常规稠油油藏初期产能分布规律的灰色关联分析

2011-11-09刘洪杰戴卫华

石油地质与工程 2011年2期

关键词：稠油储量灰色

刘洪杰,戴卫华,邱婷

(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452）

常规稠油油藏初期产能分布规律的灰色关联分析

刘洪杰,戴卫华,邱婷

(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452）

以渤海BZ油田为例,研究了常规稠油油藏初期产能在概率和平面上的分布规律。将影响产能分布的地质油藏因素看成灰色系统,应用灰色理论中的关联分析原理,对产能影响因素影响作用的大小进行定量分析,认为产能分布与储量流动系数、流动系数、地层系数等复合参数关系密切。研究结果对海上常规稠油油藏钻后产能重评估具有一定的指导意义。

常规稠油油藏;产能分布规律;灰色关联;储量流动系数

近年来,渤海成功开发了一批规模较大的常规稠油油田,探讨此类油田初期产能的分布规律,为后续油田的开发提供借鉴显得意义重大。在油田开发系统中,存在许多影响产能分布的因素,找出各种因素与初期产能之间的关联性,判断出影响油田初期产能分布的主要因素,可以为初期产能预测及开发调整提供决策依据。灰色关联分析方法与其他常规的因素分析法比较,它需要的样本量小,对样本分布规律要求低,而且分析结果可信度高。本文将灰色关联分析方法应用于初期产能分布规律影响因素的分析中,判断储量流动系数、流动系数、地层系数、储量丰度等各因素对初期产能分布的影响程度,以便抓住主要矛盾。

1 灰色关联分析方法概述

灰色关联分析方法是一种动态发展态势的量化描述和比较方法[1-3],它把产能看成一个灰色系统,以各影响因素的样本数据为依据,用关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序等。与传统的多因素分析法(相关、回归等)相比,它可以在数据量较少的情况下以系统的离乱时序寻找反映系统演变的规律,从而更好的确定主要影响因素。灰色关联分析一般需要以下五个步骤。

1.1 确定分析序列

在对所研究问题目标分析的基础上,确定一个因变量和多个自变量因素。设 y0={y0(k)|k=1,2,…,m}为参考序列,yi={yi(k)|k=1,2,…,m}为比较序列,式中:m为序列长度,i为比较序列个数(i=1,2,…,n)。在产能分布影响因素分析中,以初期单井产能为参考序列,储量流动系数、流动系数、地层系数等八个因素为比较序列。

1.2 初始序列的无量纲化

由于系统中各因素的物理意义不同,导致原始数据列具有不同的量纲,为保证各因素具有等极性和等权性,需要对其进行正向化和无量纲化。研究认为在开采初期,原始物性参数的绝对值对产能起决定性作用,因此采用最大值法对各数据序列进行无量纲化处理:

1.3 计算关联系数

关联系数表示第i个比较序列与参考序列在k时刻的关联程度,xi(k)与 x0(k)的关联系数为:

1.4 计算关联度和因素权重

由于关联系数数目较多,信息过于分散,为了便于比较,对关联系数求平均,得到关联度为:ri=,式中 ri为关联度 ,其值为 0～1,受参考序列、比较序列、参考点、序列长度和分辨系数的影响。

1.5 依关联度和权重系数排序

灰关联度与权重系数反映了各比较序列与参考序列的接近程度。灰关联度或权重系数越大,说明比较序列的变化趋势与参考序列的变化趋势越相似,或对参考序列的影响越大。

2 初期产能分布规律的灰色关联分析

2.1 油田概况

BZ油田位于渤海湾盆地,是渤海海域成功开发的大型新近系常规稠油油田。油田采用不规则井网注水开发,多层合采,截止目前共有常规定向油井108口,注水井35口,井距300～400m。油井初期产能(投产第一年单井平均日产油)分布范围15～140m3/d,单井平均产能42m3/d。油田目前采出程度2.2%,综合含水23.6%。

BZ油田主力产层为明化镇组油层,油藏埋深1650～1850m,油层从上至下划分为:N2mLⅠ、N2mLⅡ、N2mLⅢ、N2mLⅣ、N2mLⅤ、N2mLⅥ等 6个油组 ,主力油层为N2mLⅣ、N2mLⅤ油组。储层属于浅水三角洲沉积,发育浅水三角洲平原和浅水三角洲前缘两个亚相。孔隙度20%～40%,渗透率主要分布在(300～6000)×10-3μm2,原油密度平均0.938g/cm3,地下原油粘度50～245mPa·s,属常规温度、压力系统。

