高含水油藏水驱开发效果评价方法研究

李迎辉 (中石油冀东油田分公司陆上油田作业区，河北 唐山 063229)

孔新海 (广安职业技术学院石油工程系，四川 广安 638000)

刘道杰，王玉靖

袁学生，郑佳佳 (中石油冀东油田分公司陆上油田作业区，河北 唐山 063229)

油藏水驱开发效果评价是贯穿油田开发中的一项重要工作，事关油藏下步挖潜方向的准确性，是油藏开发调整措施能否取得预定效果的基础[1]。油藏全面进入高含水(或特高含水)阶段，描述地下油水渗流规律及开发特征极其困难，对该类油藏水驱开发效果进行评价难度更大。中国从20世纪50年代开始研究水驱开发效果，主要运用数学方法对一个或多个或几个联立的开发指标进行综合评判，主要有系统动态分析法、模糊综合评判法、灰色系统理论法、状态对比法、可采储量评价法及数值模拟评价法等[2～6]，均对油藏开发起到了较好的指导作用。然而，上述方法始终没有克服主观影响或指标之间的相关性，对评价难度较高的高含水水驱油藏开发效果评价势必不够准确。笔者应用相关性分析方法，筛选关联度较小的14个开发指标，采用主客观组合赋权法计算评价指标权重，既克服了指标之间的相关性，又削弱了决策者的主观意向，能够实现对高含水油藏开发效果全面又科学的精准评价。

1 油藏水驱开发效果评价体系建立

油藏水驱开发效果评价是一项综合性的系统工程，具有系统结构、系统组成及基本元素等属性。然而，研究系统工程的基础就是系统基本元素，这些系统基本元素彼此关联在一起，既相互依存，又相互制约；既相互激励，又相互限制。若对系统进行客观而准确地评价，必须对若干元素的数据序列进行相关性分析。笔者采用相关性分析原理，通过计算两元素序列的关联度大小[7]，评价系统元素的相关关系，关联度计算方法如下。

1.1 元素分析序列建立

将一个系统元素作为因变量因素，其他指标作为自变量因素。根据油藏评价标准及开发效果分析可知，与油藏水驱开发效果相关性较大的关键开发指标主要有24个(水驱储量控制程度、水驱储量动用程度、年注采比、地层能量保持水平、综合递减率、自然递减率、含水上升率、剩余可采储量采油速度、水驱状况、措施有效率、吨油操作成本、砂体连通率、注采连通率、注采对应率、注采井数比、产液厚度比、吸水厚度比、采油井见效比例、平面波及系数、纵向波及系数、驱油效率、吸水指数、采油指数、累积存水率)，首先将水驱储量控制程度作为因变量因素，其他23个开发指标作为自变量因素，建立如下矩阵：

(1)

采用均值化法对变量进行无量纲化，无量纲化后的因素时序序列形成如下矩阵：

(2)

1.2 元素关联系数矩阵计算

对式(2)进行时序差序列计算，得到矩阵中的最大差和最小差，变换绝对值阵后得到关联系数矩阵如下：

(3)

式中：ξ0n(N)为关联系数。关联系数ξ0n(N)是不超过1的正数，反映了因变量序列与自变量序列的关联程度。

1.3 元素关联度计算

元素间的关联度公式为：

(4)

利用相关性分析计算方法，确定关联度较小的14个关键开发指标(水驱储量控制程度、水驱储量动用程度、年注采比、地层能量保持水平、综合递减率、自然递减率、含水上升率、剩余可采储量采油速度、吨油操作成本、砂体连通率、注采连通率、采油井见效比例、驱油效率、累积存水率)作为油藏水驱开发效果评价体系的核心元素。

2 油藏水驱开发效果评价指标标准确定

为确定高含水油藏开发效果评价指标标准，笔者参考中石油相关开发效果评价标准，并结合油田实际情况[8]，统计了9个开发单元历年生产技术指标，利用统计学方法对优选的14个关键开发指标进行分类，分为好、较好、中等、差、较差等5类，结果见表1。

表1 高含水油藏水驱开发效果评价指标标准

3 油藏水驱开发效果综合评价模型

决策分析中，评价指标权重计算方法很多，应用较多的是主观赋权法和客观赋权法，它们都有其各自优势和不足。主观赋权法是依据决策者的能动性对各指标进行赋权的一种方法，如二项系数法、层次分析法、专家决策法等。客观赋权法是指在决策者无任何信息的情况下，各个目标依据特定规则对各指标进行赋权的方法，如熵权法、成分分析法、模糊赋值法、目标规划法等。利用主观赋权法对各指标进行赋值，反映了决策者的主观意向，使得最终决策或评价结果受主观影响较大；应用客观赋权法对各指标进行赋值，体现了较强的客观性，但缺乏了主观能动性的调整，势必会对最终结果造成不可避免的误差。在综合考虑上述2种方法局限性的基础上，笔者结合二者的优势，采用主客观组合赋权法计算评价指标权重，进而构建高含水油藏开发效果综合评价模型。

3.1 原始样本数据预处理

根据油藏开发指标评价标准，采用分段隶属函数对原始样本数据进行标准化，如水驱储量控制程度标准化的隶属函数为：

(5)

