利用正交实验设计开展底水油藏水平井水脊主控因素评价

彭飞飞

摘 要：在底水油藏水平井生产过程中，影响水平井底水水脊的因素很多，根据M油田底水油藏储层物性、流体物性及产水特征等参数，利用数值模拟研究了12个影响底水油藏脊进的重要因素。有些因素单独起作用，有些因素是互相制约、联合起作用。为弄清M油田底水油藏控制底水上升的主控因素及其影响程度，利用正交实验设计的方法优选水平井底水水脊的6个因子作为考察对象，每个因子按照5个水平进行试验，分析不同取值水平对底水油藏最终采收率的影响，为底水油藏水平井控水优化提供了科学依据。

关键词：底水油藏;水平井;正交实验设计

正交试验设计，是指研究多因素多水平的一种试验设计方法。根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备均匀分散，齐整可比的特点。它主要使用正交实验设计表这一工具来进行整体设计、综合比较和统计分析，验者可根据试验的因素数、因素的水平数以及是否具有交互作用等需求查找相应的正交表，再依托正交表的正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，可以实现以最少的试验次数达到与大量全面试验等效的结果。

1 油田概况

M油田位于河北省黄骅县，构造位置在M凸起构造带东北坡，油藏埋深1206-1434m， 原油密度平均为0.9655g/cm3，地下原油粘度72.09MPa.s，地面脱气原油粘度为1054.46MPa.s，为底水稠油油藏。截止目前，M油投产水平井30口，日产占比35.4%。通过统计前期水平井的生产数据表明，从投产到进入特高含水期（含水90%），月平均含水上升速度为3.55%。为了减缓水平井的含水上升速度，延长水平井的稳产期，需要开展水平井底水上升影响因素分析，明确水平井水脊的主控因素，为底水油藏水平井控水优化提供了科学依据。

2 水平井底水上升影响因素分析

结合国内外文献调研和M油田底水油藏特征，影响水平井底水上升的影响因素主要包括：韵律性、避水程度、水平段长度、采油速度、各向异性、油水粘度比、夹层垂向位置、夹层水平位置、夹层长度、水平渗透率、水平渗透率级差、油水密度差等。基于大M油田底水油藏典型物性參数，利用数值模拟的方法研究这些因素对无水采油期、无水采出程度和最终采出程度的影响。从影响水平井底水脊进的12个单因素对比结果来看，油水粘度比、避水程度、各向异性、夹层长度及水平位置、水平段长度对水平井采出程度的影响较为敏感，其他因素影响较小。

3 正交实验设计开展水平井底水上升主控原因分析

水平井底水上升主控原因分析可以看作是一个多因子多水平的数值实验过程，在前面单因素分析以及M油田底水油藏水平井储层及流体物性基础上，以均质韵律为例，选择避水程度（A）、采油速度（B）、各向异性（C）、油水粘度比（D）、油水密度差（E）、渗透率级差（F）六个因子作为考察对象，每个因子按五个水平进行实验，为了有效地评价方案效果，确定优化决策因素指标为最终采出程度，如表3-1所示。

将上述因子和水平按正交实验设计分析，影响因素重要度排序为油水粘度比、避水程度、各向异性、采油速度、渗透率级差和油水密度差，其中油水粘度比是影响底水上升最敏感的因素，避水程度对最终采出程度的影响程度次之，各向异性、油水密度差、渗透率级差和采油速度对最终采出程度也有一定的影响，但影响程度远远小于油水粘度比。

根据M油田典型底水油藏储层特征和流体特征，结合单因素敏感分析和交互影响分析，采用影响因子指标评价各因素的影响程度。各因素的影响因子取值是在确定M油田底水油藏各影响因素的合理取值范围后，分析不同取值水平对底水油藏最终采收率的影响，然后求取各因素在不同取值水平下的最终采收率的级差作为影响因子取值的依据。

4 底水油藏水平井控水策略

底水油藏水平井控水优化的目标是延缓底水脊进，提高最终采收率。水平井控制含水上升速度原则为先期预防和后期治理，底水油藏水平井脊进的可控参数则主要包含避水程度、水平段长度、工作制度、井身轨迹参数等。基于影响底水脊进的主控因素分析结论，底水油藏控水优化必须根据油藏地质特征，前期优化水平段长度、避水程度，后期以优化水平井的产液剖面为出发点，优化水平井工作制度，才能取得综合的控水效果。

5 结论

①利用正交实验设计方法开展水平井底水上升主控原因分析，即能保证实验的次数少，又能得到正确的结论，在水平井水脊因素评价中取得较好的评价效果;②结合单因素敏感分析和交互影响分析，影响M油田底水油藏水平井水脊的主控因素依次为油水粘度比、避水程度、各向异性、隔夹层长度、水平段长度、采油速度;③油水粘度比的大小对底水脊进影响最为敏感，低粘度原油，尤其是油水流度比较低的情况，对抑制水脊的产生会起到一定的作用;④前期优化水平段长度、避水程度，后期以优化水平井的产液剖面为出发点，优化水平井工作制度，可有效减缓含水上升速度。