深部調剖系統優化設計

汪旭穎

摘要：深部調剖技術是油田控水增油的重要措施之一。現有的深部調剖系統存在諸多問題，如系統流程不完整、模型設計不完善、普通技術人員難以操作等。為了解決這些問題，建立了深部調剖全流程一體化模型體系，并設計了一款集數據集成、優化設計和可視化為一體的深部調剖優化設計系統。應用結果表明，系統能夠滿足深部調剖優化設計生產需要，提高了深部調剖設計質量和措施效果，且操作簡便，為油田及時控水提供了技術保障。

關鍵詞：深部調剖；數據集成；優化設計；可視化

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）14-0101-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

隨著大慶油田進入高含水開發階段，油藏特征及環境變化復雜，油藏深部非均質矛盾加劇，深部調剖已成為改善高含水油藏水驅開發效果的重要技術措施[1-4]。目前對于深部調剖優化設計的研究主要集中在利用數值模擬軟件建立調剖機理模型上[5-9]。其中，對常用調剖劑建立不同數學模型和采用傳統方式從現有的調剖劑中篩選為主要手段[10-12]。所開發的調剖系統未包括現場應用等模塊，大慶油田部分合作項目開發的小型軟件，都是針對具體一兩種深部調剖劑、部分區塊開發的小型的深部調剖軟件，有可借鑒的地方，但在深部調剖藥劑種類和區塊應用上都不夠系統完整。數值模擬軟件操作復雜，對人員要求高，因而亟須建立一種全流程一體化深部調剖系統。

1 系統設計

1.1 數據集成模塊

系統數據分為兩類：一是油田原始數據，二是應用基礎數據。油田原始數據由網絡數據庫和本地數據存儲。網絡數據主要以Oracle數據庫為主，而本地數據則主要為.dbf、.xls、.txt、.doc等四種類型文件。油田數據存儲規范，數據輸入量大，應用頻率高。調剖劑性能及應用數據一般存儲在總結文檔中，輸入量少，應用頻率低。

應用基礎數據以Microsoft Access（Microsoft Data?base） 數據庫存儲。為了便于數據采集，并與油田原始數據存儲兼容，同時沿用原開發數據庫分類整合方式，將應用基礎數據分為6 個數據表：井位數據DAA02、小層數據DAA05、采出井井史DBA04、注入井井史DBA05、分注井井史DBA051、吸水剖面數據DBC02或者剖面圖。調剖劑性能數據分為4個數據表：液體型調剖劑數據、顆粒型調剖劑數據、調剖劑應用數據、調剖劑性能數據。如表1所示。

1.2 選井選層模塊

目前選井選層主要采用決策技術和大孔道識別技術。決策技術需要對區塊內一定數量的井進行分析與計算，再對指標結果進行區間劃分，從而篩選出目標井。大孔道識別技術能夠在對應的注入井和采出井間進行，實現局部的大孔道識別，篩選出目標井層。決策技術中國內具有代表的有：石油大學（華東）的PI決策技術和RE決策技術、北京勘探開發研究院的RS決策技術，國外主要代表性的是哈里伯頓公司的XERO決策系統。

選井選層由井組劃分、井組完善度、調剖井選擇、調剖層選擇和優勢方向評價組成，解決了決策技術篩選存在的局部最優問題和大孔道識別技術存在的“一對一”篩選。

井組劃分：以注入井和采出井坐標為基礎，劃分井組注采單元，提供可視化井組追蹤。

井組完善度：計算注采井組單元井網完善度，包括注采井組相位均勻度、井距均勻度和井配位數等參數，繪制各參數等值圖，設置參數閾值供完善井選擇使用。

調剖井選擇：提供視吸水指數、比視吸水指數、綜合含水、超標率、日注水量、注水壓力、壓力閾值（壓力空間）等7個參數作為選井參考參數項，用戶均值計算和浮動值設置各參數閾值為選井使用。系統可繪制注水量等四項參數等值圖。

調剖層選擇：提供吸水剖面和小層基礎數據兩種選擇方法。選擇調剖層，確定增注段，計算調剖層和增注段厚度和注入分數。模塊耦合了吸水剖面識別工具，用于吸水剖面圖量化識別。提供調剖層吸水比例、調剖層厚度、增注段厚度比例等閾值設置供選層使用。

