基于均衡驱替的多井干扰下产液量优化方法

韩光明代兆国杨建雷曹孟菁闫建钊刘海婴

1.承德石油高等专科学校；2.中国石化江汉石油工程有限公司井下测试公司；3.中国石油华北石油管理局苏里格项目部

基于均衡驱替的多井干扰下产液量优化方法

韩光明1代兆国2杨建雷1曹孟菁1闫建钊1刘海婴3

1.承德石油高等专科学校；2.中国石化江汉石油工程有限公司井下测试公司；3.中国石油华北石油管理局苏里格项目部

为实现水驱油田多井干扰下均衡驱替，采用油藏数值模拟和实例验证方法，提出以驱替突破系数作为均衡驱替新标准，并将实际驱替分为油井水井均衡、油井不均衡但水井均衡、油井均衡但水井不均衡、油井水井不均衡4种模式，针对每种模式，研究建立了合理液量优化方法，通过注采调配，实现了多井干扰条件下均衡驱替。研究表明：驱替突破系数小于3时为均衡驱替，驱替突破系数大于3时为非均衡驱替，驱替突破系数介于3～14时为注采调配优化方法的最佳适用范围。研究结果为油水井配产配注提供了新的措施和思路。

水驱开发；均衡驱替；多井干扰；产液量；优化方法；数值模拟

目前，国内大部分注水开发油田已进入高、特高含水阶段，受地层、流体、井网等因素的影响，油田实际注水开发过程中，驱替往往不均衡［1］。为实现油田的良好开发效果，很多学者以均衡驱替开发的指导，基于经验的定性认识、理论推导、数值模拟等方法，进行了层系井网设计、注采调配、产液量优化等一系列研究［2-7］，提出了考虑渗透率级差对无因次均衡驱替的影响，确定非均质油藏最优井距和最佳配产等方法［8］。但目前国内学者很少考虑在油田生产过程中存在的多井组相互干扰情况，基于单井组优化的注采参数，在多井组条件下不一定是最优。针对该问题，笔者提出了驱替突破系数的概念，制定了均衡驱替新标准；按照驱替突破系数定义，将实际驱替分为4种模式，研究了每种模式的合理液量优化方法，通过注采调配，实现多井干扰条件下驱替均衡。

1 均衡驱替界限及驱替模式

Equilibrium displacement boundary and displacement model

1.1 驱替突破系数

Displacement breakthrough coefficient

油水井驱替程度不均衡，造成井间易形成剩余油。为了量化井组驱替不均衡程度，首次引入了驱替突破系数的概念，为注采调配提供依据。驱替突破系数定义为：注采井组内油水井间最大连通值与最小连通值之比，用cdb表示，它反映注采井组内不同方向的驱替不均衡性。其中油水井间连通值是在注水井中加入示踪剂，数值模拟跟踪量化而实现。

1.2 均衡驱替界限

Equilibrium displacement boundary

基于驱替突破系数概念，建立井组模型，设计不同驱替突破系数方案，通过数值模拟计算，研究井组模型剩余油饱和度的变化规律，确定均衡驱替界限。其计算条件为五点法井网，四注一采，注采比1.0，井距350 m，油层厚度14 m，平面渗透率级差为3，中间渗透率为2 000 mD，两边渗透率分别为1 000 mD、700 mD，平均渗透率为1 500 mD，地下原油黏度为35 mPa·s，共设计了驱替突破系数分别为1～10的10个计算方案，通过数值模拟方法计算不同驱替突破系数下的剩余油饱和度变化，论证均衡驱替的界限值。数值模拟计算结果如图1所示。

由图1可以看出：当驱替突破系数＜3时，模型的剩余油饱和度变化不大，当驱替突破系数＞3时，剩余油饱和度变化幅度变大，并且随着驱替突破系数的增大，剩余油饱和度的增加幅度呈上升趋势。因次将驱替突破系数等于3作为判断井组是否达到均衡驱替的界限，当驱替突破系数＜3时，该井组驱替均衡，当驱替突破系数＞3时，该井组驱替不均衡。驱替突破系数越大，代表各方向驱替差异越大，驱替越不均衡。因此该结论普遍适用于所有井网。

图1 不同驱替突破系数下的剩余油饱和度关系曲线Fig.1 Relationship curve of remaining oil saturation for different displacement breakthrough coefficients

1.3 驱替模式分类

Displacement model division

按照驱替突破系数定义，结合均衡驱替界限研究的结果，将实际油藏中的驱替情况分为4种模式。

（1）模式1：油井均衡，水井均衡。如图2a所示，P1井驱替突破系数为1，周围4口水井驱替突破系数为1，该类驱替情况为油井均衡，水井均衡，属于完全驱替均衡，在实际油藏中该类情况比较少见。

