基于生产效率分级评价确定低渗透油藏控水稳油对策

陈民锋，王兆琪，黄安琪，张琪琛，陈 璐

(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

基于生产效率分级评价确定低渗透油藏控水稳油对策

陈民锋，王兆琪，黄安琪，张琪琛，陈 璐

(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

生产效率是反映水驱油藏生产能力及驱替效果的重要指标，基于生产效率分析和评价不同注采单元的控水稳油能力及影响因素，是油藏制定适宜调整措施的重要依据。通过系统分析油水井的生产能力、产油效率、驱替效果等影响开发效果的各方面指标，筛选并建立油水井生产效率评价指标体系；利用数学统计分析方法，系统化处理不同指标对生产效率分级评价结果的影响，建立油藏生产效率分级评价方法。结合油田开发实例，在油水井生产效率分级评价的基础上，明确了不同注采单元的控水稳油能力及生产特点，结合影响生产效率的地质、开发因素综合分析，提出了针对性的开发调整措施，可为此类油田的有效开发奠定基础。

低渗透油藏 生产效率 分级评价 控水稳油 开发调整

采取水驱开发的低渗透油田，具有见水早、含水上升快、产量递减快的特点，在水驱开发的中后期阶段，随着含水率的增加和水窜程度趋于严重，油田生产能力和产油效率不断下降，即油田生产效率不断降低[1-2]，如何针对低渗透油田的实际特点，选择适宜的控水稳油[3-4]对策进行开发调整，保持油田较高的生产效率[5-6]，是低渗透油田水驱开发后期的重要研究方向。

油田类型、开发方式、开采条件等不同，油田开发的生产效率评价方法和相关分级标准亦不同[7-9]，在此方面国内外相关研究较少。本文基于水驱油田开发特点，确定采油井、注水井生产效率的评价指标集，并基于数学分析方法[10-11]提出油田生产效率的分级评价方法；结合实际低渗透油田开发情况，提出了针对性的开发调整建议，为油田高效开发奠定了基础。

1 注采井区生产效率分级评价方法

以注水井为中心的注采井区是水驱油藏的基本生产单元，也是油藏进行整体调整和措施实施的基础，而分析和评级不同注采井区的生产效率，需要综合考虑其中的采油井、注水井的生产情况和生产效果。

1.1 评价采油井生产效率的基础指标

对于水驱开发的油田，采油井生产效率是一个综合指标，要体现出在某一阶段的产液强度、产油能力和生产阻力等方面的不同；另外，采油井生产效率是一个相对比较的评价指标，是与本油田内部进行比较。因此，采油井生产效率可以用一个综合指数来代表。

(1)反映采油井生产强度的评价指标

以单位有效厚度日产液量大小来反映油井生产强度，油井生产强度越大，油井生产效率越高。其表达式为：

(1)

式中：Ql为油井日产液量，m3/d；Ho为油井射开的有效厚度，m。

(2)反映采油井产油效率的评价指标

油藏动态分析中常用WI指数表征油井的相对产水速度(水窜速度)，为油井含水率在一定开发时间内的平均值，采用积分面积加权平均的方法获得，见图1。

图1 采油井WI指数示意

(2)

式中：fw为含水率，%；t为生产时间，d。

这里以EO指数来反映油井的产油效率，产油效率越大，油井生产效率越高。其表达式为：

(3)

(3)反映采油井综合生产能力的评价指标

在满足达西定律条件下，基于稳态、牛顿流体和径向流的采油井产液量可表示为：

(4)

上式为瞬时的产液量，两端分别对时间进行积分，可得采油井累积产液量的表达式：

(5)

式中：K、kro、krw分别为绝对渗透率、油相渗透率和水相渗透率，10-3μm2；h为有效厚度，m；re、rw为驱动半径、井筒半径，m；S为表皮系数；μo、μw为油相、水相的粘度，mPa·s；Bo、Bw为油相、水相的体积系数；pe、pwf为地层静压、油井井底压力，MPa；Qo、Qw、Ql为油井日产油量、日产水量和日产液量，m3/d；Lp为油井累积产液量，104m3。

假设在油(水)井的生产过程中，可以划分为多个稳定生产阶段(生产时间段足够小就可以满足)，而在此阶段生产稳定，油水的相对流动能力随时间的变化不大。

其中，mp反映在不同生产阶段油井的综合生产能力，可称之为采油井综合产液能力指数。

则上式变为：

(6)

上式反映的是采油井累积产液量(产油量)与生产压差积分的关系；物理意义是采油井累积产出一定的液量总共消耗了多少驱动能量。

这里以mp来反映油井综合生产能力，mp越大，油井综合生产能力越高。

1.2 评价注水井生产效率的基础指标

对于水驱开发的油田，注水井生产效率是一个综合指标，要体现出在某一阶段的注水强度、驱替效果和生产阻力等方面的不同；另外，注水井生产效率是一个相对比较的评价指标，是与本油田内部进行比较。因此，注水井生产效率可以用一个综合指数来代表。

