模糊綜合評判法在層內生成CO2調驅選井中的應用

王濤，張雪力，徐景亮，李翔，李敬松

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模糊綜合評判法在層內生成CO2調驅選井中的應用

王濤1，張雪力2*，徐景亮1，李翔1，李敬松1

(1.中海油田服務股份有限公司，天津 300450；2. 中國石油大學（華東）石油工程學院，山東省青島市 266580)

油田后期近井地帶污染嚴重、優勢通道發育明顯。層內生成CO2調驅技術集調驅、解堵于一體，可以很好地解決這些問題。該技術的關鍵在于調驅井的選擇。本文從影響調驅選井的靜態指標、生產動態指標和動態監測指標出發，建立選井決策的層次評價指標體系，利用隸屬函數對各個指標進行歸一化，計算出各選井決策指標的綜合評判因子，從而確定調驅井的適宜順序。油田應用結果表明：該方法實現了定性和定量分析的結合，消除了選井決策對主觀認識和現場經驗的過分依賴，具有較好的推廣應用價值。

層內生成CO2調驅；選井；決策指標；模糊層次分析法；綜合評判因子

引言

強注強采的生產模式使油田進入中高含水期后，地層中逐漸形成水流優勢通道[1-2]，導致注入流體驅替低效、無效水循環嚴重，嚴重影響油藏水驅開發效果。同時，由于生產工藝和注入水水質的影響，極易造成近井地帶的堵塞，加劇注水困難、采收率低等問題[3-4]。層內生成CO2調驅技術是通過向地層中注入生氣劑與釋氣劑反應，生成CO2泡沫體系，實現對地層的封堵，同時由于釋氣劑顯酸性，在實際調驅作業時往往注入過量釋氣劑，從而在調驅的基礎上又加上了酸化解堵的功能，可以很好的調和“堵”和“解堵”的矛盾[15]。雖然目前針對調剖調驅的措施井選擇積累了比較成熟的經驗可供借鑒[5-7]，但由于層內生成CO2調驅需要考慮酸化的特點，因此不能照搬原有的調驅選井做法，需要開展層內生成CO2調驅選井決策方法的研究。

目前調驅選井常用的決策方法是PI決策[5-7]，分析井口壓力降落，考慮因素單一，決策結果往往誤差較大。因此，本文綜合考慮注水井的靜態指標、生產動態指標和動態監測資料，通過對多因素、多指標的分析，提高調驅決策的準確性。但對于多因素的問題，并不能簡單的用一個分數來加以評價，例如：有效厚度高到什么程度適宜調驅，顯然，對于同一評價因素，不同的人會得出不同的評價結果，這時的評價結果，不再是一個確定的數，而是一個用語言來表達的模糊概念。因此，本文應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與調驅相關的各個因素，從而對其所做的綜合評價。

1 層內生成CO2調驅選井決策指標層次體系建立

考慮到層內生成CO2調驅工藝調堵及近井地帶解除污染兩方面功能，因此本文在常規調驅選井的基礎上對指標集進行改進，增加能夠反映地層污染程度的指標：地層污染狀況和地層污染類型。除此之外，增加影響層內生成CO2調驅作用有效程度的指標：地層水礦化度和地層鈣質含量，使建立的評價指標體系更符合層內生成CO2調驅工藝特點。表1為層內生成CO2調驅選井指標評價體系。

表1 層內生成CO2調驅選井指標體系

（1）靜態指標

有效厚度：厚油層由于注入水的長期沖刷，很容易形成水流優勢通道。除此之外，在正韻律地層的頂部以及反韻律地層的底部，容易形成剩余油富集。因此，有效厚度越大，就越需要調驅。

平均滲透率：儲層的平均滲透率越大，水流沖刷作用明顯，容易形成水流優勢通道，就越需要調驅[16]。

滲透率變異系數：地層的滲透率差異越大，水驅就越不均勻，就越需要調驅。目前常采用洛倫茲曲線法計算滲透率變異系數，滲透率變異系數越大，越需要調驅。

連通程度：連通程度表征著注水井與采油井間對應程度，只有與對應油井連通性好的注入井調驅時才能將剩余油充分地從油井產出，連通程度越大，就越需要調驅。

地層水礦化度：層內生成CO2調驅作用主要是通過CO2泡沫體系實現對高滲透層的封堵，而泡沫體系的穩定與否決定著調驅作業是否成功。實驗表明：地層水礦化度會影響泡沫體系的穩定，越高的地層水礦化度條件下，越不利于調驅[8]。

地層鈣質含量：儲層中鈣質含量越高，能夠與釋氣劑中的氫離子直接接觸的反應物就越多，從而加快反應速度，提高反應規模。

（2）生產動態指標

注水強度：注水強度越大，注水井單位厚度的吸水量越大，就越需要調驅。

油層動用程度：指油層產油或產液厚度與油層射開總厚度之比。選擇對應油井油層動用程度差的注入井進行調驅，調驅后的增油潛力才較大。

采出程度與含水關系：當注采井組的采出程度比較低而含水率及含水上升率都比較高時，該注采井組內在注采井間存在嚴重非均質的可能性較大。井組的實際含水率與其采出程度對應下的理論含水率值的差值越大，越應該實施調驅。