式中：ai1为第i个样本第1个指标的标准化样本值。

其他指标也按类似的方法进行标准化定义，各指标分段函数取值区间见表1。

3.2 组合赋权求指标权重

在样本数据较少的情况下，为避免计算偏差和降低专家打分的影响，可通过构建组合赋权模型求取评价指标的权重[9]，计算式如下：

(6)

(7)

式中：aij为第i个样本第j个指标标准化的样本值；xj为第j个指标的权重；Xi为第i个样本标准化之后的均值；bj为第j个指标权重；m为样本数量；n为指标数量。

在该组合赋权模型中，目标函数式前半部分表示为客观样本评价误差，后半部分表示为主观评价误差[9]。通过该模型计算评价指标权重(见表2)，可以有效减少因样本数据少而带来的客观评估误差以及主观依赖性，同时为了平衡专家评估值对采用层次分析法得出的权重的影响，后者乘以样本个数。

表2 高含水油藏水驱开发效果评价指标权重

表3 高含水油藏水驱开发效果等级分类标准

3.3 开发效果综合评价模型

利用组合赋权模型求取14个开发指标权重后，利用如下模型对油藏进行综合评价。

(i=1,2,…,m)

(8)

式中：Yi为油藏综合评价得分。

利用式(7)模型计算高含水油藏综合得分范围为[0,100],得到评价油藏开发效果好坏的四类得分量化范围，并提出下步开发建议[3]，具体见表3。

4 矿场应用

以LZ油藏L28-1油藏为例，对油藏进行水驱开发效果进行综合评价，计算得分仅为29.2分，由表3可知油藏评价为3类，下步需针对该油藏实施“2+3”采油方式进行综合治理。利用示踪剂监测及动态分析结果可知，该油藏存在水驱优势渗流通道，注入水因大量无效循环导致油藏开发效果逐渐变差，利用数值模拟结果可知，优势渗流通道周围剩余油饱和度较高，具有封堵高渗通道、扩大波及体积提高采收率的潜力。

因此，2014年6月对油藏中心3口注水井(L28-3井、L28-4井、L28-11井)实施深部调驱(设计注入调驱剂0.1PV，施工周期1年)，调驱3个月后，周围一线对应油井7口，见效6口，油藏日产油由调驱前10.3t上升至29.7t，含水率从93.2%下降至78.6%，注水井井口压力由调驱前的12.6MPa增加至16.8MPa，增加了4.2MPa，表明注入的调驱剂有效封堵了优势渗流通道，扩大了水驱波及体积，油藏开发效果整体向好。截至2016年7月(调驱完成注入2年)，油藏见效油井为5口，日产油为17.2t，含水率升高至86.3%，平均单井累计增油1800t，总体评价调驱开发投入产出比为1:1.93，取得了较好的开发效果和经济效益。

2016年10月，利用该文方法对该油藏再次进行开发效果综合评价，计算油藏综合得分为47.3分，综合考虑目前油价等因素，建议油藏维持现状开发，择机进行二次深部调驱作业。

5 结论

1)通过筛选与高含水油藏水驱效果相关性较大的24个关键开发指标，利用相关性分析方法确定了14个开发指标作为水驱开发效果的评价体系，并确定了不同开发指标的评价标准。

2)采用主客观组合赋权法计算评价指标权重，建立高含水油藏开发效果综合评价模型，即克服了主观决策者的影响，又避免了纯粹客观赋值的较大偏差，能够更准确反映油藏真实开发水平。

3)实例应用结果表明，利用评价分类结果给出的下步开发调整建议，能够及时扭转油藏开发形势，改善油藏开发效果，可为高含水油藏开发规划提供科学依据。

[参考文献]

[1]苑保国. 水驱油田特高含水期开发效果评价体系[J]. 大庆石油地质与开发,2009,28(2):53～57.

[2]管错, 石成方,王继强,等. 特高含水期厚油层动用状况及注水无效循环对开发效果影响分析 [J].长江大学学报(自科版), 2016, 13(14): 54～58．

[3]丁芊芊. 喇萨杏油田典型区块水驱开发效果评价方法研究[D]. 大庆：大庆石油学院,2009.

[4]雷占祥,陈月明,徐耀东. 应用模糊层次评判法进行油藏调剖适宜度综合评价[J]. 大庆石油地质与开发,2007,26(3):82～86.

[5]吴杰,熊自春,杨光伟,等. 基于水驱特征曲线的油田开发效果评价[J].长江大学学报(自科版), 2013, 10(26): 137～139.

[6]李亚玲,常永平,高颜博. 姬塬油田长4+5油藏改善水驱开发效果评价研究[J].长江大学学报(自科版), 2015, 12(29): 71～74.

[7]赵智勇,刘道杰,蒋华,等. 动态监测指标在预判区块开发中的应用研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版),2009,31(1):116～120.

[8]姜君. 基于熵权与变异系数组合赋权法的模糊综合评价模型[D]. 北京：首都师范大学,2011.

[9]李志,翁克瑞,杨娟. 基于组合赋权的难采储量模糊分类[J]. 数学的实践与认识,2013,43(12):66～69.