基于非均质指数的窄河道油藏调剖选井方法

2021-02-23李云鹏王凤刚张锋利王天慧刘艳涛

中国海上油气 2021年1期

李云鹏王凤刚张锋利王天慧刘艳涛

(1. 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津 300459； 2. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津 300459)

渤海湾盆地渤南地区明下段多发育河道型砂体，这类砂体具有河道宽度窄、沉积厚度变化快的特点[1-2]，周边油井注水受效不均，通过合理调剖可以有效地提高注入水的波及体积[3-4]，降低受效井的含水率，提高产油量。目前，中高渗油藏调剖选井过程中，压力指数决策方法[5]和充满度决策方法[6]都较为简便，得到了广泛应用，然而与横向变化快、纵向叠置复杂的窄河道油藏[7-8]相配套的调剖选井方法较少。本文从油井入手，引入非均质指数，结合两步水窜诊断法，建立了一种针对窄河道油藏的调剖选井方法。

1 非均质指数筛选调剖井

(1)

利用非均质指数，就能反映出单井生产状况比油田油井平均生产状况是差还是好[10-11]。以日产油指标为例，当油井日产油高于平均日产油时，HI>0；日产油等于平均值时，HI=0；日产油小于平均值时，HI<0。非均质指数已在国外一些油田进行了现场应用，主要用于预测油井完井效果。本文将非均质指数引入调剖选井决策中来，下面选取产油量、产水量2个生产指标来进行说明。

(2)

式(2)中：Ko(i,t)为第i口井第t天产油非均质指数；Kw(i,t)为第i口井第t天产水非均质指数；i为油井序列号(i=1，2，3，…，n)；j为油井生产时间(j=1，2，3，…，t)；t为时间变量，d；qo(i,j)为第i口井第j天产油量，m3；qw(i,j)为第i口井第j天产水量，m3。

利用非均质指数，可以计算每口油井随时间变化的日产油量、日产水量，将这些坐标(Ko(i,t),Kw(i,t))投影到直角坐标系中，得到该井与油田平均值差值的连续变化曲线，反映多因素偏离油田平均值的过程。

典型井产水、产油非均质指数变化图(图1)的4个象限分别对应着不同的油井类别，第Ⅰ象限为产油量、产水量均大于平均值的高油高水井；第Ⅱ象限为产油量小于平均值、产水量大于平均值的低油高水井[9]；第Ⅲ象限为产油量、产水量均小于平均值的低油低水井；第Ⅳ象限为产油量大于平均值、产水量小于平均值的高油低水井。

图1 典型井产水、产油非均质指数示意图Fig .1 Schematic diagram of water and oil heterogeneous index in a typical well

在选择调剖井的过程中，第Ⅳ象限的高油低水井生产状况良好，不做调整；第Ⅱ象限的低油高水井具有低效井的特征，但不能确定该井的注入水是否已沿大孔道形成窜流。第Ⅰ、Ⅲ象限的高油高水井和低油低水井具有日产水量、日产油量同时高或同时低的特点，对于这两类井也不能给出明确的判断。因此，把第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井作为调剖疑似井进行进一步筛选。

选取目前日产液量和含水率，利用非均质指数对调剖疑似井进行二次筛选。表达式如下：

(3)

式(3)中：Kl(i)为第i口井日产液非均质指数;Kf(i)为第i口井含水率非均质指数；ql(i)为第i口井日产液量，m3；fw(i)为第i口井含水率，%。

日产液量高于油井平均值、含水率高于油井平均值的油井能量较充足、低效循环，为待调剖井(表1)。

表1 油井非均质指数参数选择及筛选结果Table 1 Parameter selection and filtering results of heterogeneity index in producers

2 见水类型诊断

窄河道油藏油井见水类型多样，为达到良好调剖效果，需要使用与见水类型相匹配的调剖剂，如底水锥进型的油井对调剖剂的强度和用量要求较高，所需调剖剂多为高强度凝胶类。在识别油井见水类型的过程中，应用了两步水窜诊断法，即基于含水率及含水变化速度曲线分析油井含水变化规律，通过水油比及水油比导数曲线[12]划分不同油井产水类型，诊断并分析油井的出水特征及出水原因。两个方法互相佐证，既能确保认识的准确性，又能避免控水措施的盲目性。

步骤1,利用含水率及含水变化速度来识别水窜。

窄河道油藏水窜的发生会直接导致油井含水快速上升，产油量下降，可以利用含水率及含水变化速度曲线来识别水窜，并分析含水上升趋势。

步骤2,利用水油比曲线进行诊断和分类。

Randy[13]于1977年在底水锥进研究中开始系统利用产水类型特征曲线预测水油比(WOR)。水油比是生产井日产水量和日产油量的比值，产水类型特征曲线是水油比及水油比导数(WOR′)随生产时间的变化曲线，不同产水类型的水油比和水油比导数与生产时间的双对数曲线呈现不同形态特征。

