基于灰色关联分析的低渗气藏产水气井分类评价

周俊杰，李颖川，钟海全（油气藏地质及开发工程国家重点实验室）西南石油大学，四川成都610500

基于灰色关联分析的低渗气藏产水气井分类评价

周俊杰，李颖川，钟海全（油气藏地质及开发工程国家重点实验室）西南石油大学，四川成都610500

大牛地气田是典型的低孔低渗气藏，对其产水气井进行合理的分类评价，为进一步认识和开发气田提供理论依据。总结了气田的地质概况和生产特征，优选了气井评价指标，基于13口产水气井的地质参数及生产数据，利用灰色关联分析方法，计算出各评价指标的权重系数，量化了各指标对气井生产的影响，排序结果与现场实际情况相符；以此为基础，根据各口井的评价指标值，算得各口井的综合评价值，由评价值的大小差异，将气井划分为优、中、差3类，并对3类井予以了分析评价并提出了相应的开采方式。

低渗气藏；产水气井；灰色关联分析；分类；评价

低渗气藏具有低孔、低渗、低产的特点，气井产水造成气井井底积液及管线堵塞等问题，导致了天然气开采难度增大，气藏采收率降低［1］。分类评价低渗气田的产水气井，为进一步认识气田并指导开发气田提供了理论依据。目前，低渗气田产水气井的分类评价还处在定性阶段［2，3］，以水气比、渗透率作为评价依据。产水气井的生产受多个因素影响，以单一指标作为评价依据显然是不全面且不符合客观情况的。笔者应用的灰色关联分析方法，已成功地应用于储层和产能评价方面［4～6］，但在低渗气田的产水气井评价方面还未见报道。在优选产水气井评价指标的基础上，定量分析了各评价指标对气井生产的影响，结合现场实际情况，对产水气井进行了分类评价，提高了评价结果的精度和可信度。

1 大牛地气田地质概况及生产特征

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部，构造上是一西倾大单斜盆地，目的层主要为上古生界海相、海陆过渡相、陆相含煤碎屑岩系，主要的开发层系为二叠系下石盒子组、山西组和石炭系太原组，是典型的低孔、低渗、低压气藏［7，8］。孔隙度和渗透率普遍较低，孔隙度在1.1%～14.2%之间（平均值为9%），渗透率在（0.01～3）×10－3μm2之间（平均值为0.46×10－3μm2）；具有沉积类型多、圈闭隐蔽、储层致密、非均质性强、丰度低、产量低的特点。在开发过程中，单井的产气量和产水量较低，气井产水现象普遍，大多数气井从投产开始就是气水同产。单井的产气量在（0.16～4.76）×104m3/d之间（平均为1×104m3/d），产水量在0.06～5.40m3/d之间（平均为0.64m3/d）。

2 灰色关联分析方法

灰色关联分析［9，10］通过对系统指标统计数列几何关系的比较，分析各指标间的关联程度，认为指标在时间变量下所表示的曲线的几何形状越接近，指标间发展变化趋势越接近，则它们之间的关联程度越大。灰色关联分析法对统计样本的多少和规律性没有要求，计算简便且不会出现量化结果与定性分析结果不符的情况。

灰色关联分析方法计算步骤如下：

1）构建自变量序列x0（j），因变量序列xi（j）。其中，i＝1，2，…，M；j＝1，2，…，N；M为因变量数量；N为样本数量。

2）将变量序列无量纲化为x0（j）′和xi（j）′，以便进行统计计算和分析比较。无量纲化常用方法有均值化法、初值化法、区间化法等。

4）计算灰色关联系数：

式中，ρ为分辨系数，其值越大，分辨率越小，0＜ρ＜1，一般取ρ＝0.5。

5）计算灰色关联度：

令γ00＝1，即自变量与自身的灰色关联度为1。

6）归一化处理，计算各指标的权重系数：

i＝0时，γ00表示自变量与自身的灰色关联度；α00表示自变量的权重系数。

7）计算各样本的综合权衡评价分数：

3 基于灰色关联分析的气井分类评价

在优选出评价指标的基础上，基于产水气井的现场数据，采用灰色关联分析方法确定各指标的权重系数，结合各口井评价指标的值，计算各口井的综合评价值。

3.1 评价指标的选取

由于影响产水气井的因素众多且内在联系较为复杂，结合现场实际经验，全面考虑相关的生产参数和地质参数，选取7个重要特征指标进行定量评价。评价指标为：产气量、产水量、渗透率、储层厚度、井深、原始地层压力、含气饱和度（表1）。

表1 评价指标的原始数据

3.2 评价指标的无量纲化

采用最大值标准化法计算单项评价指标的评价分数，即对评价指标进行无量纲化处理。根据实际情况，按2种情况进行处理：①对于其值越大，反映气井开采情况越好的指标，如产气量、渗透率等，直接除以该指标的最大值；②对于其值越大，反映气井开采情况越差的指标，如产水量等，用该指标的最大值减去单项指标值，再除以该指标的最大值。

