水井小层动用状况评价及层段细分调整

孔祥义, 赵春森, 王玉星, 江晓智

(东北石油大学 石油工程学院, 黑龙江 大庆 163318)

水井小层动用状况评价及层段细分调整

孔祥义, 赵春森, 王玉星, 江晓智

(东北石油大学 石油工程学院, 黑龙江 大庆 163318)

通过模糊数学中的模糊评判将影响小层性质的各因素,按其权重的大小统一到综合评价系数上,来评价水井小层动用状况,再综合考虑小层厚度、层间渗透率以及夹层厚度等因素,提出层段细分的标准,以此为基础,对水井原有层段进行评价,并对存在不合理层段的水井按细分标准给出细分调整的建议,从而建立了一套适用于水井小层动用状况评价及层段细分调整的定量化方法.

小层性质; 模糊综合评判; 层段细分调整; 层段评价

随着各油田注水开发时间的延长,已进入高含水期和特高含水期,液油比快速上升、含水上升和产量递减速度加快,油田开发调整技术难度越来越大,开发效益逐渐变差.为了进一步挖掘剩余油,提高注水利用率,控制注水量,控制产液量,减缓产递减,必须对注水井小层动用状况进行评价,对水井进行进一步的细分调整[1-5].目前,大庆油田根据吸水剖面、分层测试成果等资料计算出不同沉积微相储层的累积注水倍数,确定出无效注水层并对层段内吸水差异仍然较大的注水井,进行层段优化重组,改善差油层吸水状况[6-7].罗马什金油田和苏联曼恰罗夫高粘油田主要通过细分层系高压注水试验,对层系进行细分调整[8-9].于洪文等人简单地采用各小层的有效厚度或地层系数对油水井的分层注水量和产液量进行劈分,其缺点是考虑因素单一,虽然操作简单,但误差较大,不能满足生产需要[10-11].本文考虑了油井综合含水率、采出程度、地层压力、注水强度、产液强度、小层吸水剖面六个影响因素,作为评价小层动用状况的指标,利用模糊综合评判的方法计算出综合评价系数(以下简称E)来评判各个小层性质.根据计算得出的这个综合评价系数E,再综合考虑层段厚度、渗透率和夹层厚度等四个因素,既可以评价水井原有层段是否合理,并对存在不合理层段的水井提出层段细分调整的建议.

1 小层动用状况评价

1.1小层动用状况评价指标的确定

不同油藏条件下判别油层性质的因素不同,哪一种因素占主导地位要依据于油藏、流体的特性和油藏的动用状况.结合杏十区纯油区西部的实际地质和开发状况,本文考虑了油井综合含水率、地层压力、注水强度、采出程度、产液强度、小层吸水剖面六个影响因素,作为评价小层动用状况的指标.

(1) 油井综合含水率.油井含水率的大小能够有效反映出单井控制储量范围内剩余油饱和度分布情况,一般来说,油井含水率越低,油层含水饱和度就越小,从而剩余油饱和度就越大.在判断油层性质的过程中,综合含水率越高小层动用状况越优,则越需要控制,综合含水率越低小层动用状况越差则越需要加强.

(2) 采出程度.采出程度指一定时期内的累积采油量与地质储量的比值.它反映出一定时期内油田的开发状况,采出程度越高说明该时期内的累计采油量越大,油田的开发效果就越好.在判断油层性质的过程中,采出程度越高小层动用状况越优则越需要控制,采出程度越低小层动用状况越差则越需要加强.

(3) 地层压力.小层地层压力的大小直接影响着油井的生产能力,地层压力越高,说明地层能量越充足.在判断油层性质的过程中,对于地层压力越高的层越需要控制,对于地层压力越低的层则越需要加强.

(4) 注水强度.注水强度是指单位厚度的日注水量.在判断油层性质的过程中,对于注水强度越高的层越需要控制,对于注水强度越低的层则越需要加强.

(5) 产液强度.产液强度是指单位厚度的日产液量.它也是评价油层生产能力的一项指标.在判断油层性质的过程中,对于产液强度越高的层则越需要控制,对于产液强度越低的层则越需要加强.

(6) 小层吸水剖面.吸水剖面是反映小层动用状况的一项重要指标.吸水比例越高,说明油层动用越好,在判断油层性质的过程中,吸水比例越高则越需要控制,吸水比例越低的层则越需要加强.

1.2层次分析法确定评价指标权重的确定

层次分析法是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法.该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法[12-13].