油井出砂程度：油井出砂量越大，儲層被沖刷得越嚴重，注入水大量無效循環，因此就越需要調驅。

地層污染狀況：由于釋氣劑可以有效的改善地層的污染狀況，因此對于地層污染狀況越嚴重的地層，越需要進行調驅。地層污染狀況使用調驅前視吸水指數的降低程度進行表征。

地層污染類型：實驗表明，對于不同的地層污染類型，使用釋氣劑進行解堵的有效程度也不相同。對于無機物堵塞嚴重的注水井，釋氣劑解堵效果越好。

（3）動態監測資料

吸水剖面異常程度：吸水剖面能反映注入井單層吸水狀況的差異，定義吸水百分數變異系數，利用洛倫茲曲線求解吸水百分數變異系數，吸水百分數變異系數較大的井就越需要調驅。

PI值：PI值是井口測得壓力的平均值，PI值越小，地層系數越大，所以選擇調驅的井點時就應該選擇那些PI值較小的井。

2 層內生成CO2調驅選井決策綜合評判因子確定

（1）指標歸一化處理

不同評價指標往往具有不同的量綱和量綱單位，會影響數據分析，因此需要進行數據歸一化處理，使各指標處于同一數量級，從而可以進行綜合對比評價。采用離差標準化對各指標進行定量化[11]，使結果值映射到[0-1]之間。對于指標越大越需要調驅的指標(例如滲透率變異系數)采用簡化的升半梯形函數式(1)；對于指標越小越需要調驅的指標采用降半梯形函數式(2)。

(2)

（2）權重的確定

表2 層內生成CO2調驅選井指標權重

本文采用模糊層次分析法確定各指標的權重[12-14]。模糊層次分析法是以定性和定量相結合地方式處理各種評價因素的特點，可以把人的主觀判斷過程數學化、思維化，以便使決策依據易于被人接受。本文采用利用標度法確定模糊一致矩陣，首先確定靜態、動態、動態監測指標集的權重，之后又分別計算指標集內的各指標的二級權重，從而確定各指標的最終權重，確定權重結果如表2所示。

（3）綜合評判因子的確定

計算各指標綜合評價因子：

由于存在某個指標資料不完整或者無法使用的情況，因此考慮使用變權的決策方法[15-16]，將該指標的權重值置為0，對其他指標的權重進行重新歸一化，從而達到了改變指標的絕對性，但是指標的相對性沒有改變的目的。這樣仍然可以利用其余指標來進行層內生成CO2調驅的選井決策。

3 礦場應用

以海上某油田為例，目前該油田處于中高含水開發階段，開發生產中逐步暴露出水驅動用差、層間干擾大、水流優勢通道發育明顯等一系列問題，使得油田開發效果變差。為解決目前油田存在問題，決定采取層內生成CO2調驅措施。首先對該區塊進行了選井調驅，決策出的適合調驅的注水井經過調驅后吸水剖面更加均勻，原先不吸水的層被有效的啟動，同時各采油井起到了較為明顯的增油效果。以該油田A井組為例，由圖1可以看出調驅后對原本未動用層的啟動效果明顯，對高滲透層的封堵效果較好，而對應受效油井調驅后增油約0.48萬方，含水率平均降低約七個百分點，層內生成CO2調驅作用明顯。

圖1 A井組調驅前后吸水剖面對比

4 結語

（1）提出了一種適用于層內生成CO2調驅的選井決策方法；

（2）從靜態指標、生產動態指標和動態監測指標角度選取并建立了層內生成CO2調驅選井決策的層次指標體系；

（3）現場應用結果表明本文方法實現了層內生成CO2調驅選井的高效決策，具有較好的推廣應用價值。

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The Well Selection of In-Situ Generation of Carbon Dioxide EOR by Fuzzy Comprehensive Judgment Method

Wang Tao1，Zhang Xueli2*，Xu Jingliang1，Li Xiang1，Li Jingsong1

(1. China Oilfield Services Limited, Tianjin, 300450;2. China College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, 266580)

In-situ generation of carbon dioxide profile control flooding in stratums is a new type oftechnology in profile control and flooding. It implements blocking removal and profile control flooding, which in turn alleviates serious pollution and the obvious development of dominant channels in oil field. In this paper, the evaluation index system of well selecting decision is established according to static index, performance index and dynamic monitoring index. Various indices are normalized through membership function and the comprehensive evaluation factors of each index are calculated, from witch,the most appropriate flooding well can be selected. The application to oilfields shows that this method realized the combination of qualitative and quantitative analysis, which eliminates the excessive reliance on the subjective understanding and field experience. Consequently, the value of the paper is high from the application viewpoint.

in-situ generation of carbon dioxide; well selection; determine indexes; fuzzy analytical hierarchy process; comprehensive evaluation factors

1672-9129(2016)02-0056-03

TE357

A

2016-09-14；

2016-09-28。

大型油氣田及煤層氣開發－海上稠油熱采新技術（2011ZX05024）。

王濤(1983-)，男，山東濰坊，工程師，碩士，主要研究方向：油藏工程、數值模擬；張雪力(1992-)，男，河北保定，碩士，主要研究方向：油藏工程、數值模擬；徐景亮(1982-)，男，遼寧鐵嶺，工程師，碩士，主要研究方向：油藏工程；李翔(1978-)，男，四川廣安，高級工程師，博士，主要研究方向：油藏工程；李敬松(1966-)，男，天津，高級工程師，博士，主要研究方向：油藏工程、熱力采油。

(*通信作者電子郵箱798856900@qq.com)