塔河油田缝洞型油藏含水变化预测模型研究

2015-07-02龙喜彬

石油地质与工程 2015年5期

关键词：缝洞塔河水驱

罗娟，吴锋，龙喜彬

(1.中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 831011；2.西南石油大学)

塔河油田缝洞型油藏含水变化预测模型研究

罗娟1，吴锋2，龙喜彬1

(1.中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 831011；2.西南石油大学)

塔河油田具有大规模缝洞发育的油藏，缝洞规模大，油藏内部油水流动已远远超出渗流范畴，油水流动分配不易出现规律性变化，因此其油井产出油水关系变化复杂，其极易受到外界因素的影响，利用聚类分析法对受多因素影响的水驱特征曲线进行分类；影响含水变化的因素很多，采用因次分析方法对多个因素提取主因子，然后利用主因子对累计产水进行回归分析，得出预测模型。预测结果表明该方法建立的预测模型能较好地对生产数据进行预测分析。

塔河油田；缝洞型油藏；聚类分析法；水驱特征曲线；含水预测模型

塔河油田奥陶系油藏经过了14年的勘探开发历程，目前已发展成为年产量735万吨的大型海相碳酸盐岩油田。该油田缝洞体在纵横向上发育极不规则，空间展布极其复杂[1-4]，油藏油水关系复杂，受不同缝洞单元的控制，局部存在封存水，同时存在底部活跃的大底水[5]。目前适合这种类型油藏的油藏工程方法较为缺乏,对其含水率变化规律的研究较少，并且以前的研究都要确定溶洞体积、裂缝长度、油层厚度、泄油半径等参数[6-7]，这些参数对于缝洞型油藏难以准确确定，给计算带来了困难。

本文利用聚类分析法对所有受多因素影响的水驱特征曲线进行分类，采用因次分析方法对多个因素提取主因子，然后利用主因子对累计产水进行回归分析，得出含水预测模型。

1 缝洞型油藏典型单元水驱曲线特征

1.1 影响因素

砂岩油藏的水驱曲线一般在含水25%～40%后出现有代表性的直线段，如果没有大规模的全油田性调整措施，直线总是稳定的。利用此直线来预测油田的含水变化，结果较为可靠。裂缝性油藏则不同，驱替曲线的直线段对开发措施反应极为敏感，直线斜率极易随开发措施改变。

对塔河缝洞性油藏水驱曲线进行分析，同样可以看到曲线也是有多段直线段构成。改变采油速度、新井投产、注水井数变化、关闭含水井、新增含水井、注水量变化等情况均会引起水驱曲线直线段的转折。

1.2 特征分类

在利用传统水驱曲线对塔河典型单元进行分析的过程中发现，不同单元直线段的转折变化呈现出不同的特征，利用甲型水驱曲线回归出所有的单元，所有直线的斜率与截距，每个单元直线段斜率的变化反映了其水驱曲线特征的变化过程，因此利用数学方法提取斜率变化特征(表1)，然后利用聚类分析法对所有的水驱特征曲线进行分类。

聚类分析是研究分类的一种多元统计方法，其直接比较各事物之间的性质，将性质相近的归为一类，将性质差别较大的归入不同的类的分析技术。

聚类分析树状图表明，典型单元之间的聚合距离分为3个大类较为恰当，按3大类分类结果如图1～图3所示。

图1 1类典型单元(AD11)水驱曲线

表1 部分典型单元水驱曲线斜率变化特征提取参数

图2 2类典型单元(S48)水驱曲线

图3 3类典型单元(S74)水驱曲线

从典型单元曲线特征可以看出，1类水驱曲线虽然可以细分为很多直线段，但是直线段的斜率变化不大；2类水驱曲线直线段斜率变化大，而且其斜率变化有增加也有减小，能明显看出分段及阶段性；3类水驱曲线与1类曲线仅从曲线特征来看很相似，主要不同在3类单元直线延伸段，在直线段之前有很长一段曲线过度，其斜率越来越小。

从前面的影响因素分析可以知道，影响单元水驱曲线变化的因素很多，因此采用相关系数分析法，将可量化的因素进行相关性分析，对每类水驱曲线选择典型单元进行分析，其结果如表2至表4所示。

