利用模糊综合评判法评价水井分层注水效果

赵春森，王光杰，卢亚涛，张宗杰

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318； 2. 大庆油田有限责任公司 采油六厂地质大队，黑龙江 大庆 163000）

利用模糊综合评判法评价水井分层注水效果

赵春森1，王光杰1，卢亚涛2，张宗杰1

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318； 2. 大庆油田有限责任公司 采油六厂地质大队，黑龙江 大庆 163000）

对水井分层注水进行评价，可直观体现出注水井分层注水前后的效果，为此针对各因素对水井井组影响的不确定性，建立了一套适用于井组评价的定量化方法。在对井组进行注水效果评价之前，对现有各井做出评价，并利用模糊综合评判的方法计算出井组综合评价系数来评判各个井组的性质。结合普 17断块的实际地质和开发状况，根据计算得出的综合评价系数E2，找出E2值与注水效果的递增关系，通过综合系数E2值评价出各井组注水效果的优劣，既可以评价井组分层注水是否合理。

分层注水；量化方法；效果评价；模糊综合评判

目前，X油田的开发已进入中高含水阶段。该油田开发中存在的主要问题是剩余可采储量逐渐减少，油田含水上升速度进一步加快，综合治理难度越来越大，实施效果逐渐变差。因此，要进一步改善水驱效果，必须采取科学有效的措施来提高水驱采收率。在提高采收率措施实施之前，需要对各油藏进行井况评价及层段细分调整，并对水井分层注水进行评价，为接下来的层段注水措施调整等工作指明方向，为油田今后的规划、部署及调整挖潜提供科学依据，指导水驱油田经济有效开发［1］。

1 水井分注效果评价指标

结合普 17断块的实际地质和开发状况，我们考虑了三个影响因素，作为评价注水井组分注效果的指标。

（1）油井増油量。水井周围油井在注水井进行分层注水前后的产油量的增高可有效体现出分层注水的效果。

（2）水井吸水比例。注水井的吸水比例反映了地层的吸水能力，通过吸水比例资料可了解注入水的纵向分布。

（3）水驱动用程度。水驱动用程度是直接影响采油速度、含水上升率、水驱采收率等的重要因素，研究各类油层水驱动用程度是油田调整挖潜的主要依据。

2 确定评价指标权重

根据对油井增油量、水井吸水比例、水驱动用程度这三个因素进行两两比较，得到判断矩阵P。

利用层次分析法确定评价指标的权重。进而得到以上各因素的权重值为W=[0.163，0.297，0.54]。

3 模糊综合评判法确定井组性质

在确定了各个因素的权重值后，利用模糊综合评判方法计算出反映井组性质的各个井组的综合评价系数值（E2），最后通过适宜度判断出各井组性质［2-4］。

3.1 模糊综合法基本原理

3.1.1 建立因素集

因素集是影响评判对象的各种因素为元素所组成的一个普通集合。通常用大写字母U表示，即

各元素ui( i=1,2,L ,n)即代表各个影响因素，这些因素都具有不同程度的模糊性。评判水井小层性质时，油井增油量、吸水比例、水驱动用程度等影响因素即为因素集。

有m个样本需要分类，记为：

这样，样本集可用一个描述事物特征的模糊矩阵来确定，记为：

3.1.2 效用函数的计算

利用效用函数的处理方法对描述事物的特征值规格化［5］。使用的处理方法为：

（1）越大越优型指标，其效用函数的计算公式

为：

（2）越小越优型指标，其效用函数的计算公式为：

(uij)min—表示第i个特征m个样本中的最小值；

(uij)max—表示第i个特征m个样本中的最大值；

由此可得效用函数矩阵B：

3.2 模糊决策模型的建立

根据上面利用层次分析法求出的各个指标的权重W = [W1, W2,L , Wn]和各个指标的效用函数矩阵B，则各个样本的综合评价系数值为：

在判断井组注水效果过程中，综合评价系数E2越大井组注水效果越好，说明分层注水效果有效；E2值越小则注水效果越差，越需要改进措施提高注水效率［6,7］。

3.3 实例分析

3.3.1 建立因素集

以普17断块部分水井为例分析该断块各个井组性质，举例说明模糊数学综合评判方法在小层评价及细分调整中的应用。

首先建立因素集确定了3个评价因素，分别为油井增油量、吸水比例、水驱动用程度，各个井组的影响因素数据。

根据上面确定的各因素，利用效用函数公式（1）、（2）计算出各个影响因素的隶属度值。由上面介绍层次分析法确定的权重为W=[0.163，0.297，0.54]。根据模糊综合评判原理，将权重和隶属度做模糊变换，编程得出每个井组的综合评价系数［8,9］。计算出各个小层的综合评价系数E2后，以E2值为横坐标，以油井增油量为纵坐标绘制出油井增油量随小层E2值变化的趋势线（图1）。