（2）模式2：油井不均衡，水井均衡。如图2b所示，P1井驱替突破系数为4.5，周围4口水井驱替突破系数为1，该类驱替情况为油井不均衡，水井均衡。

（3）模式3：油井均衡 ，水井不均衡。如图2c所示，P1井驱替突破系数为1，周围4口水井驱替突破系数为2～4，该类驱替情况为油井均衡，水井不均衡。

（4）模式4：油井不均衡 ，水井不均衡。如图2d所示，P1井驱替突破系数为4.5，周围4口水井驱替突破系数为4.5～6，该类驱替情况为油井不均衡，水井不均衡。

2 产液量优化方法

Liquid producing capacity optimization method

2.1 不同驱替模式合理产液量及注水量

Rational liquid producing capacity and water injection rate of each displacement model

（1）模式1：由于模式1属于完全驱替均衡，因此油水井配产配注按照单井组优化的合理液量配注即可，无需进行修正。

（2）模式2：油井按照优化合理液量生产，4口水井间的注水量按油井连通值的反比例进行劈分，即

图2 驱替模式示意图Fig.2 Sketch of displacement model

（3）模式3：模式3情况相对简单，油井按照优化合理液量生产，4口水井按照液量变化值同比例调配即可。

（4）模式4：模式4是最复杂的，在实际油藏驱替中比较普遍。对于这种情况，要实现驱替均衡，油井配产需要按式（3）进行修正，4口水井间的注水量按照式（2）计算。

式中，q1为合理日产液量，t/d；J1为采液指数，t/（d·MPa）；Δp为合理生产压差，MPa；wi为合理配注液量，t/d；IPR为注采比；ccw为水井修正系数；cco为油井修正系数。

2.2 修正系数确定

Determination of correction coefficient

对于多井组条件下的油水井，如图2所示，P1井为油井，周围有4口水井，油水井间连通值最大值和最小值之比，即为油井突破系数；W1为水井，周围有4口油井，油水井间连通值最大值和最小值之比，即为水井驱替突破系数。为确定油水井修正系数，实现均衡驱替，提高采出程度，对合理液量及配注量的修正系数进行反复计算优化，并形成了修正系数随周围油水井驱替突破系数变化曲线图板，如图3所示，该修正曲线图版既适合于油井也适合于水井。

图3 油水井配产配注修正系数图版Fig.3 Chart of correction coefficient for injection and production allocation of oil and water wells

2.3 产液量优化方法应用流程

Application flow chart of liquid producing capacity optimization method

（1）利用数值模拟方法中示踪剂模型，量化确定油水井之间分向流量，分别计算油水井的驱替突破系数。

（2）根据油水井的驱替突破系数，确定不同井组对应的驱替模式。

（3）根据不同驱替模式的优化方法，对合理液量及注水量进行修正。

2.4 产液量优化方法适用范围

Application range of liquid producing capacity optimization method

为确定该方法的应用范围，减少地层非均质极强和油水井驱替极不均衡的影响，利用数值模拟方法，研究不同驱替突破系数下，注采调配前后的开发效果的差异。设计了驱替突破系数为1～20之间的15个方案，对注采调配前后的采收率进行对比，确定注采调配方法的最佳适用范围，如图4所示。

图4 配产配注修正前后采收率变化曲线Fig.4 Recovery factor before and after the correction of injection and production allocation

由图4可以看出，随着驱替突破系数的增大，注采调配前后的采收率差异呈现先减小、后增大、再减小的变化过程。综上，产液量优化方法适用范围为：（1）当驱替突破系数≤3时，两者采收率相差不大，无需进行优化调配；（2）当驱替突破系数为3～14时，采收率的差别相对较大，优化调配效果较好，为该方法最佳适用范围；（3）当驱替突破系数＞14时，采收率差别变小，优化调配作用有限，如需改善驱替不均衡情况，注水井需进行调剖，封堵高渗透带，改善开发效果。

3 实例计算及应用

Case calculation and application

3.1 P10井组合理液量及注水量修正

Correction of rational liquid producing capacity and water injection rate of well group P10

如图5所示为用数值模拟计算综合含水达到70%时的剩余油场图，可看出由于非均质性造成各井组之间驱替不均衡。各井组驱替突破系数计算如下：cdb（W4）=11.7，驱替不均衡cdb（W5）=2.5，驱替均衡；cdb（W7）=4.5，驱替不均衡；cdb（W8）=1.3，驱替均衡；cdb（P10）=9.8，驱替不均衡。按照驱替模式分类，P10井组应属于模式4，油井P10和水井W4、W7都为驱替不均衡。在不均衡水井中，W4与P10井的连通值为4，W7与P10井的连通值为6。P10井合理液量需要放大，W4是与P10最小连通值的井，cdb（W4）=11.7，查阅图版曲线，其修正系数为1.25。

