底水油藏水平井含水上升規律影響因素研究—以臨盤油田某底水油藏水平井為例

康博韜，肖 鵬，孫依依

（1.中海油研究總院有限責任公司，北京 100028；2.中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083；3.中國海洋石油國際有限公司，北京 100027）

底水油藏開發過程中，水平井以其生產井段長、泄油面積大和井底壓降小等優勢，得到了國內外油田的廣泛應用[1，2]。雖然水平井的開發方式大大改善了底水油藏的開發狀況，但由于該類油藏具有非均質性嚴重、底水活躍、地層原油黏度高等特點，導致油藏開發面臨的一個主要的技術困難就是如何防止底水突進造成水淹[3-5]。在目前已有的研究中，底水油藏水平井含水上升規律影響因素主要有：地質因素（油層厚度、平面非均質性、水體大小、水侵指數、夾層、油水黏度比、縱橫滲透率比等）；開發因素（采油速度、水平井位置、生產壓差、井網井距、布井處油層厚度、水平段長度、距頂位置等）兩個方面[6-8]。但對這兩類因素的影響程度大小問題，目前普遍使用的油藏工程分析、數值模擬分析等方法存在工作量大、耗時長、不夠精確以及結論不能量化等缺點[9-12]。針對上述問題，本文運用改進的灰色關聯度模型和數值模擬技術，量化分析各因素影響程度，為底水油藏水平井含水上升規律的預測、水平井的調整治理以及后期剩余油挖潛對策等提供技術指導。

1 區塊概況

本文研究的區塊為臨盤油田的臨2、臨25-1 和盤40 三個斷塊，都屬于典型的底水油藏。大蘆家館二段位于臨盤油田大蘆家構造的北部，包括臨2 和臨25-1 兩個自然斷塊，含油面積1.76 km2，主力油層埋深1 387 m～1 456 m。盤40 斷塊位于臨盤油田西南部，目前主要含油層系為館三7 段，含油面積3.93 km2，有效厚度6.9 m，氣頂面積0.34 km2。

自1996 年9 月以來該區塊投產73 口水平井，截至目前，平均單井累產1.7×104t，平均產油量4.56 t/a，綜合含水94.34 %。受油藏特征及開發方式的影響，水平井見水較早，見水后含水上升快，后期調整難度較大。針對這一問題，本文在目標區范圍內選取30 口典型水平井作為研究對象，重點分析底水油藏水平井含水上升主控因素，為現場調整提供技術支持。

2 含水上升主控因素分析

2.1 灰色關聯度模型

灰色關聯度分析的目的是量化系統中各因素之間的主要關系，找出影響目標值的重要因素。灰色關聯度分析其意義是在系統發展過程中，如果兩個因素變化的態勢是趨于一致的，即同步變化程度較高，則可以認為兩者的關聯程度較大；反之，則兩者關聯度較小[13-16]。

2.1.1 標準化 由于系統中各因素數列的數據，因計算單位不同不便于比較，或在比較時難得到正確結論。因此在進行灰色關聯度分析時，一般都需要進行標準化數據處理。

參考數列：

比較數列：

無量綱化：

標準化數據之后，對數據處理得到對應差數列表，內容包括：參考數列值差（絕對值）、最大值、最小值、ζ分辨系數0＜ζ＜1。

2.1.2 關聯系數ζi（k）計算 所謂關聯程度，實質上是曲線間幾何形狀的差別程度。應用關聯度模型計算比較數列Xi上各點k 與參照數列X0參照點的關聯系數，最后求各系數的平均值即Xi與X0的關聯度ri。

關聯系數：

2.1.3 關聯度比較 因為關聯度系數是比較數列與參考數列在不同時刻（即曲線中的各點）的關聯度數值，有必要將平均值，作為比較數列與參照數列間關聯度的數量表示。各關聯度的平均值越大，關聯程度就越高。

關聯度：

2.2 主控因素分析

從油田的地質資料、鉆完井資料和開采資料等，整理分析了30 口水平井的產量動態、含水率動態，以及各影響因素數據（見表1）。在水淹模式劃分的基礎上，單井定性分析了各水淹模式下的含水上升特征的影響因素，通過控制變量法進行井間定量對比分析，確定影響因素的作用規律。結合已有資料的基礎上，最終確定了影響水平井含水率上升規律的五類主要影響因素：水平井射孔長度、夾層類型（有無）、避水高度、水體厚比、油層厚度。

