底水油藏水平井含水上升规律影响因素研究—以临盘油田某底水油藏水平井为例

康博韬，肖 鹏，孙依依

（1.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；3.中国海洋石油国际有限公司，北京 100027）

底水油藏开发过程中，水平井以其生产井段长、泄油面积大和井底压降小等优势，得到了国内外油田的广泛应用[1，2]。虽然水平井的开发方式大大改善了底水油藏的开发状况，但由于该类油藏具有非均质性严重、底水活跃、地层原油黏度高等特点，导致油藏开发面临的一个主要的技术困难就是如何防止底水突进造成水淹[3-5]。在目前已有的研究中，底水油藏水平井含水上升规律影响因素主要有：地质因素（油层厚度、平面非均质性、水体大小、水侵指数、夹层、油水黏度比、纵横渗透率比等）；开发因素（采油速度、水平井位置、生产压差、井网井距、布井处油层厚度、水平段长度、距顶位置等）两个方面[6-8]。但对这两类因素的影响程度大小问题，目前普遍使用的油藏工程分析、数值模拟分析等方法存在工作量大、耗时长、不够精确以及结论不能量化等缺点[9-12]。针对上述问题，本文运用改进的灰色关联度模型和数值模拟技术，量化分析各因素影响程度，为底水油藏水平井含水上升规律的预测、水平井的调整治理以及后期剩余油挖潜对策等提供技术指导。

1 区块概况

本文研究的区块为临盘油田的临2、临25-1 和盘40 三个断块，都属于典型的底水油藏。大芦家馆二段位于临盘油田大芦家构造的北部，包括临2 和临25-1 两个自然断块，含油面积1.76 km2，主力油层埋深1 387 m～1 456 m。盘40 断块位于临盘油田西南部，目前主要含油层系为馆三7 段，含油面积3.93 km2，有效厚度6.9 m，气顶面积0.34 km2。

自1996 年9 月以来该区块投产73 口水平井，截至目前，平均单井累产1.7×104t，平均产油量4.56 t/a，综合含水94.34 %。受油藏特征及开发方式的影响，水平井见水较早，见水后含水上升快，后期调整难度较大。针对这一问题，本文在目标区范围内选取30 口典型水平井作为研究对象，重点分析底水油藏水平井含水上升主控因素，为现场调整提供技术支持。

2 含水上升主控因素分析

2.1 灰色关联度模型

灰色关联度分析的目的是量化系统中各因素之间的主要关系，找出影响目标值的重要因素。灰色关联度分析其意义是在系统发展过程中，如果两个因素变化的态势是趋于一致的，即同步变化程度较高，则可以认为两者的关联程度较大；反之，则两者关联度较小[13-16]。

2.1.1 标准化 由于系统中各因素数列的数据，因计算单位不同不便于比较，或在比较时难得到正确结论。因此在进行灰色关联度分析时，一般都需要进行标准化数据处理。

参考数列：

比较数列：

无量纲化：

标准化数据之后，对数据处理得到对应差数列表，内容包括：参考数列值差（绝对值）、最大值、最小值、ζ分辨系数0＜ζ＜1。

2.1.2 关联系数ζi（k）计算 所谓关联程度，实质上是曲线间几何形状的差别程度。应用关联度模型计算比较数列Xi上各点k 与参照数列X0参照点的关联系数，最后求各系数的平均值即Xi与X0的关联度ri。

关联系数：

2.1.3 关联度比较 因为关联度系数是比较数列与参考数列在不同时刻（即曲线中的各点）的关联度数值，有必要将平均值，作为比较数列与参照数列间关联度的数量表示。各关联度的平均值越大，关联程度就越高。

关联度：

2.2 主控因素分析

从油田的地质资料、钻完井资料和开采资料等，整理分析了30 口水平井的产量动态、含水率动态，以及各影响因素数据（见表1）。在水淹模式划分的基础上，单井定性分析了各水淹模式下的含水上升特征的影响因素，通过控制变量法进行井间定量对比分析，确定影响因素的作用规律。结合已有资料的基础上，最终确定了影响水平井含水率上升规律的五类主要影响因素：水平井射孔长度、夹层类型（有无）、避水高度、水体厚比、油层厚度。

