海上稠油油田深部調(diào)驅選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上稠油油田深部調(diào)驅選井決策方法研究

孟祥海，劉義剛，鄒 劍，劉長龍，陳存良，張志熊

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

海上油田高強度的合注合采導致優(yōu)勢通道普遍發(fā)育，開展深部調(diào)驅是油田穩(wěn)產(chǎn)的關鍵。提出了一種適用于海上稠油油田的深部調(diào)驅選井決策方法，從靜態(tài)指標、生產(chǎn)動態(tài)指標和動態(tài)監(jiān)測指標出發(fā)，全面篩選、構建了選井決策的評價指標體系；利用隸屬函數(shù)實現(xiàn)指標定量計算，利用模糊層次分析法分步確定指標權重，從而計算綜合評判因子進行選井。礦場應用表明，調(diào)驅井壓降變緩，措施區(qū)塊增油降水效果顯著，含水下降1.2%，累計增油6.10×104m3，提高采收率0.21%，充分證明了該方法的可靠性。

海上稠油油田；深部調(diào)驅；選井指標；模糊層次分析法

由于技術及經(jīng)濟條件的限制，海上油田早期多采取高強度的大段合注、合采方式開發(fā)，儲層的孔喉結構更易發(fā)生變化，形成優(yōu)勢通道[1]，嚴重影響油藏水驅的開發(fā)效果[2]。深部調(diào)驅技術既能起到調(diào)剖的作用，又解決了近井淺調(diào)可能造成的注入水繞流現(xiàn)象，是優(yōu)勢通道治理、油田剩余油挖潛的重要途徑之一[3]。陸上油田在調(diào)剖方面已經(jīng)積累了比較成熟的經(jīng)驗[4-6]，陸上油田的吸水剖面等資料相對于海上油田更容易獲取且精度較高，因此，陸上油田深部調(diào)驅選井多依賴于吸水剖面等測試資料。海上油田受測試條件、經(jīng)濟條件等限制，不可能每一口井都有測試資料，且資料精度可能存在較大誤差，不能照搬陸地油田的做法。目前，海上油田深部調(diào)驅選井多采用多因素綜合評價方法，該方法要求各井具有相同類別的評價指標，缺少其中一類評價指標便無法使用。同時，權重確定方法對指標數(shù)目有所限制，考慮的評價指標不全面，方法不完善。本文從油藏整體出發(fā)，選取了靜態(tài)指標、生產(chǎn)動態(tài)指標和動態(tài)監(jiān)測指標等3大類15項指標確定選井評價指標體系，利用分步法確定權重，指標更全面，方法簡單，數(shù)值更加合理；最后，結合模糊數(shù)學理論形成深部調(diào)驅選井定量決策模型和變權模型，為海上水驅稠油油田的高效開發(fā)提供支持。

1 評價指標體系的建立

水驅效果差、剩余油潛力大的井是最需要調(diào)驅的井。具體地說，在靜態(tài)指標方面，應該選地層及流體分布非均質(zhì)性強、儲層連通性好和具備較好調(diào)驅條件的井；在日常生產(chǎn)動態(tài)方面，應該選開采效果比理論預期差的井；在動態(tài)監(jiān)測方面，應該選吸水不均、泄壓能力相對較快的井。從這三方面出發(fā)，選取了3大類15項評價指標，構建了深部調(diào)驅選井的評價指標體系，見表1。

表1 深部調(diào)驅選井指標體系

(1)原油黏度及黏度級差。稠油具有黏度大、密度高、流動難等性質(zhì)，因此，將稠油的黏度作為選井的決策指標是非常有必要的。平面上，原油黏度越大，注入流體突破的波及面積越小，就越需要調(diào)驅；縱向上，原油黏度級差越大，層間矛盾越突出，注入流體越容易沿阻力較小的層竄流，就越需要調(diào)驅。

(2)滲透率變異系數(shù)。滲透率變異系數(shù)越大，即儲層非均質(zhì)性越強，高滲層越容易竄流；水洗的不均勻程度越高, 剩余油分布越不均勻，越需要調(diào)驅。

(3)沉積相特征參數(shù)。沉積相帶不同，相同條件下水驅開發(fā)效果不一樣，深部調(diào)驅的潛力也不一樣；按水驅開發(fā)效果將各相帶進行排列，選擇水驅開發(fā)效果較差相帶中的井開展深部調(diào)驅。

(4)含水率與采出程度關系。采出程度低、含水率高且含水上升率快的注水井組存在嚴重的非均質(zhì)性，形成優(yōu)勢通道的可能性較大，要首先考慮此類井為調(diào)驅井。

(5)存水率與采出程度的關系。和含水率-采出程度關系類似，采出程度低、存水率低時，注水井組的注入流體無效循環(huán)的可能性較大，需要考慮此類井為調(diào)驅井。

(6)吸水剖面異常程度。吸水剖面直觀反映了各層吸水量的相對大小，吸水剖面越不均勻，各層吸水差異越大，越需要開展深部調(diào)驅。

(7)壓力指數(shù)(PI)。PI值反映了目前儲層的整體泄壓水平，PI值越小，儲層地層系數(shù)越小，泄壓能力越快，越應該進行調(diào)驅。

(8)無因次壓力指數(shù)(DPI)。相關文獻[7-8]針對PI值無法考慮優(yōu)勢通道形成前后儲層滲透率動態(tài)變化的問題，提出了DPI指數(shù)，該值與儲層滲透率增大倍數(shù)成反比，即儲層的優(yōu)勢通道發(fā)育級別越高，滲透率增大倍數(shù)越大，DPI值越小，越應該進行調(diào)驅。

