薄差油层聚合物驱油效果评价方法研究

徐庆 刘义坤 王珏

摘      要：薄差油层是厚度小于1 m的表内薄层以及表外油层，储层渗透率差，因此影响因素与主力油层不同。应用聚类分析方法对油水井进行了分类，通过单因素分析，评价了7个对薄差油层聚驱开发效果起主要影响的指标，利用主成分分析和统计学分析，建立了一套新的薄差油层聚合物驱油效果评价方法。

关  键  词：统计学分析;薄差油层;开发效果;注聚效果

中图分类号：TE348        文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）02-0319-04

Abstract： Thin and poor oil layer is thin layers with effective thickness less than 1 m，or untabulated reservoirs， and it has low permeability. So its influence factors are different from the main layers. In this paper， the oil and water wells were classified by applying the clustering method. By single factor analysis， seven main indexes affecting the development effect of polymer flooding in the thin and poor layers were evaluated. Using principal component analysis and statistical analysis， a new evaluation method for polymer flooding effect in thin and poor oil layers was established.

Key words： Statistical analysis; Thin and poor reservoir; Development effect; Polymer injection effect

大慶油田通过40余年的勘探开发，物性相对好的储层已经相继进入高含水期及特高含水期[1，2]，主要开采对象已从主力油层和中低渗透油层转向薄差油层。薄差油层指厚度薄渗透率差的储层，包括厚度小于1 m的表内薄层以及表外储层，纵向上与厚油层穿插分布，平面上与河道砂岩错综分布[3]。加之，油田进入聚合物驱油阶段，影响驱油效果评价的因素越来越多，因此有必要采用统计学的分析方法，先将油水井进行聚类分析，再对薄差油层聚驱开发效果的单因素进行分析，进而应用主成分分析方法，建立一套新的薄差油层聚驱效果评价方法。

1  聚类分析法对油、水井分类

1.1  聚类类别

聚类分析指将抽象的对象集合，经过数据变换处理、计算聚类统计量和运用合理的聚类方法，分组为由类似对象组成的多个类的分析过程。本文采用SPSS中的K-means Cluster过程对油层进行快速分类[4-6]，综合考虑有效厚度、大于0.4 m层数、大于0.4 m 4向连通厚度比例三个参数，将油水井分为Ⅰ、Ⅱ、III、Ⅳ型，其中：Ⅰ型为发育差连通差型、Ⅱ型为发育差连通好型、III型为发育好连通差型、Ⅳ型为发育好连通好型。

1.2  油井分类

应用上述聚类分析方法，按照四种类型的油井聚类中心，将薄差油层区块油井进行分类。分类结果为：Ⅰ型40口，占总井数的40.40%、Ⅱ型31口，占总井数的31.31%、III型23口，占总井数的23.23%、Ⅳ型5口，占总井数的5.05%，见表1。

1.3  水井分类

应用上述聚类分析方法，按照四种类型的水井聚类中心，将薄差油层区块水井进行分类。分类结果为：Ⅰ型9口，占总井数的12.00%、Ⅱ型30口，占总井数的40.00%、III型22口，占总井数的29.33%、Ⅳ型14口，占总井数的18.67%，见表2。

2  薄差油层聚驱开发效果单因素分析

2.1  采液指数的影响

注聚油井见效后，由于高分子的聚合物进入地层，使地层中流体黏度变大，同时对大孔道有一定的封堵作用，使油层渗透率下降，导致流体流度及油层压力传导能力下降，从而使油层采液指数下降。通过以Ⅳ型水井为中心井组（下文均以水井为中心井组）的关系曲线可知，单位厚度累增油量与采液指数呈正比，见图1。因此实际生产时，通常要适当放大生产压差来保持比较高的产液量。

2.2  流压的影响

薄差油层纵向上油层分布复杂跨度大，非均质严重，聚驱后，由于渗流阻力变大，注入的聚合物溶液迅速从高渗透层突破，使得采出井井底流压增加，见效效果差。因此，通过适当提液措施降低采出井井底流压，从而增大生产压差，可以提高聚合物的调剖效果，有效释放低渗透层潜力，提高聚驱增油效果。最上面的线代表有效厚度>0.4油层，中间的线代表有效厚度0～0.4油层，最下面的线代表表外油层，均存在最佳流压，且随着油层物性逐渐变差，最佳流压变小，因此薄差油层需要适当降低井底流压，放大生产压差，释放薄差油层潜力，提高薄差油层开发效果，见图2。

