利用正交實驗設計開展底水油藏水平井水脊主控因素評價

彭飛飛

摘 要：在底水油藏水平井生產過程中，影響水平井底水水脊的因素很多，根據M油田底水油藏儲層物性、流體物性及產水特征等參數，利用數值模擬研究了12個影響底水油藏脊進的重要因素。有些因素單獨起作用，有些因素是互相制約、聯合起作用。為弄清M油田底水油藏控制底水上升的主控因素及其影響程度，利用正交實驗設計的方法優選水平井底水水脊的6個因子作為考察對象，每個因子按照5個水平進行試驗，分析不同取值水平對底水油藏最終采收率的影響，為底水油藏水平井控水優化提供了科學依據。

關鍵詞：底水油藏;水平井;正交實驗設計

正交試驗設計，是指研究多因素多水平的一種試驗設計方法。根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備均勻分散，齊整可比的特點。它主要使用正交實驗設計表這一工具來進行整體設計、綜合比較和統計分析，驗者可根據試驗的因素數、因素的水平數以及是否具有交互作用等需求查找相應的正交表，再依托正交表的正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，可以實現以最少的試驗次數達到與大量全面試驗等效的結果。

1 油田概況

M油田位于河北省黃驊縣，構造位置在M凸起構造帶東北坡，油藏埋深1206-1434m， 原油密度平均為0.9655g/cm3，地下原油粘度72.09MPa.s，地面脫氣原油粘度為1054.46MPa.s，為底水稠油油藏。截止目前，M油投產水平井30口，日產占比35.4%。通過統計前期水平井的生產數據表明，從投產到進入特高含水期（含水90%），月平均含水上升速度為3.55%。為了減緩水平井的含水上升速度，延長水平井的穩產期，需要開展水平井底水上升影響因素分析，明確水平井水脊的主控因素，為底水油藏水平井控水優化提供了科學依據。

2 水平井底水上升影響因素分析

結合國內外文獻調研和M油田底水油藏特征，影響水平井底水上升的影響因素主要包括：韻律性、避水程度、水平段長度、采油速度、各向異性、油水粘度比、夾層垂向位置、夾層水平位置、夾層長度、水平滲透率、水平滲透率級差、油水密度差等。基于大M油田底水油藏典型物性參數，利用數值模擬的方法研究這些因素對無水采油期、無水采出程度和最終采出程度的影響。從影響水平井底水脊進的12個單因素對比結果來看，油水粘度比、避水程度、各向異性、夾層長度及水平位置、水平段長度對水平井采出程度的影響較為敏感，其他因素影響較小。

3 正交實驗設計開展水平井底水上升主控原因分析

水平井底水上升主控原因分析可以看作是一個多因子多水平的數值實驗過程，在前面單因素分析以及M油田底水油藏水平井儲層及流體物性基礎上，以均質韻律為例，選擇避水程度（A）、采油速度（B）、各向異性（C）、油水粘度比（D）、油水密度差（E）、滲透率級差（F）六個因子作為考察對象，每個因子按五個水平進行實驗，為了有效地評價方案效果，確定優化決策因素指標為最終采出程度，如表3-1所示。

將上述因子和水平按正交實驗設計分析，影響因素重要度排序為油水粘度比、避水程度、各向異性、采油速度、滲透率級差和油水密度差，其中油水粘度比是影響底水上升最敏感的因素，避水程度對最終采出程度的影響程度次之，各向異性、油水密度差、滲透率級差和采油速度對最終采出程度也有一定的影響，但影響程度遠遠小于油水粘度比。

根據M油田典型底水油藏儲層特征和流體特征，結合單因素敏感分析和交互影響分析，采用影響因子指標評價各因素的影響程度。各因素的影響因子取值是在確定M油田底水油藏各影響因素的合理取值范圍后，分析不同取值水平對底水油藏最終采收率的影響，然后求取各因素在不同取值水平下的最終采收率的級差作為影響因子取值的依據。

4 底水油藏水平井控水策略

底水油藏水平井控水優化的目標是延緩底水脊進，提高最終采收率。水平井控制含水上升速度原則為先期預防和后期治理，底水油藏水平井脊進的可控參數則主要包含避水程度、水平段長度、工作制度、井身軌跡參數等。基于影響底水脊進的主控因素分析結論，底水油藏控水優化必須根據油藏地質特征，前期優化水平段長度、避水程度，后期以優化水平井的產液剖面為出發點，優化水平井工作制度，才能取得綜合的控水效果。

5 結論

①利用正交實驗設計方法開展水平井底水上升主控原因分析，即能保證實驗的次數少，又能得到正確的結論，在水平井水脊因素評價中取得較好的評價效果;②結合單因素敏感分析和交互影響分析，影響M油田底水油藏水平井水脊的主控因素依次為油水粘度比、避水程度、各向異性、隔夾層長度、水平段長度、采油速度;③油水粘度比的大小對底水脊進影響最為敏感，低粘度原油，尤其是油水流度比較低的情況，對抑制水脊的產生會起到一定的作用;④前期優化水平段長度、避水程度，后期以優化水平井的產液剖面為出發點，優化水平井工作制度，可有效減緩含水上升速度。