水驱多层砂岩油田注采关系定量评价方法研究

郭军辉 （中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

水驱多层砂岩油田注采关系定量评价方法研究

郭军辉 （中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

针对喇萨杏油田油层多、非均质性严重、开发时间长、层系井网复杂的特点，以精细地质研究成果和渗流理论为基础，首先提出了一套油水井注采关系的自动划分方法，实现了多套层系不同开发阶段油水井注采关系划分的自动化；其次研究形成了改进的水驱控制程度统计方法，并提出了水驱控制程度构成的概念，最终形成了水驱砂岩油田注采关系的自动评价技术。提出的方法具有操作简便、实用、效率高的优点，可广泛应用于水驱砂岩油田的注采关系评价和油层动用状况研究。通过喇萨杏油田11个水驱区块的应用，水驱控制程度统计精度达到98.6%，极好地满足了油田需要。

砂岩油田；注采关系；水驱控制程度；动用状况；水驱

目前，喇萨杏油田已进入“双特高”开发阶段，剩余油分布高度分散，识别难度大，各类油层动用状况各不相同，各套层系井网相互交错，油水井注采关系复杂。从成因上讲，地质条件是形成剩余油的客观因素，而开发因素是形成剩余油的主观因素，井网控制不住、注采不完善等注水波及不到的区域易形成剩余油富集，致使油层动用程度低。研究分析井组的注水连通状况及油层的水驱控制程度，是进行油田开发动态和油层动用状况分析的基础。笔者立足于目前的水驱多层砂岩油田，针对喇萨杏油田油层多、非均质性严重、开发时间长、层系井网复杂的特点，考虑地质和开发两个方面的因素，以油藏渗流理论为基础，研究提出了考虑多种因素、适用于多套井网的注采关系评价技术。

1 油水井注采关系的划分

油水井注采关系划分是油田开发动态分析的基础。传统的油水井注采关系的确定多是在经过对动静态、测试、试井、井网形式等资料综合分析的基础上手工绘制给出的［1，2］。这种方法繁琐、费时，且受研究人员的个人因素影响较大。油水井注采关系划分的另外一种方法，是通过流线数值模拟来确定。美国斯坦福大学研究提出的3DSL方法是一种快速的流线数值模拟方法［3～6］，该技术可直接显示注水井与采油井间的注采关系，并快速给出泄油体积、油井分配因子、含油饱和度等信息。这种方法理论性虽强，但对模型要求高、计算费时，不易进行大规模推广。

通过对传统的油水井注采关系划分的动态分析方法和最新的3DSL方法的研究发现，注采关系划分主要与油水井的距离、井位的空间分布、油层的非均质性等有关，且各注采关系大多不相交（流线特性）。因此，本文提出了一种油水井注采关系的快速划分方法，从而为油田动用状况的分析提供了研究基础［7］。该方法的操作步骤如下：

步骤2 以采油井为中心，在一定范围内搜索与采油井有关的注水井，形成初始的油水井注采关系。

步骤3 根据油水井间的距离、井位的空间分布、油层非均质性等对各油水井间的注采关系进行综合评价，按评价结果删除相交的注采关系。

步骤4 人机交互，对计算形成的油水井注采关系进行必要的修正，得到最终的油水井注采关系成果。

上述方法在进行油水井注采关系划分时考虑了油层非均质性、油水井空间分布等静态信息，同时考虑了射补孔、生产情况等动态信息，最大限度地保留油藏动态分析的特性，同时又方便计算机的实现；人机交互还可以对计算机识别不清的注采关系进行人工修改，保证了注采关系划分的质量。同时，在油水井注采关系的划分过程中，还考虑了油水井措施、沉积微相、断层遮挡等因素的影响。

1）油水井措施 油水井措施是直接影响油水井注采关系划分结果的主要因素之一。在进行射孔层位筛选时，首先应该考虑油水井的措施：对于补孔层位，补孔以后注采关系划分时应考虑该层位；对于堵水层位，堵水之后注采关系划分时应剔除该井段。

2）沉积微相 在进行注采关系划分时，如果油水井连线上尖灭区的比例达到一定程度时，即认为该油水井间不能形成有效注水，可以删除该注采关系。另外，当2条注采关系相交时，非均质性强，或者是沉积微相发育不好的油水井间连通的可能性较低。