2.3  含水下降幅度的影响

含水下降幅度越大，低含水稳定期越长，聚驱开发效果越好。单位厚度累增油量与含水下降幅度呈正相关关系，见图3。

2.4  采聚浓度的影响

当采聚浓度一定浓度时，单位厚度累增油量与采聚浓度呈正相关关系，见图4。

2.5  注入压力的影响

当高浓度聚合物注入地层后，先进入高渗透层，降低高渗层压力传导能力，使聚合物溶液逐渐进入薄差油层，一段时间后，趋于稳定，导致水井注入压力快速上升，随后保持稳定。为了具体分析注入压力与聚驱增油效果关系，以Ⅳ型水井为中心井组，做出注入压力与单位厚度累增油量的关系图。单位厚度累增油量与注入压力呈正相关关系，见图5。

2.6  注水井吸水指数、吸水强度的影响单位厚度累增油量与每米视吸水指数、吸水强度呈正相关关系，见图6、7。

3  薄差油层聚合物驱油效果评价方法建立

3.1  主成分分析

主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）又称为主分量分析[7-9]，是一种将众多影响薄差油层聚驱开发效果的因素，通过降维处理，化为少数几个可以反映原来多个变量大部分信息综合指标的方法，并且这些综合指标信息互不重叠。

由于影响薄差油层聚驱开发效果的因素具有一定相关性，因此保留累计贡献率大于70%和特征根不小于1的主成份。用Bi（i=1，2，…，7）代表前文单因素分析中7个影响因素。通过主成分分析法得出各类井组聚驱系数得分函数，从而得到各井组单位厚度累增油量与该类井组最大单位厚度累增油量之比的无因次单位厚度累积增油量（Y）函數，以此评价4类井组聚驱开发效果。

3.2  Ⅰ类井组聚驱效果评价方法

通过主成分分析法得出Ⅰ类井组聚驱系数得分函数：

在F1的得分函数中采液指数、油井流压、含水下降幅度、采聚浓度占有较高权重，所以定义为采出系数;注入压力、吸水指数与注入程度相关的参数对F2起主要影响，所以F2为注入系数。在F3中，只有吸水强度的权重超过70%，所以F3为吸水强度系数。

通过多元回归建立无因次单位厚度累积增油量与采出系数、注入系数、吸水强度系数的关系式，建立薄差油层Ⅰ类井组聚合物驱油效果评价方法。Y=-0.27+0.85F1-0.48F2+0.12F3。由图8可以看出，预测无因次单位厚度累积增油量与实际无因次单位厚度累积增油量的比值围绕1上下浮动，Ⅰ类井组聚驱效果评价模型可靠。

3.3  Ⅱ类井组聚驱效果评价方法

3.4  III类井组聚驱效果评价方法

通过主成分分析法得出III类井组聚驱系数得分函数：

3.5  Ⅳ类井组聚驱效果评价方法

通过多元回归建立无因次单位厚度累积增油量与采出系数、注入系数的关系式，建立薄差油层Ⅳ类井组聚合物驱油效果评价方法。Y =-0.120+ 0.887F1 - 0.283F2。预测无因次单位厚度累积增油量与实际无因次单位厚度累积增油量的比值围绕1上下浮动，Ⅳ类井组聚驱效果评价模型可靠，见图8。

4  结 论

（1）单因素分析表明：单位厚度增油量与采液指数、含水下降幅度、注入压力、注水井吸水指数、注水井吸水强度呈正相关关系;薄差油层存在一个合理流压，且油层性质越差，合理值越小;当采聚浓度>100 mg/L时，单位厚度累增油量与采聚浓度呈正相关关系。

（2）应用主因素分析，将影响聚驱开发效果的7个主要因素，通过降维处理，化为采出系数、注入系数、吸水强度系数（Ⅳ型只含有前两个系数）三个信息互不重叠的综合指标，并通过多元回归分析方法，建立了4种类型井聚驱效果评价模型，预测无因次单位厚度累积增油量与实际无因次单位厚度累积增油量的比值围绕1上下浮动，4类井组聚驱效果评价模型可靠。

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