利用无因次压力指数定性识别优势通道

郝金克

(中石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

引 言

目前中国大多数油田已进入高含水期，长期的注水开发使得储层孔隙结构发生较大的变化，储层内优势通道发育明显。优势通道的存在造成大量注入水低效或无效循环，降低注入水的利用率，严重影响水驱开发效果[1－2]。因此，如何有效地对优势通道进行识别和描述已经成为高含水期油藏开发中亟需解决的重要课题。国内常用的优势通道识别方法主要有:井间示踪剂测试方法[3]、测井方法[4]、试井方法[5]和与现代数学理论相结合的油藏工程方法[6－7]，国外则倾向于用先进的测井仪器或数值模拟方法来识别优势通道[8]，这些方法虽能从一定程度上对优势通道进行识别，但操作复杂、成本高、极大地限制了现场应用。为更好地指导油田生产实践，使用了定性识别优势通道的无因次压力指数方法，并将该方法用于胜坨油田的实际资料分析，取得了较好的效果。

1 PI决策方法

注水井井口压降曲线是指注水井关井后井口压力随时间变化的曲线。压力指数(PI)是由注水井井口压降曲线求出的用于调剖决策的重要参数，其定义为:

式中:PI为注水井的压力指数，MPa;p为随关井时间t变化的注水井井口压力，MPa;t为关井时间，min，对于中高渗油藏，通常取关井时间为90 min。

由渗流力学原理可以推导得到PI值的物理意义为[9－10]:

式中:q为关井前注水井的注入量，m3/d;μ为注入液的黏度，mPa·s;K为储层目前的渗透率，μm2;h为储层有效厚度，m;re为注水井的控制半径，m;φ为储层的孔隙度;C为综合压缩系数，MPa－1。

由式(2)可知:PI值与地层流动系数Kh/μ成反比。储层渗透率越高、厚度越大、流体黏度越小，则储层内流体的流动能力越强，吸水能力越强，PI值越小;反之，储层的吸水能力越弱。因此PI值被广泛应用于调剖堵水(调驱)决策和大孔道识别过程中[11]，但忽略了PI值的缺陷。

2 PI值的缺陷

对PI值进行仔细分析，可以发现PI值具有以下缺点:

(1)PI值无法消除储层原始泄压能力对井口压降曲线的影响，无法体现优势通道形成前后储层渗透率的动态变化。在水驱开发过程中，储层参数是逐渐变化的，然而由PI值的定义可知，PI值仅代表测试时刻储层渗流能力的强弱，无法体现出储层渗流能力的变化程度。如果PI值比较小，那么可能是储层中已经形成了优势通道，也可能是储层固有的渗流能力较强。

(2)虽然此前有很多研究者对PI值进行了改进[12－13]，但改进以后得到的修正值仍代表储层目前的渗流能力，仅能反映出该井与区块中其他井相比储层渗流能力的强弱，而不能反映出优势通道形成前后储层渗透率的动态变化。对于具有优势通道的井，若该井射开的储层原始渗透率较高，即使该井周围没有形成优势通道，利用式(1)计算出来的PI值可能同样比较低，甚至可能低于某些储层中已经形成优势通道的井的PI值，导致定性判断的错误。

3 无因次压力指数的提出

为了能够反映出优势通道形成前后储层渗透率所发生的变化，消除储层原始渗透率、有效厚度和注入量等参数对PI值的影响，提出无因次压力指数(DPI):

式中:DPI为无因次压力指数;ki为储层原始渗透率，μm2;hi为射孔厚度，m;

将式(2)代入式(3)中，可得无因次压力指数的物理意义为:

即DPI的物理意义近似为储层原始地层系数和目前地层系数之比与常数的乘积。该值越小，开发过程中注水井周围地层渗流能力增大的越多，存在优势通道的可能性越大，越需要调剖。

由式(4)可知，无因次压力指数具有以下特点。

(1)DPI与储层渗流能力的增大倍数(Kh/Kihi)成反比，消除了储层原始物性对判别结果的影响。

(2)DPI的大小与注水井关井前的工作制度等无关，因此不同井之间可以直接进行相互比较。此外，由于DPI考虑了储层物性的变化过程，如果将同一口井不同时刻的无因次压力指数进行比较，可推测出这口井优势通道的演化过程。

(3)计算简单。实际应用时，须保证同一区块内选取用来计算PI值的时间相同。

4 应用实例

胜坨油田某断块目前已处于高含水期。经过长期的注水开发，储层中已形成大量的优势通道，对该油田开发后期的剩余油挖潜造成了严重影响。为了对优势通道进行识别，近期测试了23xnb266、21x302、11n85等注水井的井口压力降落曲线(图1)，并分别计算出这3口井的压力指数值和无因次压力指数值(表1)。

图1 23xnb266、21x302和11n85井关井后的井口压降曲线

表1 23xnb266、21x302和11n85井压降分析结果

3口井的PI值大小关系为23xnb266、21x302、11n85，因此各口井附近储层渗流能力的强弱大小关 系 为 23xnb266、21x302、11n85。但 是 由 于21x302井所对应的储层原始渗透率和有效厚度远大于其他2口井，这使得21x302井的储层渗流能力本身就很强，因此根据PI值无法直接判断出这3口井是否已经形成了优势通道。

从无因次压力指数来看，这3口井无因次压力指数的大小关系为23xnb266、11n85、21x302。由于23xnb266井和11n85井的无因次压力指数都比较小，因此23xnb266井和11n85井之间存在优势通道的可能性较大，且23xnb266井优势通道发育程度高于11n85井;由于21x302井的无因次压力指数远高于23xnb266井和11n85井，因此21x302井存在优势通道的可能性较小。由此可知，在利用无因次压力指数消除了储层本身泄压能力对压降曲线的影响后，储层中优势通道的发育状况可以很明显地表现出来。

综上所述，这3个井组内优势通道发育情况的定性识别结果为:23xnb266井周围已经形成优势通道，且优势通道发育级别较高;11n85井组很可能已经形成优势通道，但级别较低;21x302井还未形成优势通道。将该结果与动态分析和干扰试井解释结果进行比较，二者完全相符，说明无因次压力指数方法可以较为准确有效地对优势通道进行识别。

5 结论

(1)PI值仅代表储层目前渗流能力的强弱，无法消除储层原始渗流能力对井口压降曲线的影响，无法考虑优势通道形成前后储层渗透率的动态变化，因此用PI值进行优势通道识别可能导致定性判断的错误。

(2)无因次压力指数是对储层渗流能力增强程度的度量，它近似为储层原始地层系数和目前地层系数之比与常数的乘积，它的大小与注水井关井前的工作制度无关。无因次压力指数越小，开发过程中注水井周围地层渗流能力增大的越多，存在优势通道的可能性越大，越需要调剖。

(3)利用本文的方法对胜坨油田的压力降落曲线进行了分析，识别结果与油田现场动态分析和生产测试结果相一致，验证了该方法的有效性。

(4)无因次压力指数方法简捷实用，能准确有效地对优势通道进行识别，对现场的优势通道识别以及综合治理工作具有重要的指导意义，具有较好的经济效益与社会效益。

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