(1)反映注水井注入强度的评价指标

以单位有效厚度日注水量大小来反映水井生产强度，水井生产强度越大，其生产效率越高。其表达式为：

(7)

式中：Qi为水井日注水量，m3/d；Hw为水井射开的有效厚度，m。

(2)反映注水井驱替状况的评价指标

用PI指数表征注水井的水窜能力，为水井井底流压在一定开发时间内的平均值，采用面积加权平均的方法获得，见图2。

图2 注水井PI指数示意

(8)

考虑水井产量和生产层位影响，可修正为：

(9)

其中：p0为关井前注水井的井口压力，MPa；p(t)为关井后井口压力随时间的变化，MPa；t为关井后所经历的时间，min；Qi为水井日注水量，m3/d；Hw为生产层位的有效厚度，m。

以EW指数来反映水井的驱替状况(窜流发育程度)，EW指数越大，水井窜流程度越小,生产效率越高。其表达式为：

EW=1-PI′

(10)

(3)反映注水井综合吸水能力的评价指标

参考式(5)，对于注水井累积注入量，则有：

(11)

式中：pi、pe为水井井底注入压力、地层静压，MPa；Qi为水井日注水量，m3/d；Wi为水井累积注入量，104m3。

假设在水井的生产过程中，可以划分为多个稳定生产阶段(生产时间段足够小就可以满足)，而在此阶段生产稳定，油水的相对流动能力随时间的变化不大。

令

式中，mi反映在不同生产阶段水井的综合生产能力，可称之为注水井综合吸水能力指数。

则上式变为：

(12)

上式反映的是注水井累积注入量与注入压差积分的关系；物理意义是注水井累积注入一定的液量总共消耗了多少作用能量。

这里以mi来反映水井综合生产能力，mi越大，水井综合生产能力越高。

1.3 注采井区生产效率分级评价步骤

油、水井生产效率指数表征在油藏不同区域、不同阶段的生产效果，其值越大，表明油、水井生产效率越高。

基于选取的各个油、水井生产效率评价指标，根据以下步骤来分别确定其综合生产效率指数：

第一步：各评价指标参数无因次化——对采油井、注水井分别进行计算。

先取采油井(注水井)各单项评价指标的极大值，范围为研究目标区块的所有采油井(注水井)，再进行各单项评价指标参数的无因次化。

采油井：

(13)

注水井：

(14)

第二步：确定各评价参数权重并综合计算——对采油井、注水井分别进行计算。

采油井综合生产效率指数计算表达式为：

(15)

注水井综合生产效率指数计算表达式为：

(16)

其中，λoi为各参数的评价权重；λwj为各参数的评价权重。

可采用经验法、专家打分法和层次分析法等方法确定各项权重。本文在油田实际动态分析的基础上，经过多次试验比对，以专家打分法为主来确定各项评价参数的权重，结果见表1。

表1 油水井生产效率各项评价参数权重分配

第三步：依据综合评价指数确定分级标准。

以建立的指标体系和划分运行区间为基础，对各指标当前值所处不同的区间分别取值——范围：1～0分。

利用数据的标准差来区分数据区间(如三倍标准差方法进行分级)：针对具有统计规律的数据序列，其平均值为a、标准差为σ，根据其数据分布来划分区间，然后依据采油井、注水井的综合生产效率指数来判断其所属类别：

①在[1，a+3σ]，为一类井，表示采油井、注水井生产效率高；

②在[a+3σ，a+σ]，为二类井，表示采油井、注水井生产效率较高；

③在[a+σ，a-σ]，为三类井，表示采油井、注水井生产效率中等；

④在[a-σ，a-3σ]，为四类井，表示采油井、注水井生产效率较低；

⑤在[a-3σ，0]，为五类井，表示采油井、注水井生产效率低。

第四步：以注水井为中心划分注采井组，结合井组中每口采油井、注水井的单井生产效率分级评级结果，确定不同注采井区的控水稳油能力。

稳油能力指油井在采取一系列措施后稳定产量或稳中有升的能力，控水能力指注水井有效的注水，防止纵向单层突进和平面水窜的能力。根据不同区域注采对应关系和油水井生产效率指标大小，结合实际生产动态分析，将不同井区分为四类——具有不同控水稳油能力，具体见表2。

表2 油藏不同井区特点及控水稳油对策

2 基于生产效率分析确定调整策略

YC-67井区油藏属于低渗透低丰度油藏，平均孔隙度14.75%，平均渗透率9.85×10-3μm2，有效厚度10.9 m，含油饱和度45.1%。采取不规则型开发注采井网开发，注水开发6 a后，油井开井数168口，开井注水井数76口，综合含水82.4%，采油速度0.33%，采出程度6.37%，处于典型的低速、低效开采状态。

