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注水井层段合理注水量计算方法研究

2016-09-28刘莹莹单高军

关键词:层段关联系数水驱

刘莹莹 单高军

(1. 大庆油田有限责任公司第三采油厂第三油矿, 黑龙江 大庆 163001;2. 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163001)



注水井层段合理注水量计算方法研究

刘莹莹1单高军2

(1. 大庆油田有限责任公司第三采油厂第三油矿, 黑龙江 大庆 163001;2. 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163001)

大庆长垣油田近几年注水井层段细分力度加大,平均单井层段数在5段以上,层段间油层性质差异大,层段注水量的确定成为难题。以水驱精细挖潜示范区为研究对象,利用灰色关联及聚类分析研究了层段注水量与影响因素的相关性,利用多元回归建立了层段注水量与主要影响因素之间的函数关系,提出更为简便合理的层段注水量计算方法。

注水井; 层段注水量; 注水效率; 灰色关联; 多元回归

特高含水期是水驱开发的重要阶段,20%的可采储量在这一阶段采出。随着优质储量逐年转移到三次采油阶段,可采储量水平逐渐下降,剩余油分布区变得零乱分散,水驱开发控含水和控递减的难度加大。传统的注水量优化研究往往针对整个油田或区块进行分析,相关理论较成熟[1-5]。具体针对井组和层段的注水量优化研究理论尚不完善,国内外学者在这方面的研究非常有限。Heffer等人将kalman滤波技术引入到注水效果判断中,建立了用于判断油水井间关联性的kalman滤波初始模型,通过模型计算绘出油水井关联系数随时间的变化曲线,由注水量与产液量的关联系数判断注水是否见效[6]。Alejandro等人通过岭回归法降低了多元线性回归中的参数估计误差,得出了相对准确的回归系数,对利用多元线性回归系数解释油水井间关联程度具有重要意义[7]。尹洪军等人采用灰色关联分析法确定出影响劈分系数的主要因素及其在劈分系数中所占的权重,实现了劈分系数各影响因素之间的定量化对比,确定了注水井分层注水量公式[8]。李玲等人提出,以水驱油田注水井井组为研究单元,采用多元回归方法来确定注水井井组配注量[9]。这些现有研究多侧重于油水井间关联性和劈分系数分析,而关于层段合理注水量的研究较少。

本次研究将以水驱精细挖潜示范区为研究对象,根据油水井开发指标来优选合理注水井,并通过灰色综合关联度、聚类分析及多元回归建立层段合理注水量的计算模型。

1 合理注水井优选

根据油井和水井开发效果评价,优选示范区合理注水井。将非措施油井按照开发效果从优到差依次分为4类,分别为I类、II类、III类、IV类。分类的方法有2种:(1)依据评价指标如单位厚度日产油量、单位产油量含水上升量等进行分类;(2)以NDG区块(普通区块)数据为基准数据,每类油井占总油井数比例为25%左右,确定指标分类界限。根据确定的指标界限优选出BDG区块(示范区)效果较好的123口Ⅰ类油井。图1所示为BDG区块油井效果评价示意图。Ⅰ类油井每百吨产油量含水下降0.09%,日均单位厚度产油0.308 t。

图1 BDG区块油井效果评价示意图

根据油水井连通关系,确定与Ⅰ类油井连通的水井(由自行研发的PREP软件计算给出);通过注水效果指标评价,优选出45口合理注水井(见图2)。评价指标包括平均吸水层数比例、平均吸水厚度比例。

图2 BDG区块合理注水井优选示意图

2 合理注水层段优选

2.1层段注水效率计算

为了定量表征层段注水效果,定义单位注水量驱替出的原油体积,提出了注水效率计算公式:

(1)

式中:ηw—— 层段注水效率,无因次;qwn—— 层段所连通的第n口油井注水量,m3;

qon——qwn对应的驱出原油量,m3。

统计45口注水井共245个层段的相关数据,利用自行研发的PREP软件(2.0版)计算出各层段注水量在各个连通油井方向上的分水量及产油量,进而计算出所有层段的注水效率。根据区块含水率水平将层段注水效率分为3类,并给出对应的层段注水合理调整方案(表1)。

表1 注水效率分级评价及注水调整方案

2.2合理注水层段优选过程

将实际已发生的历史方案和根据注水效率给出的合理调整方案进行对比。若结果一致,说明历史方案合理,则该层段是合理注水层段;若不一致,则说明历史方案不合理,则该层段不是合理注水层段。依据此方法优选出合理注水层段176段,优选过程如表2所示。

表2 合理注水层段优选过程

3 灰色关联度计算及影响因素分析

3.1灰色综合关联度计算

灰色综合关联度将灰色绝对关联度和灰色相对关联度联系到一起,既能体现2组序列折线的相似程度,又能反映2组序列相对于起点的变化速率的接近程度。通过式(2)计算关联度:

ρ0i=θε0i+(1-0)r0i,i=1,2,3,…

(2)

式中:ρ0i—— 序列X0、Xi的灰色综合关联度;

ε0i—— 序列X0、Xi的灰色绝对关联度;

r0i—— 序列X0、Xi的灰色相对关联度;