对于水井W4，其连通值最大的油井为P6，连通值最小的为P10，而从P6井看，需要W4减小注水量，防止注入水突破。在这种情况下，需要综合考虑P6和P10的驱替突破系数，其中cdb（P6）=5.8，cdb（P10）=9.8，P10井组的驱替不均衡程度高于P6井组，在进行注采调配时按照注采矛盾最大P10需求调配，W4的注水量需要放大，查阅图版，其修正系数为1.1。

图5 井组模型剩余油饱和度分布Fig.5 Remaining oil saturation of well group model

3.2 现场应用实例

Field application case

针对东部某油田馆陶组某区块产液量进行了优化，具体措施见表1，实施效果见图6。实施后，区块开发效果较好，平均单井日产液量从121 t/d上升到139 t/d，平均单井日产油从20.5 t/d上升到20.9 t/d，含水上升率仅1.4%，比调配前低1.1%。

表1 某油田区块产液量优化（部分）Table 1 Optimization of liquid producing capacity of some oil wells in a certain block

图6 某油田开发曲线Fig.6 Development curve of a certain oilfield

4 结论

Conclusions

（1）针对多井干扰的情况，提出了以驱替突破系数是否等于3作为均衡驱替新标准，并将实际驱替情况分为4种模式，即油井和水井都均衡，油井不均衡而水井均衡，油井均衡而水井不均衡，油井和水井都不均衡。

（2）针对每种驱替模式，研究建立了合理液量优化方法，并给出了修正系数确定方法，通过注采调配，实现了多井干扰条件下均衡驱替。

（3）研究结果表明，在驱替突破系数介于3～14之间时，为注采优化调配方法的最佳适用范围。

References:

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［8］王德龙，郭平，汪周华，何红英，付微风.非均质油藏注采井组均衡驱替效果研究［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2011，33（5）：122-125.WANG Delong,GUO Ping,WANG Zhouhua,HE Hongying,FU Weifeng.Study on equilibrium displacement effects of injection-production well group in heterogeneous reservoirs［J］.Journal of Southwest Petroleum University（Science &Technology Edition）,2011,33（5）: 122-125.

（修改稿收到日期 2017-02-10）

〔编辑 朱 伟〕

Liquid producing capacity optimization method under multiwell interference based on equilibrium displacement

HAN Guangming1,DAI Zhaoguo2,YANG Jianlei1,CAO Mengjing1,YAN Jianzhao1,LIU Haiying3
1.Chengde Petroleum College,Chengde067000,Hebei,China; 2.Downhole Testing Company,SINOPEC Jianghan Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Wuhan430048,Hubei,China; 3.Sulige Project Department,CNPC Huabei Petroleum Administration Bureau,Renqiu062552,Hebei,China

Numerical reservoir simulation and case verification method were adopted to realize the equilibrium displacement under multiwell interference in waterflooding oilfields.It was proposed to take the displacement breakthrough coefficient as the new equilibrium displacement criterion.Actual displacement was divided into four models,i.e.,equilibrium in oil and water wells,non-equilibrium in oil well but equilibrium in water well,equilibrium in oil well but non-equilibrium in water well,and non-equilibrium in oil and water wells.An optimization method of rational liquid producing capacity was researched and developed for each model.And equilibrium displacement under multiwall interference was ultimately realized by means of injection and production allocation.It is indicated that it is equilibrium displacement when the displacement breakthrough coefficient is lower than 3 and non-equilibrium displacement when the displacement breakthrough coefficient is higher than 3.When displacement breakthrough coefficient is between 3 and 14,the optimization method of injection and production allocation is in the optimal application range.The research results provide new measures and thoughts for injection and production allocation of oil and water wells.

waterflooding development;equilibrium displacement;multiwell interference;liquid producing capacity;optimization method;numerical simulation

韩光明，代兆国，杨建雷，曹孟菁，闫建钊，刘海婴.基于均衡驱替的多井干扰下产液量优化方法［J］.石油钻采工艺，2017，39（2）：254-258.

TE341

：A

1000-7393（2017）02-0254-05

10.13639/j.odpt.2017.02.023

: HAN Guangming,DAI Zhaoguo,YANG Jianlei,CAO Mengjing,YAN Jianzhao,LIU Haiying.Liquid producing capacity optimization method under multiwell interference based on equilibrium displacement［J］.Oil Drilling &Production Technology,2017,39(2): 254-258.

2015年河北省省级科技计划项目“东部某油田产层油藏提液技术研究”（编号：15214108）。

韩光明（1978-），副教授，2006年毕业于中国石油大学（华东）石油工程学院油气田开发工程专业，现主要从事石油工程技术的理论研究与教学等工作。通讯地址：（067000）河北省承德市双桥区高教园区承德石油高等专科学校。电话：0314-2374776。E-mail：dahan1014@163.com

闫建钊（1978-），博士，2009年获中科院地质与地球物理研究所博士学位，现主要从事提高采收率和油气运移成藏研究与教学等工作。通讯地址：（067000）河北省承德市双桥区高教园区承德石油高等专科学校。E-mail：jzzh27@163.com