基于灰色關聯分析理論的采油速度影響因素重要性分析及計算方法

單銀鳳

摘要：X油田目前已經全面進入特高含水開發階段，層系井網多、開采對象復雜、油層非均質性嚴重，控水挖潛措施效果逐漸變差。雖然整體采出程度高、綜合含水高，但地下剩余地質儲量依然較大。為有效挖掘剩余潛力，提高油層動用厚度，控制低效無效循環，實現“控遞減控含水”目標，探索X油田經濟有效開發途徑。雖然目前已進入到高采出程度、特高含水階段，但仍需對開發效果進行評價，在類比調研了多個國內外油田，重點對開發模式類比、影響因素分析、合理采油速度確定，通過此項研究為該油田下步如何經濟高效開發提供可行性指導。

關鍵詞：灰色關聯;分析理論采油速度;影響因素;分析

1.采油速度的重要程度

采油速度對于特高含水期水驅油藏開發效果具有十分重要的影響。在特高含水期，含水飽和度進一步升高，油藏在長期的注入水驅替、沖刷、沖蝕作用下，沿注采主流線上，在較大壓力梯度的長期作用下，儲層膠結疏松的微小顆粒會逐步剝落并隨油流、水流一起向油井運移，在井筒近井地帶重塑儲層孔隙結構，導致儲層微觀孔隙結構發生深刻變化，嚴重時甚至會形成次生優勢大通道，從而引起油水滲流特性突變，因此出現油水相滲比值曲線非線性的特征。基于這一特征，利用含水率分流方程，建立了采油速度與油藏特征、含水率、含水飽和度及含水上升速度等影響因素的關系表達式，由此揭示采油速度與上述各因素之間的內在聯系，并分析各因素對采油速度的影響。通過與前人的方法對比，表明新方法應用于特高含水期油藏具有明顯的優勢。

采油速度的高低涉及一個油田生產規模的設計，投資者都希望以較高的速度生產，在滿足國家能源需要的同時，盡早收回投資并獲取最大的經濟利益。但是，過高的采油速度將導致含水上升過快，油藏會過早水淹。前人的研究大多數基于油藏數值模擬和數理統計等方法開展采油速度的影響因素研究，但對特高含水期油藏，從理論角度分析、研究得較少。基于灰色關聯分析方法，建立采油速度與油藏特征、含水率、含水飽和度及含水上升速度等的關系表達式，由此揭示采油速度與各個因素之間的內在聯系，并分析各因素對采油速度的影響。

2.灰色關聯分析方法的作用及應用范圍

灰色關聯分析是灰色系統理論的一個重要內容，它通過參考序列與比較序列各點之間的距離分析來確定各序列之間的差異性和相近性，從而找出各因子之間的影響關系及影響系統行為的主要因子。灰色關聯分析不需要大量的樣本及數據的典型分布，因此，自從鄧聚龍教授創立這一理論以來[1-4]已被廣泛地應用于農業、水利、水文、經濟、石油、地質、醫學及社會發展等諸多方面。經過對關聯度的研究，最終確定各數據中變量與目的變量之間的關系[5]。

灰色關聯分析方法是一種多因素統計分析方法，通過求解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，從而掌握事物的主要特征，是對一個系統發展變化態勢的定量描述和比較的方法。它以各因素的樣本數據為依據，用灰色關聯度來描述各因素間關系的強弱、大小和次序。如果樣本數據系列反映出兩因素變化的態勢（方向、大小、速度等）基本一致，則它們之間的關聯度較大;反之，關聯度較小。灰色關聯分析理論己在石油、天然氣勘探開發等方面廣泛應用。

3.基于灰色關聯分析理論的采油速度影響因素分析

采用上面給出的灰色關聯分析法，針對實際地質數據和開發數據，以采油速度為參考序列，含水率，地層壓力，流壓，有效厚度，地質儲量，滲透率，束縛水飽和度，含水上升速度，壓力恢復速度等多個影響因素為比較序列，利用均值法無量綱化，取分辨系數為0.5，得到不同分類油層的采油速度影響因素的關聯度大小排序。

對分析篩選后的15-18年X區塊基礎動、靜態數據，進行灰色關聯度分析，共有74819條數據，其中，沉積微相為a的數據有5655條，沉積微相為b的數據有35445條：沉積微相為c的數據有33719條，得到的結果如表1所示，可以看出沉積微相為a時對采油速度影響較大因素為：滲透率、束縛水飽和度、含水、地層壓力;當沉積微相為b時影響較大因素為：含水、地層壓力、滲透率、有效厚度;當沉積微相為c時影響較大的因素為：含水、地層壓力、滲透率、有效厚度。

4.建立基于靜態數據的分類油層采油速度計算方法

基于灰色關聯分析理論的采油速度影響因素分析結果，結合本區塊的油層特點，確定出采油速度的大小主要受原油粘度、油藏滲流能力、井網密度以及有層厚度等因素的影響。由于高的原油粘度對應大的流度比，使驅替效率降低，因此，采油速度與原油粘度成負相關性，油藏的有效厚度、滲透率以及井網密度越大采油速度越高，對應的開發效果也越好。根據大量的生產數據歸納總結出考慮地層原油粘度、有效厚度、有效滲透率和井網密度等參數相關的經驗公式。

其中：為采油速度，為地層原油粘度，為有效厚度，為井網密度，為油藏滲透率，a，b，c，d為經驗系數，可以通過研究區塊數值模擬數據針對不同分類油層進行統計回歸來得到。

5.建立基于動態數據的分類油層采油速度計算方法

基于灰色關聯分析理論的采油速度影響因素分析結果，同時結合本區塊的油層性質及特點，確定出含水率、油水相滲規律、含水上升速度以及束縛水飽和度等因素是影響采油速度的動態參數，其中，儲層的滲流特征是決定油井產能的先天條件，而不同階段的含水率及含水上升速度也是影響采油速度的動態因素，但含水率是人為可控參數，可以通過對其控制來約束油井的產能。由一系列方程得到公式為：

由上述采油速度的動態法表達式中可以看出，影響采油速度的主要因素有油層初始含油飽和度、相滲曲線回歸系數以及含水率的上升快慢這三個指標，分別代表了不同開發階段油田的綜合含水率、束縛水和流體的滲流規律、含水上升速度對油井產能和采油速度的影響。根據此方法分別擬合不同類型油層合理采油速度參數，得出不同類型油層合理采油速度預測公式。

參考文獻：

[1]Mallat S，Zhong S.Ch aracterizati on of Signals f rom M ult iscal e Edges.IEEE Trans.Pat t ern Anal.M ach ine Int el l，1992，14（7）： 710～ 732

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[3]Mallat S，Zhong S.Com plete Sig nal Rep resent ations wi th Mul tiscal e Edges.Compu ter Science Tech.Report No.483，Courant Ins ti tut e of Math emati cal Sci ences，1989

[4]Mallat S，Zhong S.Ch aract erizati on of Signals f rom Mul tis cale Edg es.Com put.Sci.Tech.Rep.，No.592，1991

[5] 李娟.中國油藏開采速度的選擇和評價[D].河北秦皇島：燕山大學，2006.