运用灰色关联度模型进行数据分析。模型中以“含水80 %时累产油量”为X0（参照数列），“夹层类型”为X1，“避水高度”为X2，“水体厚比”为X3，“射孔长度”为X4，“油层厚度”为X5。对各因素数列进行标准化，即把各井的因素数值除以临2 平23 井的因素数值，最终得到各因素标准化数值。

表1 各影响因素数列统计表

图1 影响因素关联度排序

根据水平井含水80 %时的累产油量为参考数列，影响因素为比较数列，进行关联度分析，最终得到影响水平井含水上升规律因素的主次顺序为：避水高度、夹层类型、油层厚度、水体厚比、射孔长度（见图1）。由图1 可见，避水高度对水平井含水率上升影响最大。射孔长度对水平井的含水率上升影响最小。因此，在后期采用水平井进行剩余油挖潜时，应首先考虑水平井的避水高度等因素。

3 数值模拟验证

进一步研究验证各因素对水平井含水变化的影响规律，本文选取临盘油田某底水油藏，基于该油藏实际参数建立数值模型，并采用Carter-Tracy 水体模拟底水，模型参数（见表2）。

表2 理论数值模型基本参数

3.1 避水高度影响分析

避水高度是指最低射孔段到油水界面的距离。在无夹层、油层厚度25 m、水体厚比0.5、射孔长度160 m的前提下，分别模拟研究了不同避水高度的情况（见图2）。结果表明，避水高度对含水率上升曲线具有最显著的影响，尤其当避水高度小于8 m 时会导致暴性水淹；随着避水高度的增加，含水率上升速度变小，含水率达到80 %时的累产油量也随之增加；当避水高度不断增加时，以含水率达到80 %时的累产油量为参考分析，其对含水率上升曲线的影响显著性先增大后减小。

3.2 夹层范围影响分析

在避水高度15 m、油层厚度25 m、水体厚比0.5、射孔长度160 m 的前提下，模拟研究有无夹层，以及不同夹层范围的影响（见图3）。结果表明，由于夹层的存在可以有效阻止底水水侵；随着夹层范围的增加，含水上升速度逐渐减小；随着夹层范围的不断增大，以含水率达到80 %时的累产油量为参考分析，其对含水率上升速度影响程度逐渐增大。

3.3 油层厚度影响分析

在无夹层、避水高度15 m、水体厚比0.5、射孔长度160 m 的前提下，分别模拟研究了不同油层厚度的情况（见图4）。结果表明，油层厚度在一定程度上是可以减缓含水率的上升，并且随着油层厚度的增加，水平井的含水率上升速度减慢；以含水率达到80 %时的累产油量为参考，随着油层厚度增大，其对含水率上升速度的影响程度逐渐增大，但在模拟变化范围内并较之前两项，其影响显著性相对较小。

3.4 水体厚比影响分析

水体厚比是指底水油藏的水体厚度与整个储层厚度之比，反映了水体能量的大小。在无夹层、避水高度15 m、油层厚度25 m、射孔长度160 m 的前提下，模拟研究了水体厚比为0.3～0.8 的范围（见图5）。结果表明，随着水体厚比的减小，水平井的含水率上升速度减小；以含水率达到80 %时的累产油量为参考，随着水体厚比的减小，其对含水率的影响程度逐渐增大；在模拟变化范围内，较之前三类因素，其影响显著性相对较小。

图2 不同避水高度影响分析

图3 不同夹层范围影响分析

图4 不同油层厚度影响分析

图5 不同水体厚比影响分析

图6 不同射孔长度影响分析

3.5 射孔长度影响分析

在无夹层、避水高度15 m、油层厚度25 m、水体厚比0.5 的前提下，模拟研究了不同水平段长度的影响（见图6）。结果表明，随着水平段射孔长度的增加，水平井的含水率上升速度逐渐减小；以含水率达到80 %时的累产油量为参考量分析，其对含水率的影响程度逐渐增大；在模拟的五类因素中，其对含水率上升速度的影响显著性最小。

4 结论

（1）底水油藏水平井含水上升规律主要受到避水高度、夹层类型、油层厚度以及水体厚比等因素的影响。

（2）不同影响因素对于底水油藏水平井含水上升的影响程度不同，其中避水高度影响最为明显，油田现场需根据各井实际情况有针对性的进行调整。

（3）本文研究以典型油田大量实际生产数据为基础，结合数值模拟手段形成规律性认识，现场可操作性和适用性强，对同类油田具有很好的指导意义和借鉴价值。