3.3 权重系数的计算

在低渗气田的出水气井评价中，产气量、产水量和渗透率对气井生产都有很大的影响。产气量是反映气井生产情况的重要指标，且现场计量准确，因此，将产气量作为主因素，其余指标作为子因素，对产水气井进行评价。

对无量纲化的原始数据进行计算，得到各子因素与主因素的灰色关联度：

归一化处理算得所有指标的权重系数：

按照权重系数对所有指标进行排序，得出它们之间的相关序列为：产气量＞渗透率＞产水量＞储层厚度＞含气饱和度＞原始地层压力＞井深。该结论符合低渗气田的实际生产情况，反映出各相关参数对气井生产的影响程度及各指标之间隐含的内在联系。

3.4 综合评价值的计算

已知各指标的权重系数，根据式（4），计算每口井的综合评价值，结果见表2。

表2 产水气井的分类评价综合评价值

3.5 产水气井分类评价

根据气井综合权衡评价值的计算结果，建立气井分类标准。将大牛地气田产水气井划分为3类：综合评价值大于0.65的为Ⅰ类井，0.55～0.65的为Ⅱ类井，小于0.55的为Ⅲ类井。分类结果见表2。

基于该分类评价结果，与现场实际情况对比分析，总结各类井特征并提出相应措施：Ⅰ类井为优良井，占总井数的30.77%，该类井产气量高，产水量低，地层的渗透率高，储层厚度、含气饱和度大，是储量较大，地层条件利于开采的优良井，采用常规的采气工艺开采就已能取得较好的经济效益；Ⅱ类井为中等井，占总井数的46.15%，各方面指标中等，是储量中等，地层条件一般的中等井，常规的采气工艺已不能满足开采需要，应根据气井的实际问题，采取相应措施，如泡沫排水采气，注醇等，保证气井正常生产；Ⅲ类井为次等井，占总井数的23.08%，是储量偏低，地层条件不利于开采的次等井，开采难度大，应在保证经济效益的前提下，采取多种采气工艺相结合的方式，维持气井稳定生产。

4 结 论

1）利用灰色关联分析对低渗气田的产水气井进行分类评价，避免单指标评判气井分类的片面性，综合分析了影响气井生产的指标，使产水气井分类评价结果更加准确和可信。

2）量化了各评价指标对气井生产的影响，按权重系数排序，排序结果与现场实际结果相符，进一步对气井评价并分类，分析了各类井的特征，并提出了开采方式和相应措施。

［1］付大其.低渗气藏储层渗流机理研究［D］.大庆：大庆石油学院，2009.

［2］高涛.采用动静结合方法划分徐深气田气井出水类型［J］.天然气工业，2010，30（9）：42～45.

［3］杨焦生，李安启.樊庄区块煤层气井开发动态分析及分类评价［J］.天然气工业，2008，28（3）：96～98.

［4］杨欣超，桑树勋，方良才，等.灰色关联分析在煤层气储层评价中的应用［J］.西安科技大学学报，2010，30（2）：202～206.

［5］王香文，杜明亮，于文芹.灰色关联法在地层对比中的应用及其改进［J］.测井技术，2006，30（2）：126～128.

［6］赵加凡，陈小宏，张勤.灰关联分析在储层评价中的应用［J］.勘探地球物理进展，2003，26（4）：282～286.

［7］杨智，何生，邹才能，等.鄂尔多斯盆地北部大牛地气田成岩成藏耦合关系［J］.石油学报，2010，31（3）：373～378.

［8］刘建党，谭雪群，陈舒薇，等.鄂尔多斯盆地大牛地气田三维储层精细描述［J］.天然气工业，2009，29（12）：20～22.

［9］谈学瑞，邓聚龙.灰色关联分析：多因素统计分析新方法［J］.统计研究，1995，65（3）：46～48.

［10］曹军，胡万义.灰色系统理论与方法［M］.哈尔滨：东北林业大学，1993.

Classification and Evaluation of Water Producing Gas Wells in Low Permeability Gas Reservoir Based on Grey Correlation Analysis

ZHOU Jun－jie，LI Ying－chuan，ZHONG Hai－quan（Author's Address：State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu610500，Sichuan，China）

Daniudi Gas Field was a typical low porosity and low permeability gas reservoir，the rational classification and evaluation of its gas wells with water production provided a theoretical basis for further understanding and development of gas field.The geology feature and production characteristics of the gas field were summarized，the evaluation indicators were selected，based on production data and geological parameters of 13gas wells，the gray correlation analysis method was used to calculate the weight coefficient of each indicator，the influence of indicators on gas well production was quantified，sorting results were coincidence with the actual situation.On the basis stated，in combination with the evaluating indicators，the comprehensive evaluation values of wells are calculated，according to the difference between the values，the gas wells are divided into three categories，with the actual situation，various types of wells are evaluated and the corresponding production methods are presented.

low permeability gas reservoir；gas well with water production；gray correlation analysis；classification；evaluation

TE37

A

1000-9752（2011）11-0143-03

2011-08-20

国家科技重大专项（2008ZX05045－005）。

周俊杰（1984-），男，2009年西南石油大学毕业，博士生，现主要从事油气田开发方面的研究工作。

［编辑］ 萧 雨