根据现场经验可知,影响小层动用状况的各种因素中,影响程度最大为含水率与采出程度,按照层次分析法的对比原则可知,含水率和采出程度与其他影响因素相比是极端重要的,通过对比分析可以得出影响小层动用状况的各因素的判断矩阵P.

运用层次分析法可以得到以上各影响因素的权重值为W=[0.028,0.043,0.062,0.095,0.342,0.43].

2 模糊综合评判法确定小层动用状况及划分层段

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法.该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价.它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决[14].

本文将影响小层动用状况的各因素权重通过模糊评判的方法统一到评价系数上,该评价系数可以反映小层的动用状况.各影响因素越大,则其评价系数越高,小层动用状况越好.

2.1模糊综合法基本原理

(1) 建立因素集.评判水井小层性质时,吸水剖面(xspm)、注水强度(zsqd)、采油强度(cyqd)、地层压力(dcyl)、含水率(fw)和采出程度(cccd)等影响因素即为因素集U.

U={u1,u2,…,un}.

(2) 效用函数的计算.为了消除各物理量单位上的差异,需要对各物理量的单位进行统一化处理,因此,要利用效用函数的处理方法对各物理量的单位归一化.其处理原则如下:

① 对于越大越优型物理量,其效用函数的计算公式为

② 对于越小越优型物理量,其效用函数的计算公式为

由此可得效用函数矩阵B:

B=[bij]n×m

2.2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,…,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

在判断小层动用状况过程中,综合评价系数E1越大小层动用状况越好则越需要减少注水量,E值越小则越需要提高注水量.

3 实例分析

以水井X10-1-W23为例分析,运用模糊评判方法对该水井各小层的动用状况进行评价,并对不合理的层段提出细分调整的建议.

(1) 建立因素集.确定了6个评价因素,分别为吸水剖面(xspm)、注水强度(zsqd)、采油强度(cyqd)、地层压力(dcyl)、采出程度(cccd)和含水率(fw),各个小层的影响因素数据如表1所示.

表1 水井X101W23各个影响因素数据表Table 1 Each influencing factor of well X10-1-W23

(2) 效用矩阵的计算.根据上面确定的各因素,利用效用函数式(2)～式(3)计算出各个影响因素的隶属度值(在评判小层性质时各个影响因素均属于越大越优型),如表2所示.

表2 水井X101W23各个影响因素隶属度数据表Table 2 Membership data of each influencing factor in well X10-1-W23

(3) 小层动用状况的确定.由层次分析法确定的各影响因素的权重为W=[0.028,0.043,0.062,0.095,0.342,0.43].根据模糊综合评判原理,将权重和隶属度做模糊变换,得出每个小层的综合评价系数(即E值),见表3.

表3 水井X101W23小层综合评价系数表

计算出各个小层的综合评价系数E后,以E值为横坐标,以小层含水率和采出程度为纵坐标绘制出采出程度和含水率随小层E1值变化的趋势线,如图1所示.

Fig.1 Relation curve betweenEvalue and water content and recovery degree in well X10-1-W23

从表3和图1中可以看出,随着E值的增大,水井X10-1-W23各个小层的各项影响因素综合来看有越来越大的趋势.反过来看,也可以认为该井各个小层各项影响因素越大,小层动用状况就越好,即E值也越大.由此可见,通过模糊数学中的模糊评判方法计算得到的综合评价系数可以很好的对水井小层的动用状况进行评价,也为接下来的层段细分调整奠定了基础,提供了数据参考.

4 层段细分调整

对水井进行层段细分调整前,应该判断原有层段划分是否合理,若水井原有的层段划分中存在不合理的层段,则应对该水井进行细分调整;反之,若水井原有的层段划分均比较合理,则可以暂时不对该井进行细分调整.