2.2 初期产能概率分布研究

将常规定向油井单井产能按从大到小排列,并计算油井井数累积频率(%)与日产油累积频率(%),绘制两指标关系曲线(图1)。从图中可以看出,开发初期,产能较高的50%的油井提供了大约78%的总产量。而其他50%的油井仅占油田产量的22%。对渤海其他常规稠油油田初期产能进行统计,研究发现也存在这一规律,即占总井数50%的产量较高的井约占全油田产量的80%。这从一个方面证实了“少井高产”理念的可行性。

图1 BZ油田油井井数累积频率与日产油累积频率渗透率关系曲线

2.3 初期产能平面分布规律

2.3.1 沉积微相与初期产能分布规律关系

沉积微相与产能分布规律有密切的关系[4-5],不同沉积微相带的储层物性不同,所控制的储量丰度分布也不一样。一般情况下,分支河道部位物性好,储量丰度较高,而决口扇、天然堤、河道间等微相带的储层物性稍差,储量丰度不高[6]。与之相应的,有利的沉积相带,单井产能高,反之则偏低。通过对比BZ油田主力层位(因产液剖面测试井较少,故取静态上kh值较大的层位为主力层位)的沉积微相与12口高产井的分布位置,发现高产井均位于分支流河道中部。

2.3.2 单因素油藏参数与初期产能分布规律关系

影响油井初期产能大小的自然因素主要是储集层物性(k)、流体性质(μo)及油层射开厚度(h)三个因素。油田范围内渗透率自东向西逐渐增大,并且沿 F18、F25、E19、D12、D23 井出现一条高渗带 ,这与储层沉积相带的分布是一致的。

从初期单井产能与渗透率关系曲线看(图2),油田初期产能有随着渗透率增大而增大的趋势,但相关性不好。出现该现象的主要原因是油田渗透率虽然存在自东向西增大的趋势,但变化幅度不大,而油层厚度、地层原油粘度却有较大变化,这导致了初期产能与渗透率较低的相关性。研究表明地层原油粘度和油层射开厚度两个单因素分布规律与初期产能分布规律一致性也较差,这说明单因素不能很好的反映BZ油田初期产能的分布规律。

2.3.3 复合因素地质油藏参数与产能分布规律关系

图2 BZ油田初期单井产能与渗透率关系曲线

复合因素参数主要考虑了地层系数、流动系数、储量丰度、储量流动系数五项。①地层系数是表征油井产油能力大小的重要参数。从统计结果看BZ油田高产井主要分布在地层系数大于100000×10-3μm2·m的区域。②流动系数表征了原油在地层中流动的难易程度。BZ油田初期产能存在三个高点和沿B32、C16、D11、E17、E7 井的高值带 ,这与流动系数的分布吻合较好,高产井主要出现在流动系数大于3000×10-3μm2·m/mPa·s的区域。③层间非均质是储层之间在岩性、物性、产状、产能等方面的差异,是评价油藏、发现产能潜力以及预测最终采收率的重要地质依据。本文采用统计学法[7]计算油田渗透率层间变异系数,主要分布在0.6～0.9之间,非均质性属中等偏强。从平台(油田自北东向南西共B、C、D、E、F五个平台)范围的油井初期产能与渗透率层间变异系数关系曲线看(图3),随着变异系数的增大,初期产能有变小趋势。④地质储量丰度反映油藏的物质基础,只有在储量丰度大的地方,才可能出现长期高产井。BZ油田高产井的位置与高丰度区位置吻合较好,高产井出现的最小储量丰度为346.65×104t/km2。⑤储量流动系数[4]为储量丰度与流度的乘积,它既反映了油藏物质基础又表征了地层流体的流动能力。统计结果表明,BZ油田初期单井产能随储量流动系数的增加而增加,相关性较好,相关系数达0.76。储量流动系数大于40000×104t×10-3μm2/(km2×mPa·s)的区域高产井富集(图4)。

2.3.4 灰色关联分析方法应用及结果分析

为了整体分析对比上述储量流动系数、流动系数、地层系数等八个因素对油田初期产能分布规律的影响程度,运用灰色关联分析理论,通过计算各种因素的关联度和因素权重大小来确定各种因素的影响程度和确定影响油田初期产能的主次要因素[8-10]。

从计算结果看(表1),储量流动系数与初期产能分布关系最密切,而渗透率对初期产能分布影响最小。这一结果表明,多因素组合参数能较好的反映BZ油田初期产能的分布规律,因此,常规稠油油田在进行钻后配产研究时,应综合考虑多因素的影响,可以应用评价井测试资料建立产能与储量流动系数回归关系式,应用回归关系式指导生产井配产。