優勢方向評價：計算注采井組注采關系，計算參數能量和液量兩個參數，采用相關系數法和關聯度法，繪制注采井組間注采關系量化相關圖和井組注采動態曲線圖。

1.3 調剖劑選擇量化模塊

目前，調剖劑選擇方法主要從以下3個方面按權重和層級進行匹配：1） 地層流體參數：礦化度、溫度、PH值；2） 調剖井特征：地層類型（裂縫、微裂縫）、吸水能力（每米吸水指數WI、KI） 、層厚、孔隙度；3） 調剖劑性能靜態參數：黏度、耐溫性、耐PH值。隨著油田動態開發，儲層非均質性特征明顯，滲透率極差擴大，無法實現選擇的調剖劑性能與地層完全匹配。

調剖劑選擇包括調剖層物性計算、調剖劑類型選擇、調剖劑濃度選擇三部分內容，利用這三部分內容實現調剖劑性能與地層完全匹配。

物性參數計算：主要計算調剖層內封堵段和增注段的滲透率、孔隙度、孔徑等參數。孔隙度用區塊滲透率和孔隙度回歸函數計算，回歸函數包括指數函數和冪函數兩種。

調剖劑類型選擇：系統根據油藏區塊溫度、地層水礦化度和PH值，自動匹配出調剖劑數據庫中適合的調剖劑，根據調剖劑性能特性數據進行篩選。

調剖劑濃度選擇：系統根據選定的調剖劑類型以往措施井狀況，再結合已有措施井的滲透率、壓力上升幅度和增油效果等參數確定調剖劑濃度。

1.4 注入參數優化模塊

注入參數優化涉及基礎信息、用量優化和段塞設計三部分。

基礎信息：提取和匯總調剖層信息、調剖劑信息和相關價格信息，計算調剖層相關參數，完成調剖劑用量優化計算參數準備。

調剖劑用量優化：計算在不同調剖半徑下的增油量和投產比，以此選擇合適的調剖半徑，并計算調剖劑用量。再根據調剖劑性能設置封堵率，并按照調剖周期的要求進行分組。

調剖段塞設計：用于設計調剖各段塞的用量、注入速度和注入周期，并計算段塞注入過程中的壓力升幅。對同組調剖井段塞進行復制，實現同注入段塞順序，同注入濃度，同注入周期。

1.5 方案設計模塊

系統以區塊調剖模板為基礎，生成施工方案設計。模板包括140余項參數，由系統自動提取計算。用戶可選擇一鍵式將參數提取到模板，也可以在施工設計的各個模塊中逐步提取。

1.6 效果預測模塊

注入井深部調剖效果預測：在調后與調前注水量相同情況下，計算調剖后注入井的調后注入壓力、視吸水指數和調剖層吸液分數，調后注水方式為籠統注水。

采出井深部調剖效果預測：計算調剖井組采出井增油量、見效時間以及投產比，同時考慮年含水上升率。

1.7 效果評價模塊

對采取深部調剖措施后的調剖井進行效果評價，涉及調剖井自身評價和其相鄰采出井增油效果評價。

調剖井效果評價：應用措施調剖井生產動態和測試數據進行評價。主要內容包括調剖層吸水分數、視吸水指數等，能夠生成繪制措施前后對比柱狀圖、措施井生產曲線以及措施前后吸水剖面圖。

采出井效果評價：計算調剖井周圍采出井月產液、月產油、含水等參數值。繪制措施前后曲線和柱狀圖對比，在計算增油過程中，會考慮年含水上升率。

2 應用效果

目前，該系統已在大慶油田某區塊實際應用，對區塊內42口注入井和47口生產井進行了分析。結果表明：系統運行穩定，操作簡單，流程完整，整體方案設計時間縮短，控制在2天以內。各模塊運行結果與實際結果的符合率達到了87.5%，能夠滿足深部調剖優化設計的生產需求，為油田深部調剖措施提供了技術保障。

3 總結

1） 該系統按照產品化、商品化標準開發，功能全面、界面友好、操作方便。它能夠滿足常規深部調剖優化設計的需要，提高了深部調剖方案設計的質量和措施效果。同時，實現了深部調剖工作全流程的信息化，可廣泛應用于各高含水油田的水驅、聚驅區塊，以提高驅替效果。

2） 該系統的建立對促進提高油田數據應用挖掘能力和信息化建設具有重要影響，其推廣應用前景廣闊。

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【通聯編輯：梁書】