3 实例应用

3.1 调剖井筛选

E油藏为岩性-构造油藏，埋深1 700 m，单期河道宽度180～200 m、厚度4～10 m，区域沉积背景为海平面三升三降[14-15]形成的湖退型鸟足状浅水三角洲沉积；油藏平均孔隙度31%，平均渗透率2 715 mD，地层原油黏度平均为120 mPa·s；多层合采、不规则井网，截至2020年底，共有油井29口，注水井12口，综合含水86%，采出程度14.9%。油藏有大量的剩余油富集，具备调剖的物质基础。

利用E油藏所有油井累产油、累产水非均质指数图(图2)，对生产井分类，可以看出，第Ⅳ象限的高油低水井为高效井，占油井总井数41%，这些井主要分布在砂体分支河道，油藏厚度大，水驱井网完善，注采连通性好；第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限的油井为疑似调剖井。

图2 E油藏油井累产水、累产油非均质指数变化图Fig .2 Graph of accumulated water and oil heterogeneity index in E reservoir

统计分析疑似调剖井当前的日产液量、含水率值，应用非均质指数法进行二次筛选(图3)，可以看出，第Ⅰ象限的9口油井日产液与含水率均较高，这些井位于砂体分支河道，由于储层渗透率变化大，水窜严重，导致油井产液能力相对较强，但含水上升较快，具有低效循环井的特征，筛选该类井为待调剖井；第Ⅱ、Ⅲ象限的井含水率或日产液量没有完全具备低效循环的特征，故非调剖井。

图3 E油藏疑似调剖井日产液、含水率非均质指数图Fig .3 Diagram of daily fluids and water heterogeneity index for suspected profile control wells

3.2 水窜类型识别

针对E油藏9口待调剖井，采用两步诊断水窜法，进行水窜类型识别，结果见表2。少数油井见水类型为边水推进、套管外窜流，大部分油井属于注水多通道型，由于边水推进及套管外窜流对堵剂强度、用量要求较高，考虑经济效益，选取采油井见水类型为注水多通道型进行调剖。

表2 E油藏水窜井见水模式Table 2 Water channeling types of E reservoir

以水平井E38H井为例。E38H井于2015年3月投产，初期日产油44 m3，含水率1.8%，周边两口注水井先后注水，含水率缓慢上升，截至2020年底，日产油43 m3，含水率83%，累计产油10.3×104m3。

步骤1。分析生产资料，作该井的含水率及月度含水上升速度随时间变化曲线(图4)。由图4可以看出，生产井初期不含水，无水采油期约19个月，随着注水井注水，含水率呈阶梯式升高。观察月度含水上升速度曲线，第20个月，含水上升速度由0.03%陡升至5.3%，第39个月含水上升速度由0.5%上升至4.0%，后期在0.9%左右平稳变化。整个生产过程在第20和第39个月存在相对高点，反映了注水井注水后的含水上升速度存在变化，初步判断注水多通道窜流。

图4 E油藏E38H井含水率及月度含水上升速度随生产时间变化曲线Fig .4 Curve of water cut and water cut rising speed of Well E38H in E reservoir

步骤2。作E38H井的水油比及水油比导数曲线(图5)，曲线初期平稳，生产过程中随着注水井陆续注水，水油比曲线先后出现陡升后平稳趋势，而水油比导数曲线呈阶梯式缓慢上升趋势，曲线特征为注水多通道窜流的特征。

图5 E油藏E38H井水油比及水油比导数随生产时间变化曲线Fig .5 WOR and WOR′ curves of Well E38H in E reservoir

3.3 现场实践

综合分析E油藏各井组，选取E05井组进行调剖实验。注水井E05井周边E01、E02、E04、E08、E09、E38H共6口一线受益在产油井，油井含水差异大，含水率在50%～90%，E01、E02、E04、E38H均为筛选出的调剖井，而且油井见水类型均为注水多通道型，井组剩余可采储量为地质储量的40%，具有较大挖潜潜力，E05井井口注入压力6.5 MPa，破裂压力18.5 MPa，有12 MPa上调空间，调剖后提高井口注入压力可以完成配注，周边油井固井质量合格。

2018年12月25日—2019年6月30日，在E05井组注入聚合物微球进行调剖作业。注入端，在霍尔曲线[16-17]图上反映出不同的直线段，用曲线分段回归求出各直线段的斜率，斜率表征了各注入时期渗流阻力变化，其变化幅度反映了调剖的有效性(图6)。注入调剖体系后，注入井霍尔曲线显著抬头，视阻力系数为1.55，说明注入微球体系调剖后，地层渗流阻力增加，说明了调剖的有效性。