基于新型壓力指數的調剖選井決策方法研究

陳存良，劉英憲，周鳳軍，劉 學，王 雨

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引 言

水驅優勢通道的發育大大降低了注入水的波及系數，增加了注入水無效循環的比例，造成受效油井含水快速上升，從而導致油田剩余油大量富集[1-3]。注水井調剖是中、高含水期油田開展剩余油挖潛的重要措施之一[4-6]，而調剖能否成功的關鍵在于調剖井的選擇[7-9]。趙福麟[10]首先根據井口壓降曲線系統提出了壓力指數(PI)決策方法，后人在不同油田的調剖決策中應用了該方法[11-13]；劉玉章[14]從壓降速度的角度考慮，基于井口壓降曲線提出了充滿度(FD)決策方法，由于區分度較小，后人多將其作為PI決策方法的補充用于判斷調剖效果[15-16]；馮其紅[17]綜合考慮地質因素、動態開發特征及動態監測資料提出了多因素綜合評判(RE)決策方法，后人利用該方法及其變形進行油田調剖的決策，由于考慮因素較多，結果可靠性增強，但也增加了操作復雜程度[18-20]；白寶君等[21-22]提出基于數值模擬技術(RS)的決策方法，由于需要復雜的地質模型，因此大大限制了該方法的應用。因為應用簡單方便，PI和FD決策方法成為常用方法。在分析2種方法缺點的基礎上，提出了一種新的調剖選井參數——新型壓力指數，在此基礎上形成了一種新的調剖選井決策方法，現場應用證明了方法的可行性及優越性。

1 現有方法存在的問題

PI決策方法和FD決策方法對應的參數為PI改正值和FD值,其均是根據注水井井口壓降曲線計算求得的參數，定義分別為：

(1)

(2)

(3)

式中：p為注水井關井后的井口壓力，MPa；tc為選定時間段末的時間，min；PI為壓力指數，MPa；PIG為壓力指數改正值，MPa；h為地層厚度，m；q為關井前的注水量，m3/d；G為吸水強度平均值的就近歸整值，m3/(d·m)；p0為注水井關井后的井口壓力，MPa；FD為充滿度。

PI改正值反映目前儲層的滲流能力，該值越小，目前儲層的滲流能力越強，越應該進行調剖；FD值反映目前儲層的滲流能力與關井后井口壓力的比值，該值越小，目前儲層的滲流能力較關井后下降越大，越應該進行調剖。但2種參數在調剖選井時存在以下問題：①FD值是目前儲層的滲流能力與關井后井口壓力的比值，范圍為0～1，區分度不大，特別是對于低滲透油藏[23]，FD值非常接近。②與PI改正值相比，FD值無法校正到相同注采強度，可比性大大降低。③PI決策方法易造成誤判，即出現下降慢的井是需要調剖井的情況(圖1)。由式(1)、(3)和圖1可知，在相同改正條件下，井口壓力隨時間的積分(即井口壓降曲線與坐標軸、關井時間tc線包圍的面積)決定了PI改正值的大小。記2條曲線與縱軸包圍的面積為S1(黃色區域)，2條曲線與關井時間tc線包圍的面積為S2(藍色區域)，當S1>S2時，A井壓降曲線包圍的面積大于B井，即A井對應的PI改正值大于B井，則B井需要調剖，但是A井的壓降曲線變化劇烈，更應該調剖。為了減少這種誤判，常在PI改正值的基礎上結合FD值輔助判斷，造成評價繁瑣。④tc選值影響計算結果。⑤浪費測試費用。PI改正值和FD值計算時需要各井的壓降曲線時間段相同，要求測試時間足夠長，即使壓降已經穩定仍需繼續測試，大大增加了測試費用。

圖1 PI決策偏差示意圖

2 新型壓力指數決策方法

針對PI和FD決策方法中所存在的問題，提出了一種新型壓力指數——IPI，定義為：

(4)

(5)

IPI值是壓降穩定時PI改正值與井口壓力下降速度的比值，綜合反映了目前的儲層滲流能力。因此，IPI既保留了PI改正值易區分、可比性強的優點，也考慮了壓降速度，避免了出現誤判的可能。

將式(1)、(3)、(5)代入式(4)，整理得：

(6)

由于每口井的ts是一定的，結合式(6)可知，IPI值是一個與時間無關的量，故壓降測試時只需要測量至壓降穩定即可，克服了式(3)中計算時間tc的選取隨意性對結果的影響。

綜上所述，IPI值避免了傳統的壓力指數決策方法和充滿度決策方法在調剖選井決策應用中存在的區分度小、可比性差、易引起誤判、受選用計算時間影響和浪費測試費用等不足，且PI改正值越小，壓力下降速度越快，IPI值越小，則越應該進行調剖。

利用IPI值進行調剖選井決策的步驟為：①在盡量保證測試時間段內鄰井的工作制度不變的前提下，完成區塊內各注水井的井口壓降曲線測試；②繪制注水井井口壓降曲線，并確定壓力穩定的時間點，確定計算使用范圍；③利用式(4)計算IPI值；④選擇低于區塊IPI值平均值的注水井作為調剖井。

3 礦場應用

渤海SZ油田位于黃河口凹陷，為典型河流相沉積，油藏類型為層狀構造油藏，采用定向井多層合采，目前開發已有20余年，處于中高含水開發階段，優勢通道普遍發育。為進一步挖潛剩余油、提高采收率，急需開展區塊整體調剖。

對區塊注水井進行了井口壓降曲線測試，并分別利用PI決策方法、FD決策方法和IPI方法進行了調剖選井決策，結果見表1。由表1可知，FD決策方法與其他方法的結果差別較大，結合前文分析，其決策可靠性不足以單獨進行調剖選井。PI決策和IPI決策結果基本相同，但在個別井的結果有所不同。例如，F26井利用PI決策的結果為應該調剖，但IPI決策結果為不調剖。由校正到相同條件下的壓降曲線(圖2)可知，F26井的注水壓力與F17井相比較低且緩慢平穩下降，整體下降幅度較小，預測該井周圍固有物性較好。由測井解釋結果可知，該井鉆遇儲層平均滲透率為1 800 mD，驗證了這一猜測。此外，該井組受效油井的含水率均在70%左右，差別較小，說明井組不存在明顯的優勢通道。綜上所述，IPI決策結果與現場分析結果一致，說明IPI決策方法更加合理、更符合實際。

對優選目標井調剖后，區塊增油降水效果顯著，對生產數據進行擬合得到調剖前后的甲型水驅特征曲線式(7)、(8)，利用累計產油量與含水率的關系式[24]計算含水率達到98%時的累計產油量(圖3)，進而計算得到區塊調剖后累計增油量為24.00×104m3，提高采收率0.80個百分點，充分證明了該方法的可靠性。

表1 調剖選井決策對比

圖2F26井井口壓降曲線

調剖前甲型水驅特征曲線擬合公式為：

lgWp=0.0021Np+1.8511

(7)

式中：Wp為累計產水量，104m3；Np為累計產油量，104m3。

調剖后甲型水驅特征曲線擬合公式為：

lgWp=0.0020Np+1.9269

(8)

圖3 某區深部調驅前后甲型水驅曲線對比

4 結 論

(1) 針對PI改正值與FD值在調剖選井中的不足，綜合考慮井口壓力的下降速度，提出了一種用于調剖選井決策的新型壓力指數IPI，IPI值越小，越應該進行調剖。

(2) 礦場應用表明,IPI決策結果優于PI和FD的決策結果，水驅特征曲線評價法顯示增油效果顯著，具有一定推廣應用價值。