海上低滲油田注水潛力評價及應用

潘 杰

（中國海洋石油國際有限公司，北京 100020）

隨著海上勘探開發的深入，新增探明儲量主要集中在低滲油田。但由于開發投資大、操作成本高，海上低滲油田的開發較陸上低滲油田更加困難，一直未成規模[1-3]。如何將這部分儲量轉變為產量，是維持海上高效開發的關鍵。根據陸上低滲油田開發的經驗以及室內實驗分析[4]，注水開發可以有效提高低滲油田采收率，因此對低滲儲層進行注水潛力分析是關鍵。前人對陸上低滲油田注水潛力評價做了大量的研究工作[5-8]，但未考慮低滲油田啟動壓力梯度。由于啟動壓力梯度增加了低滲油田注水難度，本文引入該指標，使低滲油田注水潛力評價指標更加全面。同時利用模糊數學算法[8-9]，經過兩次模糊評判，建立注水開發潛力綜合評價模型。將該方法應用在渤海A 油田，與實際注水生產動態一致，為海上低滲油田有效注水開發提供了指導意見。

1 建立評價指標體系

根據油藏水驅理論，水驅采收率取決于水驅效率和水驅波及體積。水驅效率反映了油藏水驅難易程度，油藏水驅越容易，水驅效率越大。水驅波及體積反映了油藏水驅均勻程度，水驅越均勻，水驅波及體積越大。所以判斷油田注水潛力，建立評價指標體系，需從這兩方面入手，篩選能反映這兩方面的評價指標[8]。

式中：ER-水驅采收率，無因次；EV-水驅波及體積，無因次；ED-水驅效率，無因次。

1.1 水驅難易程度指標篩選

水驅難易程度主要與油藏的巖石顆粒結構、孔隙結構、敏感性、儲層滲流能力、流體物性等有關[5-8]。低滲儲層巖石顆粒粒度小，多為中小孔隙，喉道以管狀和片狀的細喉道為主，導致儲層滲流能力低[10]。注水開發時，毛細管力比常規油藏大，賈敏效應更顯著，敏感性對儲層傷害更大，以上因素導致注水效果較差。水驅難易程度從微觀上反映了注水能力，通過油田巖心實驗數據、地質測井資料等方法確定以上影響因素的評價指標。但以往文獻均未考慮低滲油田的啟動壓力梯度。由于低滲儲層巖石表面積大，原油易吸附于巖石表面，造成原油不易流動，只有當注水壓力梯度大于啟動壓力梯度時，原油才能流動，影響水驅效率。因此加入啟動壓力梯度更能全面評價水驅難易程度（表1）。

表1 水驅難易程度評價指標

1.2 水驅均勻程度指標篩選

水驅均勻程度主要與儲層非均質性、砂體分布、流體物性有關，從宏觀上反映了注水能力。儲層非均質性越強，舌進、指進現象越嚴重，水驅越不均勻，儲量動用程度越低，導致注水效果變差。非均質性可以通過滲透率變異系數、突進系數表征。砂體分布可以通過單層厚度、砂地比表征。砂體越厚，砂地比越大，油藏越整裝，水驅越均勻（表2）。

表2 水驅均勻程度評價指標

2 注水開發潛力綜合評價模型建立

由于注水潛力評價指標較多，必須尋找合理、簡便的評價方法。油藏上常采用模糊數學綜合評判法進行多因素處理[11-13]。模糊數學綜合評判法應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，將評判中有關的模糊概念用模糊集合表示，以模糊概念的形成直接進入評判的運算過程，通過模糊變換得出一個對模糊集合的評價結果。本文建立了二級評價指標體系，因此需要進行兩次模糊變換（圖1）。

圖1 單級模糊評判流程圖

2.1 二級指標模糊變換

根據陸上低滲油田注水開發經驗[5-7，14]，對二級指標分為好、較好、中等、較差、差共5 個評語級別，稱之為評語集合，并確定取值范圍（表3）。

表3 二級指標劃分標準

用區間上的離散數值，確定每個評語級別對應的單因素評判向量，代表每個評語級別的隸屬度（表4）。

表4 評語對應的因素評判矩陣

對每個評價因素確定權重，反映其重要程度。對可以定量表征的參數采用正交試驗法，比如單層厚度、砂地比，進行兩因素兩水平的正交試驗（表5）。對于無法定量表征的參數采用經驗法確定二級指標的權重，比如水敏、速敏、應力敏感等。結合以上兩種方法，確定二級指標權重分布表（表6）。對二級指標的單因素評判向量、單因素權重進行模糊變換，即得到一級指標評判向量，7 個一級指標評判向量組成一級指標評判矩陣。

表5 單層厚度/砂地比正交試驗設計

表6 二級指標權重分布表

2.2 一級指標模糊變換

根據評價指標體系，共7 個一級評價指標，由于數量較多，采用層次分析法確定權重[9]。層次分析法是一種對非定量事件作定量分析的簡便方法，能將主觀判斷轉化為客觀的量化表（表7）。

表7 層次分析法1～9 比率

對7 個指標逐一進行比較，確定矩陣（表8）。計算矩陣的最大特征根及其對應的特征向量，該特征向量即為各評價因素重要性的順序，將其歸一化后，即可得到各個指標的權重，X=（0.045 9，0.142 0，0.080 3，0.255 0，0.080 3，0.254 6，0.142 0）。根據權重分布，影響注水潛力較大的因素是儲層滲流能力和砂體分布。將一級指標評判矩陣、權重向量進行二次模糊變換，根據最大隸屬度原則，評判結果中最大值對應的評語即為最終評判結果。

表8 一級指標層次分析判斷矩陣

3 實例應用

A 油田為渤海復雜斷塊薄互層低滲油田，有3 個典型區塊，各區塊儲層物性差異較大。區塊1 孔隙度17.4%，滲透率48.00 mD，為中孔低滲儲層；區塊2 孔隙度17.0%，滲透率34.85 mD，為中孔低滲儲層，且單層厚度、砂地比均小于區塊1；區塊3 孔隙度14.6%，滲透率6.46 mD，為中孔特低滲儲層，在實際注水開發中需要考慮啟動壓力梯度。對油田實際數據統計分析，整理了3 個區塊16 個二級指標的取值（表9），利用注水開發潛力綜合評價模型進行兩次模糊變換后得到最終結果（表10）。

表9 各區塊二級指標取值

表10 各區塊評價結果

根據最大隸屬度原則，確定各個區塊評價結果，可以看出區塊1 和區塊2 注水潛力較大，可進行常規注水開發，與區塊目前注水效果一致。區塊3 注水潛力較差，常規注水較難，目前未注水，下一步應適當縮小井距，注水井進行酸壓注水。

4 認識與結論

（1）從水驅難易程度、水驅均勻程度兩個角度，引入啟動壓力梯度，建立了海上低滲油田注水開發潛力評價體系，反映了低滲油田微觀、宏觀注水滲流特征。

（2）運用模糊數學算法建立了由兩級評判組成的注水開發潛力綜合評價模型，該方法可快速判斷低滲油田注水潛力，提供油田下一步注水策略。

（3）運用該方法判斷渤海A 油田3 個區塊注水潛力，判斷結果與油田目前注水認識一致，論證了該方法的可靠性。