依据本文方法对油藏采油井、注水井进行生产效率计算，得到不同井的生产效率值。以注水井为中心划分注采井区，结合油藏储层连通情况、注采对应情况和采油井、注水井实际生产动态，依据表2分析进行注采井区分类，进而绘制等值图——油藏控水稳油能力分布，结果见图3。

图3 YC-67井区油藏不同区域控水稳油能力图

通过分析油水井生产效率的平面分布，以及注采对应关系和目前单井生产状况，来确定不同区域的控水稳油对策。具体见表2。

一类井区：处在控水稳油能力均强的区域，这类井的产量都比较稳定，含水上升速度也比较慢，稳产的能力最为充分。对此类井要不失时机地进行注水产液结构整体调整，并力争实现稳产、上产，而含水率不上升。

二类井区：处在稳油能力强，控水能力弱的区域，这类井产量比较稳定，含水上升快，控水能力差。对此类井今后控制含水的上升是稳产的决定因素，在发挥稳油能力强的同时，要搞好注水结构的调整，努力提高其控水能力，同时要及时调整周围水井的小层配注量。

三类井区：处在稳油能力弱，控水能力强的区域，这类井主要属于产量不高，含水也不高的井。对此类井在控制含水上升的同时，降低油水井数比，提高油井的多向受效率，以使其稳油能力向一类区域井靠近。

四类井区：处在控水稳油能力均弱的地区，此类油井主要表现为产量不高，含水高的井；这类油井一部分为开发较早的井，采出程度已经比较高，受注水影响含水上升快，产量递减也比较快；另一类油井为单层突进比较严重的井，这类井随着注水开发的深入，受注水影响产量递减会很快，含水上升速度也随之加快。对区域要进行以增加可采储量为主的注采井网调整，通过调整，使油水井数比、油井多向受效率等指标达到合理，提高其控水稳油能力，从而为注水、产液结构调整打下基础。

3 主要认识

(1)本文提出的综合生产能力计算方法，可以反映油水井在整个开发过程中的变化趋势，并准确描述不同阶段油水井的生产状况。

(2)从生产强度、产油或驱替效果和综合生产能力等方面，结合适宜的数学统计分析方法，来评价油水井的生产状况，可以全面反映和定量描述油水井在开发过程中的生产效率。

(3)基于油水井生产效率评价水驱油田开发状况和生产效果，结合油田开发条件分析，可以综合多因素的影响，提出针对性的控水稳油对策，为油藏开发调整奠定基础。

[1] 朗兆新．油藏工程基础[M].东营：石油大学出版社，1991：34-46.

[2] 李道品.低渗透砂岩油田开发[M].北京：石油工业出版社，1997：56-58.

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[5] 石晓渠，马道祥．古城油田普通稠油油藏注水开发潜力研究[J].石油地质与工程，2008，22(4)：56-58．

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[10] 王敏，陈民锋，刘广为，等.主成分分析法确定海上油田水驱效果评价关键指标[J].油气地质与采收率，2015，22(2)：66-71.

[11] 陈民锋，郎兆新.基于自适应遗传算法的油田产量灰色预测模型[J].系统工程学报，2003,18(6)：541-546.

(编辑 王建年)

Water control and stabilizing oil production for low permeable reservoir by classification evaluation based on production efficiency

Chen Minfeng;Wang Zhaoqi,Huang Anqi,Zhang Qichen,Chen Lu

(CollegeofPetroleumEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

Production efficiency is an important index to reflect the production capacity and displacement characteristics of water-drivel reservoir.According to the production efficiency,the ability and influencing factors of water control and stabilizing oil production for various injection-production units were analyzed and evaluated,which are an important basis to make appropriate adjustment measures.An evaluation system for production efficiency of oil-water wells was established based on the analysis of the production capacity of oil-water wells,oil production efficiency,displacement characteristics,and so on.The influence of different parameters on the classification evaluation of production efficiency was systematically analyzed by using mathematical statistical method.On this basis,the classification evaluation method for reservoir production efficiency was established.Based on the classification evaluation of production efficiency of an oil field,the ability of water control and stabilizing oil production and production characteristics for various injection-production units was obtained.Combined with the geological and developmental factors influencing production efficiency,the development adjustment measures are proposed.

low permeability reservoir;production efficiency;classification evaluation;control water produced with oil;development adjustment

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.009

2016-08-23；改回日期：2016-11-04。

陈民锋(1971—)，博士，副教授，主要从事油田开发系统理论方法和三次采油技术研究。电话：010-89733096，E-mail：cmfllp96@126.com。

国家科技重大专项课题子课题《油气资产价值影响因素及评价指标集研究》(2016ZX05033005-007)。

TE323

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