从3类水驱曲线的相关性可以看出，1类曲线主要影响因素为累产油、开油井数及采油速度；2类曲线主要影响因素为累注水、累产油、开油井数及注水井数；3类曲线主要影响因素为累产油、累注水及注水井数。

表2 1类水驱曲线典型单元S70相关系数

表3 2类水驱曲线典型单元S48相关系数

表4 3类水驱曲线典型单元S74相关系数

2 模型研究

从前面分析可以看出，影响含水变化的因素很多，并且多个因素与累产水之间相关性都大于0.5，属于强相关，因此不能只选择其中某个因素对其进行回归分析，需要采用因子分析方法对多个因素提取主因子，然后利用主因子对累计产水进行回归分析。

2.1 影响因素指标标准化研究

各个因素之间由于单位及数量级的差异，不便于直接进行分析，因此需要对各因素进行标准化。最常见的标准化方法就是Z标准化，标准化前后曲线的变化特征没有改变，所以利用标准化后的数据能反映原始数据变化规律。

2.2 主因素提取方法

该方法又叫因子分析法。因子分析中假定每个原始变量由两部分组成：共同因子和唯一因子。共同因子是各个原始变量所共有的因子，解释变量之间的相关关系；唯一因子是每个原始变量所特有的因子，表示该变量不能被共同因子解释的部分。原始变量与因子分析时抽出的共同因子的相关关系用因子负荷(载荷)表示。

Zj=aj1F1+aj2F2+aj3F3+……+ajmFm+Uj

j=1,2,3…,n，n为原始变量总数。

利用因子分析方法对典型单元S48进行了因子分析，其结果如表5、表6所示，从而可以得出下式：

表5 S48单元因子分析主成分关联矩阵

表6 S48单元因子分析主成分系数矩阵

(1)

(2)

从因子分析结果可以看出，在五个主要因素中可以提起两个特征值大于1的因素，并且其累计方差达87.995%，也即是提取的两个因子F1，F2包含了原来5个因子总共87.995%的信息，完全达到分析要求。从成分矩阵可以看出，主因子F1与所有因素具有强相关性，相关低一点的采油速度和开油井数两个因素通过因子F2得到进一步的补充。通过系数矩阵，可以获得5个因素与因子F1、F2之间的关系，由此可以利用F1、F2与累计产水进行回归分析。

2.3 回归拟合模型

利用因子分析的结果，计算每月数据的F1，F2，然后同累计产水进行回归分析，结果如表8及图4所示，拟合关系式为：。

(3)

表8 S48典型单元回归拟合结果

图4 S48典型单元回归拟合结果

从拟合结果表及结果图可以看出，相关系数达到0.9923，累产水也落在了由因子F1、F2构成的曲面上，用该回归关系对2010年12月至2011年12月的生产数据进行预测，预测结果表明平均误差在3.39%，说明该公式能较好地对生产数据进行预测分析。

3 结束语

塔河缝洞型油藏缝洞发育随机性强，缝洞规模大，油藏内部油水流动已远远超出渗流范畴，油水流动分配不易出现规律性变化，油水关系变化复杂，其极易受到外界因素的影响。对于塔河油田来说，改变采油速度、新井投产、注水井数变化、关闭含水井、新增含水井、注水量变化等情况均会引起水驱曲线直线段的转折变化。可以利用聚类分析法对所有受多因素影响的水驱特征曲线进行分类。采用相关系数分析法，将可量化的因素进行相关性分析，采用因次分析方法对多个因素提取主因子，然后利用主因子对累计产水进行回归分析，可得出预测模型。该方法建立的预测模型性能较好地对生产数据进行预测分析。

[1] 张希明.新疆塔河油田下奥陶统碳酸盐岩缝洞型油气藏特征[J].石油勘探与开发, 2001, 28(5): 17-21.

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[3] 任玉林,李江龙,黄孝特.塔河油田碳酸盐岩油藏开发技术政策研究[J].油气地质与采收率, 2004, 11(5): 57-59.

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编辑：李金华

1673-8217(2015)05-0087-04

2015-03-22

罗娟，工程师，硕士，1978年生，2007年毕业于西南石油大学油气田开发工程，现从事碳酸盐岩油藏工程研究工作。