運用灰色關聯度模型進行數據分析。模型中以“含水80 %時累產油量”為X0（參照數列），“夾層類型”為X1，“避水高度”為X2，“水體厚比”為X3，“射孔長度”為X4，“油層厚度”為X5。對各因素數列進行標準化，即把各井的因素數值除以臨2 平23 井的因素數值，最終得到各因素標準化數值。

表1 各影響因素數列統計表

圖1 影響因素關聯度排序

根據水平井含水80 %時的累產油量為參考數列，影響因素為比較數列，進行關聯度分析，最終得到影響水平井含水上升規律因素的主次順序為：避水高度、夾層類型、油層厚度、水體厚比、射孔長度（見圖1）。由圖1 可見，避水高度對水平井含水率上升影響最大。射孔長度對水平井的含水率上升影響最小。因此，在后期采用水平井進行剩余油挖潛時，應首先考慮水平井的避水高度等因素。

3 數值模擬驗證

進一步研究驗證各因素對水平井含水變化的影響規律，本文選取臨盤油田某底水油藏，基于該油藏實際參數建立數值模型，并采用Carter-Tracy 水體模擬底水，模型參數（見表2）。

表2 理論數值模型基本參數

3.1 避水高度影響分析

避水高度是指最低射孔段到油水界面的距離。在無夾層、油層厚度25 m、水體厚比0.5、射孔長度160 m的前提下，分別模擬研究了不同避水高度的情況（見圖2）。結果表明，避水高度對含水率上升曲線具有最顯著的影響，尤其當避水高度小于8 m 時會導致暴性水淹；隨著避水高度的增加，含水率上升速度變小，含水率達到80 %時的累產油量也隨之增加；當避水高度不斷增加時，以含水率達到80 %時的累產油量為參考分析，其對含水率上升曲線的影響顯著性先增大后減小。

3.2 夾層范圍影響分析

在避水高度15 m、油層厚度25 m、水體厚比0.5、射孔長度160 m 的前提下，模擬研究有無夾層，以及不同夾層范圍的影響（見圖3）。結果表明，由于夾層的存在可以有效阻止底水水侵；隨著夾層范圍的增加，含水上升速度逐漸減??；隨著夾層范圍的不斷增大，以含水率達到80 %時的累產油量為參考分析，其對含水率上升速度影響程度逐漸增大。

3.3 油層厚度影響分析

在無夾層、避水高度15 m、水體厚比0.5、射孔長度160 m 的前提下，分別模擬研究了不同油層厚度的情況（見圖4）。結果表明，油層厚度在一定程度上是可以減緩含水率的上升，并且隨著油層厚度的增加，水平井的含水率上升速度減慢；以含水率達到80 %時的累產油量為參考，隨著油層厚度增大，其對含水率上升速度的影響程度逐漸增大，但在模擬變化范圍內并較之前兩項，其影響顯著性相對較小。

3.4 水體厚比影響分析

水體厚比是指底水油藏的水體厚度與整個儲層厚度之比，反映了水體能量的大小。在無夾層、避水高度15 m、油層厚度25 m、射孔長度160 m 的前提下，模擬研究了水體厚比為0.3～0.8 的范圍（見圖5）。結果表明，隨著水體厚比的減小，水平井的含水率上升速度減?。灰院蔬_到80 %時的累產油量為參考，隨著水體厚比的減小，其對含水率的影響程度逐漸增大；在模擬變化范圍內，較之前三類因素，其影響顯著性相對較小。

圖2 不同避水高度影響分析

圖3 不同夾層范圍影響分析

圖4 不同油層厚度影響分析

圖5 不同水體厚比影響分析

圖6 不同射孔長度影響分析

3.5 射孔長度影響分析

在無夾層、避水高度15 m、油層厚度25 m、水體厚比0.5 的前提下，模擬研究了不同水平段長度的影響（見圖6）。結果表明，隨著水平段射孔長度的增加，水平井的含水率上升速度逐漸減??；以含水率達到80 %時的累產油量為參考量分析，其對含水率的影響程度逐漸增大；在模擬的五類因素中，其對含水率上升速度的影響顯著性最小。

4 結論

（1）底水油藏水平井含水上升規律主要受到避水高度、夾層類型、油層厚度以及水體厚比等因素的影響。

（2）不同影響因素對于底水油藏水平井含水上升的影響程度不同，其中避水高度影響最為明顯，油田現場需根據各井實際情況有針對性的進行調整。

（3）本文研究以典型油田大量實際生產數據為基礎，結合數值模擬手段形成規律性認識，現場可操作性和適用性強，對同類油田具有很好的指導意義和借鑒價值。