水驱油田合理注采规模的影响因素

张继成 王潇悦

摘 要：合理注采比是表征油田注水开发过程中注采平衡状况的一项重要指标，反映了产液量、注入量与地层压力之间存在的关系，为研究合理注采规模提供重要依据。在高含水期油藏注水开发过程中，合理注采规模研究对提高油田开发水平和管理水平具有重要意义。在保证产量的前提下，为了地层压力保持水平、控制含水上升速度，以当前产量规模进行预测，对注采状况进行评价，以定产配注为原则，基于利用物质平衡方程确定的合理注采比，对注入量进行调整，从而确定合理的注采规模。

关 键 词：合理注采比；物质平衡法；合理注采规模；产量递减规律。

中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1527-04

Affecting Factor of Reasonable Injection-production

Scale in Water Flood Oilfield

ZHANG Ji-cheng，WANG Xiao-yue

（College of Petroleum Engineering， Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China）

Abstract： Reasonable injection-production ratio is an important index to represent injection-production balance in the water flood development. It can reflect relations between liquid injection-production and formation pressure. In the result， it is able to provide an important basis for the study of reasonable injection-production scale. In high water-cut stage of water flood life， the study of reasonable injection-production scale is very significant to improve the standard of oilfield development and management. In the premise of stable production， in order to keep the formation pressure balance and control water-cut increasing， injection-production situation need be evaluated based on the prediction of the present production scale. In the principle of proration production and injection allocation， and the reasonable injection-production ratio can be determined based on the material balance equation， the injection rate can be adjusted to determine the reasonable injection-production scale.

Key words： Reasonable injection-production ratio； Material balance method； Reasonable injection-production scale； Production decline law

合理注采比是注水開发油田需要确定的一项重要的动态指标，是规划和设计油田注水量的重要依据。阶段注采比会影响到产液量、含水率、地层压力、累积注采比和累积产液量的变化，因此这些参数也是影响阶段注采比的因素[1]。

常见的注采比预测方法有多元回归法、物质平衡法等。多元回归方法与其它方法相比，能从影响注采比的多个因素出发建立符合某个油田的集体模型，从而预测的注采比精度较高。然而，该方法在建立模型时过于复杂，一般难以操作。

物质平衡法考虑累积产油量、累积产水量、累积注水量及油、水、岩石物性（压缩系数、体积系数）等因素与合理注采比的关系，在实际计算中物质平衡方法方便计算和总结分析，能避免某些复杂地质因素给储层计算和动态分析带来的困难[2，3]。所以本文利用物质平衡方程来确定合理注采比，并且利用合理的线性关系曲线来进行预测。

1 合理注采比确定方法

1.1 注采比对含水率和地层压力的影响

1.1.1 注采比对含水率的影响

在不同的含水阶段，由于油水运动规律的不同，导致含水上升率变化趋势不一，要保持产量的相对稳定，注采比应有所不同，从理论和经验的角度，分析注采比不同对含水上升率的影响，从而确定不同含水阶段合理注采比。

1.1.2 注采比对地层压力的影响

通过注水可以恢复和保持地层能量，但由于物性的不同，要保持较高的压力水平，不同类型的油藏所需的注采比也不同。

1.2 物质平衡方程确定合理注采比原理

地层压力水平主要依赖于累积产油量、累积产水量、累积注水量及油、水、岩石的物性（压缩系数、体积系数）。

根据物质平衡方程方法可知：

（1）

式中：Np—累积产油量；

Wp—累积产水量；

Wi—累积注水量；

Bo—地层油的体积系数；

Boi—原始原油体积系数；

N—地质储量；

Ce—综合压缩系数；

—总压差。

将上式两边对时间求导，并忽略体积系数对时间的导数，结合注采比表达式可将上式变形为：

（2）

假定油田（年）稳定产液量为 ，将油田原始储量，当前含水率及物性参数代入，就可得到不同压力变化速度下的注采比。很明显可以看出，压力变化速度随注采比的增加而增加。

上式经过整理，令NCeBoi=K，得：

（3）

上式即为合理注采比与产液量、含水率、油相体积系数、地质储量、岩石压缩系数、地层压力恢复速度的关系式。

2 合理注采比影响因素的确定方法

通过式（3）可以看出，合理注采比影响因素主要是K、产液量、含水率以及压差，各影响因素的确定方法如下所示。

2.1 K值确定方法

令 为影响因素体系系数，利用研究区块的实际注采比数据作为纵坐标，影响因素体系系数为横坐标，绘制曲线，通过回归方程得到曲线的斜率即为K值。

2.2 产液量预测方法

在油田开发过程中，随着地下能量的变化和可采储量的减小，产油量总是下降，通常用递减率表示产量的递减速度[4-6]。对实际资料进行统计研究，油田进入产量递减阶段后，当递减指数为0时，产量随时间的变化关系式符合数学中的指数函数关系，因此称为指数型递减。