其余參數(shù)可適當參考陸地油田計算[9]。

2 指標的定量評價

由于開展深部調(diào)驅的界限存在不確定性與模糊性，采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)對各指標進行定量化[10]。對于指標大、需要調(diào)驅的指標(例如滲透率變異系數(shù))，采用簡化的升半梯形隸屬函數(shù)處理(式1)；對于指標小、需要調(diào)驅的指標(例如PI)，采用簡化的降半梯形隸屬度函數(shù)處理(式2)。

(1)

(2)

式中：μ——定量化后的指標值；x——原始指標值；a1——原始指標值的最小值；a2——原始指標值的最大值。

3 選井決策模型的建立

專家打分得到權重的方法過分依賴主觀判斷，為了克服此問題，本文采用模糊層次分析法確定指標權重。模糊層次分析法是一種定性與定量相結合的系統(tǒng)分析方法，該方法采用小數(shù)表示一種因素比另一種因素的重要程度，克服了層次分析法檢驗判斷矩陣一致性難度大、判斷標準缺乏科學依據(jù)的不足，這種基于模糊數(shù)學的方法提高了判斷的可靠性。一般而言，模糊層次分析法的評價指標不超過9個，本文評價指標數(shù)目眾多，直接應用模糊層次分析法確定權重難度較大，因此，提出分步確定權重法：

(1)確定類別權重。利用模糊層次分析法對靜態(tài)指標、生產(chǎn)動態(tài)指標和動態(tài)監(jiān)測指標三大類指標賦予權重(表2)。

表2 類別權重表

(2)確定各類指標的內(nèi)部權重。利用模糊層次分析法僅對靜態(tài)指標所包含的指標賦予權重，稱為內(nèi)部權重，同樣的方法可確定生產(chǎn)動態(tài)指標和動態(tài)監(jiān)測指標各包含的指標內(nèi)部權重。以動態(tài)監(jiān)測指標為例，見表3。

(3)確定綜合權重。用類別權重與各類指標對應的內(nèi)部權重的乘積作為該指標的綜合權重(表3)。

得到定量評價的指標值和權重后，采用多因素模糊決策模型進行綜合評價，見式(3)。

表3 動態(tài)監(jiān)測指標內(nèi)部權重和綜合權重

FZ=λμ

(3)

式中：FZ——綜合評價因子；λ——指標的綜合權重。

在實際應用中，由于技術經(jīng)濟條件的限制，并不是每一口井都有齊全的資料，如果權重系數(shù)仍然保持不變，會限制本文方法的應用，甚至造成評價結果的錯誤。為此，建立變權模型，即缺少資料項的權重值設為0，其余因素的權重值按照原有權重值重新歸一化，這樣，盡管改變了指標的絕對性，但指標的相對性沒有改變，仍然可以利用其余指標進行深部調(diào)驅的選井。

4 礦場應用

海上某油田位于遼河坳陷遼西低凸起中段，開發(fā)已有20余年，目前處于中高含水開發(fā)階段。開發(fā)生產(chǎn)過程中，該油田逐步暴露出優(yōu)勢通道發(fā)育明顯、水驅動用差等一系列問題，油田開發(fā)效果變差，應用本文方法對某區(qū)塊進行了深部調(diào)驅選井決策。該區(qū)塊有7個注水井組，反九點井網(wǎng)開發(fā)，含水近75%，而采出程度不足20%，開展水驅開發(fā)調(diào)整意義重大。根據(jù)區(qū)塊的實際資料，利用變權模型進行選井，選取了12項指標，各指標值見表4；以各井綜合評價因子的平均值作為選井基準，決策出A1～A4井需要調(diào)驅。

從A1井調(diào)驅前后的壓降測試曲線可以看出，調(diào)驅后該井起始壓力增大，壓降曲線更加平緩，說明調(diào)驅有效(圖1)；從A 2井調(diào)驅前后的指示曲線可以看出，調(diào)驅后該井注入壓力上升，注水指示曲線斜率變小，說明調(diào)驅有效(圖2)。

圖1 A1井調(diào)驅前后壓降曲線對比

經(jīng)過深部調(diào)驅后，措施區(qū)塊增油降水效果顯著，含水下降1.20%，考慮區(qū)塊綜合遞減率情況下，累計增油6.10×104m3(圖3)，提高采收率0.21%，證明了該方法的可靠性。

5 結論

(1)從靜態(tài)指標、生產(chǎn)動態(tài)指標和動態(tài)監(jiān)測指標出發(fā)，全面篩選并構建了深部調(diào)驅選井決策的評價指標體系，結合模糊數(shù)學理論，提出了一種適用于海上水驅稠油油田的深部調(diào)驅選井決策方法。

圖2 A2井調(diào)驅前后指示曲線對比

圖3 某區(qū)深部調(diào)驅前后實際數(shù)據(jù)及預測數(shù)據(jù)

(2)針對過分依賴主觀判斷和指標數(shù)目眾多帶來的權重確定問題，提出利用模糊層次分析法分步確定指標權重，權重確定更科學有效。

(3)礦場應用結果驗證了本文方法的可靠性，可以為深部調(diào)驅選井決策提供技術支撐，具有一定推廣價值。

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0087-04

2016-10-10

孟祥海，高級工程師，碩士，1976年生，1999年畢業(yè)于原大慶石油學院石油工程系，現(xiàn)從事海上油田采油工藝研究管理工作。

“十二五”國家科技重大專項“海上油田叢式井網(wǎng)整體加密及綜合調(diào)整技術”(2011ZX05024-002)；中國海洋石油總公司十二五重大科技專項“海上在生產(chǎn)油氣田挖潛增效技術研究”(CNOOC-KJ125ZDXM06LTD)。

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