我们考虑层段的厚度、渗透率变异系数、E值变异系数和夹层厚度来判断原有层段划分是否合理.为此需要给这几个指标分别设定上限或下限值,其中根据现场实际情况,要求层段厚度大于等于2 m,层段间夹层厚度大于等于1.5 m,这两个指标是在程序计算前就明确的,属于硬性指标.但两个变异系数指标是视程序计算出来的数据的具体情况而定的,例如根据实际情况,我们暂定要求不合理的层段数不超过该区块总层段数的40%,则全区原有层段数为524,故不合理层段数应为209.根据这一标准,我们综合考虑E值变异系数和渗透率变异系数的重要程度(暂时认为二者同等重要,即二者的权重均为0.5),则判断原有层段划分是否合理的方法为:首先,从原有的所有层段中,筛选出层段厚度小于2 m的层段;其次,从剩下的层段中再筛选出上夹层或者下夹层厚度小于1.5 m的层段;最后,对剩下的层段按E值变异系数从小到大排序,此时,由上述我们知道全区合理层段数应为315个,则若以排序后第315个层段对应的E值渗透率变异系数值为上限,则再从这315个层段中找出渗透率变异系数的最大值,该值也为渗透率变异系数值的上限;而若以排序后第316个层段对应的E值渗透率变异系数值为上限,则再从这316个层段中找出渗透率变异系数的最大值,该值也为渗透率变异系数值的上限;以此类推,可以得到一组这样的数值,暂时称之为细分标准数组(见表4),对这组数据按其权重求和,并绘制出其变化趋势线(如图2所示),从图中可以看出,二者的和有先减小后逐渐增大的趋势,故我们选取其中和最小的点,其对应的数值即为渗透率变异系数和E值变异系数的上限值,从表4及图2中可以看出二者的上限值分别为0.73605和0.4681.

表4 细分标准数据表Table 4 Subdivided standard data

图2细分标准图
Fig.2 Subdivided standard chart

至此,判断原有层段划分是否合理的标准就确定了,分别为:层段厚度不小于2 m(即下限值为2 m),渗透率变异系数不大于0.736 05(即上限值为0.736 05),E1值变异系数为0.468 1(即上限值为0.468 1),夹层厚度不小于1.5 m(即下限值为1.5 m).

当一个层段同时满足上述四项指标时,该层段在当前开发阶段即被认为是合理的,否则则应该进行必要的细分调整,以改善开发效果.

根据上述评判标准,首先提取水井X10-1-W23各个小层相关数据(见表5),然后按原有层段划分计算各个层段上述四项指标值(见表6),将其与表4的细分标准进行对比,可以发现该水井层段划分不合理的层段,再对不合理的层段进行细分调整,重新细分调整后的各层段的指标值见表7.

从表6和表7中可以看出,层段细分调整后新层段的各项指标总体上更趋于合理化,可见对层段的细分调整是有效而且可行的.

表5 水井X101W23各小层相关数据Table 5 Related data of each layer in well X10-1-W23

表6 水井X101W23原有层段划分及各层段性质Table 6 Division of original layer and properties of each layer in well X10-1-W23

表7 水井X101W23新层段划分及各层段性质Table 7 Division of new layer and property of each layer in well X10-1-W23

5 区块细分调整情况

本项目研究区块的有效水井共111口,原有层段数524,每口井平均层段数4.721.根据前文提到的标准共有94口水井,209个层段不合理,经过层段重新划分后,将这些水井划分为523个层段(因技术上的要求,每口水井的层段数均不超过7个),每口井平均层段数4.711.

6 结 论

(1) 分析了影响小层动用状况的各个因素,根据杏十区纯油区实际地质特征最终确定本文中考虑吸水剖面、注水强度、产液强度、地层压力、采出程度和油井综合含水率等六个因素的影响.

(2) 利用层次分析法并结合现场实际经验,确定了各影响因素的权重值.

(3) 通过模糊数学中的模糊评判将各影响因素统一到综合评价系数上,以此为基础来评价水井小层动用状况.

(4) 考虑层段厚度、渗透率变异系数、E值变异系数和夹层厚度等四项指标,判断了原有层段是否合理并对存在不合理层段的水井进行了细分调整,调整后各项指标趋于合理.

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ProductionConditionEvaluationofSmallLayerofWellandAdjustmentofSegmentSubdivisionAdjustment

KongXiangyi,ZhaoChunsen,WangYuxing,JiangXiaozhi

(School of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)

Through the fuzzy judgment in fuzzy mathematics, the factors influencing the nature of the small layer are unified into the comprehensive evaluation coefficient according to their weight to evaluate the utilization of small wells. Considering the factors such as small layer thickness, interlayer permeability and interlayer thickness, the criteria for segmentation are proposed. Based on this, the original intervals of the wells are evaluated, and the suggestions for the subdivision adjustment are given to the wells with unreasonable intervals. And a quantitative method for the evaluation of the utilization of small wells and the adjustment of the segmentation is established.

small layer property; fuzzy comprehensive evaluation; segment subdivision adjustment; layer evaluation

TE 343

: A

【责任编辑:肖景魁】

2017-03-23

孔祥义(1992-),男,江苏沭阳人,东北石油大学硕士研究生.

2095-5456(2017)04-0339-06