3）断层遮挡 断层遮挡对注采关系的影响主要是考虑断层对注入水的封堵性，对于油水井连线与断层相交的情况，可不考虑该注采关系。

2 水驱控制程度统计

水驱控制程度是油田开发中的一项重要参数，是指现有井网条件下与注水井连通的采油井射开有效厚度与井组内采油井射开总有效厚度之比值［8］，它在一定程度上反映了注入水在油层中的宏观波及状况。主要受油藏或断块的复杂程度、储层的非均质性、注采井网完善程度的综合影响，是进行油藏动用状况评价的主要指标之一。

由于我国公共交通行业的蓬勃发展，公路大中修养护工程逐渐引起大众广泛关注，通过不断提升我国大中修养护水平，能够更好的延长公路使用时间，降低道路交通事故的发生次数与概率。目前我国公路大中修养护过程之中，仍然存在很多问题需要解决，本文主要研究公路大中修工程养护要点。

在油田注水开发中，目前应用较多的是根据油层连通状况来确定当前的水驱控制程度目标值，但由于油层厚度连通百分数随着油田打井的增多，而变化较大，故其误差也较大，因此水驱控制程度的确定较为困难。一般多用以下方法进行简单测算：

式中，Ew为水驱控制程度，%；h为与注水井连通的采油井射开有效厚度，m；Ho为井组内采油井射开总有效厚度，m。

对于连通性好的油砂体，油水连通程度高，注水波及区域大。而对于体积小而分散性大的小油砂体油藏，注入水很难起到较大面积的波及作用。另一方面，对于相同地质条件下，选择正确的注水方式、合理的井网密度、合理的注采强度等，也能提高水驱控制程度。因此，油藏地质条件和人为控制因素均是影响水驱控制程度大小的重要因素。通常在进行水驱控制程度计算机统计时，多以采油井为中心分东、西、南、北4个方向进行。当2个注采关系间夹角很小，且位于2个象限时会引起统计误差，致使一向受效井被误判为二向或多向受效井。如图1中的Prod1井和Prod2井为二向受效，但按传统方法统计则为多向受效。

针对上述问题，提出如下以临界角为依据的水驱控制程度统计方法：

1）计算采油井周围所有连通注水井与x正方向的夹角，并对其进行排序。

图1 喇萨杏油田某单元局部注采关系

2）从角度最小的连通关系开始统计，如果第n个与第n＋1个连通关系间的夹角大于临界角（90°），则从第n＋1个连通关系开始统计；如果所有的连通关系间的夹角都小于临界角，且连通关系个数大于1，则为多向连通。

3）从第n＋1个连通关系开始，计受效方向数为1；当第m（m＞n＋1）个与第n＋1个连通关系间的夹角大于临界角时，连通方向计为2；以此类推，直到包含所有连通关系。

4）搜索完毕，统计注采关系连通的方向个数。

3 水驱控制程度构成

水驱控制程度是反映水驱开发油田地质储量控制程度的主要指标之一。但是，仅统计油井的受效方向并不能全面反映油田的水驱开发效果，尤其是当2个区块或井组水驱控制程度接近时不能进行有效的评价。为此，提出了水驱控制程度构成的概念，以按井网类型的水驱控制程度构成为例，其概念为：与采油井连通的各套井网注水井射开有效厚度之和与井组内与采油井连通的注水井射开总有效厚度之比。用公式表示为：

式中，为水驱控制程度构成，%；hw为与采油井连通的各套井网注水井射开有效厚度之和，m；Hw为与采油井连通的注水井射开总有效厚度，m。

按照对应的采油井的受效方向数，水驱控制程度构成也分为一向、二向及多向受效3类。需要指出的是，由于一口注水井可能给多口采油井注水，统计过程中注水井的厚度可能需要累加多次。具体的统计方法为：①统计各采油井的受效方向数；②分类统计与采油井连通的注水井的射开有效厚度；③统计与采油井连通的注水井射开总有效厚度，并计算分类的水驱控制程度构成。

4 应用效果分析

以上述注采关系定量评价方法为基础，编制了相应的软件，实现了计算方法的系统化和自动化。截止目前，共进行了11个区块、4500口井的注采关系定量评价。从典型区块7个单元水驱控制程度统计结果与传统人工方法的对比来看（表1，新方法指注采关系定量评价方法），误差井数占总井数的1.42%，能够满足油田生产的需求。