其递减率表达式为：

（4）

式中：D—产量递减率；

qt—油气田递减阶段t的产量， 106 t。

产量递减后，在时间0～t内的累积产量为

（5）

将式（4）代入（5）求积，可得下式

（6）

式中： qi—递减期初始产量，106 t；

Di—初始递减率；

Np—累积产油量，106 t。

上式为指数型递减时的累积产量和时间的关系式。应用上述公式可预测递减后任一开发时间内的累积产量。

2.3 含水率预测方法

水驱曲线法是预测水驱油田开发指标、标定水驱油田可采储量或可动油储量和评价水驱油田开发效果的主要方法，因此在水驱油田的开发过程中得到了广泛应用。本文利用水驱规律曲线预测含水率和产水量。

在直角坐标纸上，纵坐标表示油藏的累积产水量的对数lgWp，横坐标表示油藏的累积产油量Np，做出两者的关系曲线，常出现一条近似的直线段[7]。累积产水量与累积产油量关系曲线的表达式为：

（7）

在给定产量Np的条件下，根据上式即可求得产水量Wp。

对式（7）取微分，并令 ， ，整理得水油比FWO为

（8）

将含水率公式带入式（8）可得：

（9）

3 实例分析

利用某油田B区块过去10年实际生产数据，结合影响合理注采规模的各项因素，确定全区合理注入量及产油量，使其开发效果最优化。

首先根据物质平衡方法，取近10年的产液量作为稳定产液量Ql，在合理范围内调整总压差，得到压力恢复速度；通过回归实际注采比和影响因素体系系数的线性关系得到 即斜率K；根据产量递减曲线和水驱规律曲线预测出的年产液量、含水率。研究区块原油体积系数Bo为1.118，原油密度为0.864。将压力恢复速度、斜率、产液量及含水率带入式（3），可以分别求出未来十年的合理注采比。

3.1 全区压力恢复速度及K值确定方法

由相关资料得到了2004年到2013年全区的年产液量、含水率、压力恢复速度和实际注采比。

根据物质平衡方法，取区块近10年的产液量作为稳定产液量Ql，保持在±0.5 MPa合理范围内调整总压差，得出在压力恢复速度均值为0.184MPa时，全区的含水上升速度维持在0.15%左右，此时的全区实际注采比和影响因素体系系数的线性关系，如图1所示。

图1 全区实际注采比和影响因素体系系数的线性关系图

Fig.1 The linear diagram of the actual injection-production ratio and the factors affecting the system for the whole block

回歸方程曲线的斜率K=2.826，可得到：

（10）

3.2 全区产量预测

收集整理全区基础数据，制定基础数据表，绘制各年产油量随时间的变化曲线图，如图2所示。

图2 全区井网年产油量变化曲线图

Fig.2 The variation curve of year oil production of the total block well pattern

从图2中可以看出全区产量从2008年开始有规律的递减，做全区产量递减规律曲线图，如图3所示。

由图3可知斜率为-0.027 779，则可得到递减率为6.389 17%。

图3 全区产量递减规律曲线图

Fig.3 Decline regulation curve of the total block

由相渗曲线计算理论自然递减率实际上就是油相相对渗透率的递减。而相对渗透率的变化与生产年限无直接关系，与含水饱和度的变化是分不开的，因此自然递减率和含水率的变化应该是对应的。

根据相渗曲线计算含水率以及理论自然递减率，与实际递减率进行对比，结果如图4所示。

图4 全区实际递减率和理论自然

递减率与含水率关系曲线对比图

Fig.4 The comparison diagram of theoretical and actual decline rate with change of water cut

由圖4可知，全区实际递减率在理论自然递减率范围之内，因此全区目前产量规模比较合理，可以通过当前产量规模进行预测。

利用式（4）和式（5）预测未来10年的年产油量和累积产油量。

3.3 全区含水率预测

根据原始数据绘制lgWp与Np的关系曲线图，如图5所示。

从图5中可知全区从2000年开始进入稳定生产阶段，故取此段数据进行拟合，得到直线段的斜率B=0.053 4，截距A=0.612 345。则 =18.868， b=10A=4.119。

图5 全区水驱规律曲线图

Fig.5 Water flooding regulation curve of the total block

根据式（8）、式（9）预测全区未来十年的累积产水量、年含水率，也可预测出未来十年年产水量预测结果。

3.4 全区未来合理注采比

将斜率K=2.826以及根据前期的甲型水驱规律曲线预测出的年产液量、含水率代入式（10），可以分别求出未来十年全区的合理注采比。

3.5 全区未来十年年注水量预测

根据合理注采比公式可以推导出注水量的表达式： （11）

根据式（11）可以预测全区未来10年的合理注入量。

4 结束语

结合水驱油田合理注采规模的影响因素，可以看出合理注采规模是在保证产量的前提下，以控制含水率、压力为目的，基于合理注采比，对注入量进行调整。在实际应用过程中，通过产量递减规律对区块产量进行分析，当实际递减规律在合理递减范围之内时，认为区块目前产量规模比较合理。利用水驱规律曲线对产量和含水进行预测，以定产配注为原则，基于合理注采比，对注入量进行调整，从而使注采规模更加合理。

参考文献：

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（上接第1508页）

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