據物質平衡方法，取近10年的產液量作為穩定產液量Ql，在合理范圍內調整總壓差，得到壓力恢復速度；通過回歸實際注采比和影響因素體系系數的線性關系得到 即斜率K；根據產量遞減曲線和水驅規律曲線預測出的年產液量、含水率。研究區塊原油體積系數Bo為1.118，原油密度為0.864。將壓力恢復速度、斜率、產液量及含水率帶入式（3），可以分別求出未來十年的合理注采比。

3.1 全區壓力恢復速度及K值確定方法

由相關資料得到了2004年到2013年全區的年產液量、含水率、壓力恢復速度和實際注采比。

根據物質平衡方法，取區塊近10年的產液量作為穩定產液量Ql，保持在±0.5 MPa合理范圍內調整總壓差，得出在壓力恢復速度均值為0.184MPa時，全區的含水上升速度維持在0.15%左右，此時的全區實際注采比和影響因素體系系數的線性關系，如圖1所示。

圖1 全區實際注采比和影響因素體系系數的線性關系圖

Fig.1 The linear diagram of the actual injection-production ratio and the factors affecting the system for the whole block

回歸方程曲線的斜率K=2.826，可得到：

（10）

3.2 全區產量預測

收集整理全區基礎數據，制定基礎數據表，繪制各年產油量隨時間的變化曲線圖，如圖2所示。

圖2 全區井網年產油量變化曲線圖

Fig.2 The variation curve of year oil production of the total block well pattern

從圖2中可以看出全區產量從2008年開始有規律的遞減，做全區產量遞減規律曲線圖，如圖3所示。

由圖3可知斜率為-0.027 779，則可得到遞減率為6.389 17%。

圖3 全區產量遞減規律曲線圖

Fig.3 Decline regulation curve of the total block

由相滲曲線計算理論自然遞減率實際上就是油相相對滲透率的遞減。而相對滲透率的變化與生產年限無直接關系，與含水飽和度的變化是分不開的，因此自然遞減率和含水率的變化應該是對應的。

根據相滲曲線計算含水率以及理論自然遞減率，與實際遞減率進行對比，結果如圖4所示。

圖4 全區實際遞減率和理論自然

遞減率與含水率關系曲線對比圖

Fig.4 The comparison diagram of theoretical and actual decline rate with change of water cut

由圖4可知，全區實際遞減率在理論自然遞減率范圍之內，因此全區目前產量規模比較合理，可以通過當前產量規模進行預測。

利用式（4）和式（5）預測未來10年的年產油量和累積產油量。

3.3 全區含水率預測

根據原始數據繪制lgWp與Np的關系曲線圖，如圖5所示。

從圖5中可知全區從2000年開始進入穩定生產階段，故取此段數據進行擬合，得到直線段的斜率B=0.053 4，截距A=0.612 345。則 =18.868， b=10A=4.119。

圖5 全區水驅規律曲線圖

Fig.5 Water flooding regulation curve of the total block

根據式（8）、式（9）預測全區未來十年的累積產水量、年含水率，也可預測出未來十年年產水量預測結果。

3.4 全區未來合理注采比

將斜率K=2.826以及根據前期的甲型水驅規律曲線預測出的年產液量、含水率代入式（10），可以分別求出未來十年全區的合理注采比。

3.5 全區未來十年年注水量預測

根據合理注采比公式可以推導出注水量的表達式： （11）

根據式（11）可以預測全區未來10年的合理注入量。

4 結束語

結合水驅油田合理注采規模的影響因素，可以看出合理注采規模是在保證產量的前提下，以控制含水率、壓力為目的，基于合理注采比，對注入量進行調整。在實際應用過程中，通過產量遞減規律對區塊產量進行分析，當實際遞減規律在合理遞減范圍之內時，認為區塊目前產量規模比較合理。利用水驅規律曲線對產量和含水進行預測，以定產配注為原則，基于合理注采比，對注入量進行調整，從而使注采規模更加合理。

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（上接第1508頁）

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