由上面介绍层次分析法确定的权重为 W=［0.163，0.297，0.54］。根据模糊综合评判原理，将权重和隶属度做模糊变换，编程得出每个井组的综合评价系数（即E2值）。

3.3.2 注水效果评价

计算出各个小层的综合评价系数E2后，以E2值为横坐标，以油井增油量为纵坐标绘制出油井增油量随小层E2值变化的趋势线，如图1所示。

图1 井组综合评价系数E2值与油井增油量关系Fig.1 The relationship between comprehensive evaluation coefficient of well arrays E2and the incremental oil production

从图1中可以看出，随着E2值的增大，各个井组的各项影响因素综合来看有越来越大的趋势。也可以认为各井组各项影响因素越大，小层动用状况就越好，即E2值也越大。由模糊综合评判方法计算得到的E2值可以较好的反映出各井组的分层注水效果［10］。

如图2所示，井组综合评价系数E2厚度累积分布频率小于25%时，综合评价系数最大在0.295 6左右，则综合评价系数E2小于这个值的井组暂定为注水效果差，需要采取措施提高注水效果应该保持；累积分布频率大于74.9%时，综合评价系数最小0.578 26左右，则综合评价系数大于这个值的井组暂定为注水效果好，应该保持。暂定厚度累积分布频率前 25%为优，累积分布频率后 25%为差，对于注水效果差的井组，可采取适当措施提高注水效果［11］。

图2 综合评价系数E2累积分布概率曲线Fig.2 The cumulative probability distribution curve of comprehensive evaluation coefficient E2

4 结 论

（1）对各个断块注水井井组注水效果的指标油井増 油量、水井吸水比例、水驱动用程度进行分析，得出了各水井井组的性质。

（2）运用层次分析法确定评价指标权重，即各因素对注水效果影响的重要性，利用模糊综合评判法确定井组性质，求出E2值，找出E2值与注水效果的递增关系，通过综合系数E2值评价出各井组注水效果的优劣。

（3）对注水效果差的井组提出酸化，压裂等措施建议，从而提高井组注水效果。

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表3 天然气扩散范围表Table 3 Scope table of gas diffusion

因此，综合不同大气条件下的天然气扩散模拟结果，危险区域划定为半径 16.8 m，高度范围为20～43.4 m的区域。

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Effect Evaluation of the Separate Layer Water Injection by Using Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

ZHAO Chun-sen1，WANG Guang-jie1，LU Ya-tao2，ZHANG Zong-jie1
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China；2. Daqing Oilfield Company No.6 Oil Recovery Plant,Heilongjiang Daqing 163000, China）

Effect evaluation of the separate layer water injection can directly reflect the effect of injection wells before and after the separated layer water injection. Considering the uncertain impacts on injection well arrays, a set of appropriate quantitative method was established for evaluation of well arrays. Prior to the efficient evaluation of water injection well arrays, existing wells were first evaluated, then the fuzzy comprehensive evaluation method was used to calculate comprehensive evaluation coefficient of well arrays to judge the nature of every well array. Combined with the actual geological and development conditions of Pu17fault, comprehensive evaluation coefficient E2value was obtained, the incremental relationship between E2values and water injection effect was determined, the effect of water injection well array was evaluated to determine whether separated layer water injection was reasonable or not.

Separated layer water injection; Quantitative method; Effectiveness evaluation; Fuzzy comprehensive evaluation

TE 357

A

1671-0460（2016）03-0561-03

2015-11-17

赵春森（1964-），男，教授，博士后，研究方向： 油藏数值模拟及水平井渗流理论。E-mail：zhaochunsen@126.com。

王光杰（1989-），女，山东省菏泽市人，东北石油大学石油工程油气田开发专业，研究方向：油藏数值模拟及水平井渗流理论。E-mail：wangguangjiele@126.com。