表1 受效井数及误差对比

从实际应用效果来看，笔者提出的注采关系定量评价方法能够较好地满足特高含水期油田开发动态和油层动用状况分析的需要。图2是用本文所述方法分析得到的喇萨杏油田某区块2个单元的注采关系划分成果。该区块以反九点面积井网为主，油水井数比高达2.1，虽然经过2次加密调整，但各类砂体仍存在注采不完善区域，即存在补孔潜力。预计全部补开后水驱控制程度可提高7个百分点，多向连通比例可增加近20个百分点。

同时，笔者提出的方法还能够精细给出水驱控制程度统计结果。表2、3是喇萨杏油田某区块的水驱控制程度统计结果。从按厚度统计的结果看，大于1m的厚层水驱控制程度最高，为90.5%；但多向受效比例偏低，仅为23.9%。从不同沉积微相油层的水驱控制程度统计结果也可得出类似结论，即表外储层连通关系较差；河道砂、主体席状砂、非主体席状砂注采关系相对较完善；另外，河道砂多向受效比例仅为25.0%，一向受效比例则达到了45.1%，因此提高厚层（河道砂）多向受效程度是今后水驱挖潜的方向之一

图2 喇萨杏油田2个单元注采关系划分成果

表2 喇萨杏油田某区块水驱控制程度统计（按厚度）

表3 喇萨杏油田某区块水驱控制程度统计（按沉积微相）

5 结 论

1）提出了一种快速的油水井注采关系划分方法，考虑了油层非均质性、油水井空间分布、沉积微相、断层遮挡等静态信息和射孔、补孔、生产情况等动态信息，最大限度地保留油藏动态分析的特性，且具有操作简便、实用、效率高的优点。

2）改进的水驱控制程度方法克服了传统方法的缺点，统计结果精度达到98.6%；水驱控制程度构成比例的统计可以提供不同井网类型、不同沉积微相油水井间的注采完善情况，能够较好地满足水驱油田精细挖潜的需要。

3）提出的方法较好地解决了注水开发油田油水井注采关系自动评价、井网完善程度分析、水驱控制程度统计等问题，对高含水期油田动用状况分析及分层改造措施的制定具有一定的指导作用。

［1］杨昱杰，曲艳玲，刘蕊.水驱砂岩油田小层注采关系分析方法和应用效果［J］.科技导报，2008，26（7）：30～33.

［2］沈长志，李和全，杨俊华.注采动态连通关系的确定方法［J］.大庆石油地质与开发，1994，13（2）：42～45.

［3］Marco R T.Streamline Simulation［A］.6th International Forum on Reservoir Simulation［C］.Germany：2001－09－03～07.

［4］Marco R T.Streamline Simulation［A］.7th International Forum on Reservoir Simulation［C］.Germany：2003－06－23～27.

［5］金佩强.应用流线模拟方法提高注水井的注水效率［J］.国外油田工程，2007，23（3）：17～19.

［6］侯建锋，姜瑞忠，王海江，等.定量表征单砂体注采关系的流线方法［J］.油气地质与采收率，2007，14（3）：97～100.

［7］Du Q L，Zhu L H，Guo J H，etal.A quick－and－novel method in evaluating the producing performance of single－layer in the multilayered sandstone oilfield［J］.SPE131482，2010.

［8］SY／T 6219－1996，油田开发水平分级［S］.

［编辑］ 萧 雨

132 Evaluation of Injection－production Relation of Multilayer Sandstone Oilfields

GUO Jun－hui

（Authors Address：Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Daqing Oilfield Company Ltd，CNPC，Daqing163712，Heilongjiang，China）

In consideration of the characteristics of multi－layers，serious heterogeneity，long time of development and complex well pattern，based on fine geologic research result and the percolation theory，a set of methods were proposed for automatically dividing the injection－production relation，and automatic division of the injection－production relation of different stratum series at different development stages was realized.An improved waterflooding controlled statistic method was created，and a concept of waterflooding control level was proposed，by which an automatic evaluating technique for waterflooded sandstone oilfield was established.The method is easy operation，practical and high efficiency and it can be deployed widely for evaluating the injection－production relation and the reservoir performance of waterflooded sandstone oilfields.It is used in 11waterflooded blocks of Lasaxing Oilfield with the accuracy of waterflooding controlled level of 98.6%.It could satisfy the field requirements.

sandstone field；injection－production relation；controlling level of waterflooding；producing performance；waterflooding

book=65,ebook=65

TE357.6

A

1000－9752（2012）07－0132－04

2012－02－12

国家科技重大专项（2011ZX05010－002）。

郭军辉（1981－），男，2006年大庆石油学院毕业，硕士，工程师，现主要从事油藏工程和剩余油研究工作。