θ—— 取0~1,如果着重于绝对量之间的相似关系,取值可大一些;如果着重于变化速率,取值可小一些,此处取0.5。

3.2影响因素分析

根据渗流原理和油藏工程原理,分析影响注水量的层段静态、动态参数(共18项):小层数为X1;注入压力为X2;砂岩厚度为X3;有效厚度为X4;折算有效厚度为X5;渗透率为X6;地层系数为X7;渗透率级差为X8;渗透率变异系数为X9;连通油井数为X10;平均注采井距为X11;连通油井平均流压为X12;连通油井平均含水率为X13;油井平均砂岩厚度为X14;油井平均有效厚度为X15;油井平均折算有效厚度为X16;油井平均渗透率为X17;油井平均地层系数为X18。

层段平均每天注水量记为序列X0,下面计算Xi之间的综合关联系数以及X0与Xi的综合关联系数。根据Xi之间的综合关联系数和渗流原理将Xi分为5类(关联系数临界值取0.75),取每一类中与X0关联系数较大者作为影响层段注水量的主要因素。X1、X7、X10、X11、X18这5个参数与X0的综合关联度见表3。

表3 层段注水量主要影响因素与实际注水量X0的综合关联度

4 层段注水量计算模型

根据多元回归理论,建立反映层段注水量与主要影响因素关系的层段注水量计算模型:

X0=4.035X1-0.264X7+0.815X10-0.019X11+>0.028X18+24.145

根据该公式随机计算所得层段注水量与实际合理注水量的相对误差在20%以内,符合现场工程要求,可以用于指导层段注水调整。表4所示为层段注水量计算模型计算结果。

表4 层段注水量计算模型计算结果

5 结 语

本次研究以水驱精细挖潜示范区为研究对象,根据油井效果评价、水井效果评价、层段注水效率评价选取了合理注水层段,利用灰色关联理论分析了层段注水量主要影响因素。利用多元回归建立了层段注水量计算公式,计算误差满足现场工程要求。该方法为层段注水调整提供了依据,参数选取简单,实用性强。将示范区经验有形化,有利于注水调整技术的推广。

[1] 杨延明,苏建栋,马培申,等.水驱油田不同含水时期合理注水量计算方法[J].石油勘探与开发,1998,25(3):69-71.

[2] 刘欢乐,吴则鑫,张博,等.高含水期不同开采制度下产液量变化规律研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2015,37(1):123-126.

[3] 单五一,宋考平,耿文爽,等.利用范函数法确定水驱合理注水量[J].数学的实践与认识,2013,43(13):121-129.

[4] 杨国红,尚建林,王勇,等.水驱特征曲线注采比法优化配注计算[J].新疆石油地质,2013,34(1):59-62.

[5] 黄小会.无因次等孔隙体积配产配注方法研究与应用[J].海洋石油,2012,32(2):71-74.

[6] HEFFER K J,FOX R J,MCGILL C A. Novel Techniques Shows Links Between Reservoir Flow Directionality,Earth Stree,Fault Structure and Geomechanical Changes in Ma-ture Waterfloods[G]. SPE 30711,1995.

[7] ALEJANDRO A,LARRY W L.InferringInterwell Connectivity Only From Well-Rate Flutuations in Waterfloods[G]. SPE 83381,2003.

[8] 尹洪军,张俊廷,张欢欢,等.应用灰色关联分析方法确定分层注水量公式[J].数学的实践与认识,2012,42(13):95-99.

[9] 李玲,黄炳光,谭星平,等.多元回归方法确定井组配注量[J].新疆石油地质,2006,27(3):357-358.

TheStudyonCalculationMethodofInjectionInterval′sReasonableWaterInjectionRate

LIU Yingying1SHAN Gaojun2

(1. The Third Oilfield of the Third Oil Production Plant, Daqing Oilfield Co. Ltd., DaqingHeilongjiang163001,China; 2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,DaqingOilfieldCo.Ltd.,DaqingHeilongjiang163001,China)

Inrecentyears,thereisanincreasinginintervalsubdivisionofwaterinjectionwellsintheoilfieldofDaqingplacanticline,andtheaveragenumberofintervalsis5ormoreineachwell.Thedeterminationoftheinjectioninterval′swaterinjectionratehasbecomingaproblemasaresultofthedifferenceofreservoirnaturebetweenintervalsisgreat.Thereasonablewaterinjectionwellsareoptimizedwiththefinepotentialtappingdemonstrationareaofthewaterfloodingoilfieldsastheobjectofanalysis.Thecorrelationbetweenwaterinjectionrateofeachintervalandtheaffectingfactorswasstudiedusinggreycorrelationandclusteranalysis.Thenafunctionalrelationshipbetweenthewaterinjectionrateandthemainaffectingfactorswasbuiltusingmultipleregression.Thus,aconvenientmethodforthequantitativeofwaterinjectionrateinintervalsisprovided.

waterinjectionwell;waterinjectionrateofintervals;waterinjectionefficiency;greycorrelation;multipleregression

2016-03-23

国家科技重大专项“注水结构调整技术界限研究”(2016ZX05010002-006)

刘莹莹(1987 — ),女,黑龙江大庆人,助理工程师,研究方向为油气田开发。

TE357

A

1673-1980(2016)04-0022-03

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