孔祥義, 趙春森, 王玉星, 江曉智
(東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)
水井小層動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)及層段細(xì)分調(diào)整
孔祥義, 趙春森, 王玉星, 江曉智
(東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院, 黑龍江 大慶 163318)
通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中的模糊評(píng)判將影響小層性質(zhì)的各因素,按其權(quán)重的大小統(tǒng)一到綜合評(píng)價(jià)系數(shù)上,來(lái)評(píng)價(jià)水井小層動(dòng)用狀況,再綜合考慮小層厚度、層間滲透率以及夾層厚度等因素,提出層段細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn),以此為基礎(chǔ),對(duì)水井原有層段進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)存在不合理層段的水井按細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)給出細(xì)分調(diào)整的建議,從而建立了一套適用于水井小層動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)及層段細(xì)分調(diào)整的定量化方法.
小層性質(zhì); 模糊綜合評(píng)判; 層段細(xì)分調(diào)整; 層段評(píng)價(jià)
隨著各油田注水開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),已進(jìn)入高含水期和特高含水期,液油比快速上升、含水上升和產(chǎn)量遞減速度加快,油田開發(fā)調(diào)整技術(shù)難度越來(lái)越大,開發(fā)效益逐漸變差.為了進(jìn)一步挖掘剩余油,提高注水利用率,控制注水量,控制產(chǎn)液量,減緩產(chǎn)遞減,必須對(duì)注水井小層動(dòng)用狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)水井進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分調(diào)整[1-5].目前,大慶油田根據(jù)吸水剖面、分層測(cè)試成果等資料計(jì)算出不同沉積微相儲(chǔ)層的累積注水倍數(shù),確定出無(wú)效注水層并對(duì)層段內(nèi)吸水差異仍然較大的注水井,進(jìn)行層段優(yōu)化重組,改善差油層吸水狀況[6-7].羅馬什金油田和蘇聯(lián)曼恰羅夫高粘油田主要通過(guò)細(xì)分層系高壓注水試驗(yàn),對(duì)層系進(jìn)行細(xì)分調(diào)整[8-9].于洪文等人簡(jiǎn)單地采用各小層的有效厚度或地層系數(shù)對(duì)油水井的分層注水量和產(chǎn)液量進(jìn)行劈分,其缺點(diǎn)是考慮因素單一,雖然操作簡(jiǎn)單,但誤差較大,不能滿足生產(chǎn)需要[10-11].本文考慮了油井綜合含水率、采出程度、地層壓力、注水強(qiáng)度、產(chǎn)液強(qiáng)度、小層吸水剖面六個(gè)影響因素,作為評(píng)價(jià)小層動(dòng)用狀況的指標(biāo),利用模糊綜合評(píng)判的方法計(jì)算出綜合評(píng)價(jià)系數(shù)(以下簡(jiǎn)稱E)來(lái)評(píng)判各個(gè)小層性質(zhì).根據(jù)計(jì)算得出的這個(gè)綜合評(píng)價(jià)系數(shù)E,再綜合考慮層段厚度、滲透率和夾層厚度等四個(gè)因素,既可以評(píng)價(jià)水井原有層段是否合理,并對(duì)存在不合理層段的水井提出層段細(xì)分調(diào)整的建議.
1.1小層動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定
不同油藏條件下判別油層性質(zhì)的因素不同,哪一種因素占主導(dǎo)地位要依據(jù)于油藏、流體的特性和油藏的動(dòng)用狀況.結(jié)合杏十區(qū)純油區(qū)西部的實(shí)際地質(zhì)和開發(fā)狀況,本文考慮了油井綜合含水率、地層壓力、注水強(qiáng)度、采出程度、產(chǎn)液強(qiáng)度、小層吸水剖面六個(gè)影響因素,作為評(píng)價(jià)小層動(dòng)用狀況的指標(biāo).
(1) 油井綜合含水率.油井含水率的大小能夠有效反映出單井控制儲(chǔ)量范圍內(nèi)剩余油飽和度分布情況,一般來(lái)說(shuō),油井含水率越低,油層含水飽和度就越小,從而剩余油飽和度就越大.在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,綜合含水率越高小層動(dòng)用狀況越優(yōu),則越需要控制,綜合含水率越低小層動(dòng)用狀況越差則越需要加強(qiáng).
(2) 采出程度.采出程度指一定時(shí)期內(nèi)的累積采油量與地質(zhì)儲(chǔ)量的比值.它反映出一定時(shí)期內(nèi)油田的開發(fā)狀況,采出程度越高說(shuō)明該時(shí)期內(nèi)的累計(jì)采油量越大,油田的開發(fā)效果就越好.在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,采出程度越高小層動(dòng)用狀況越優(yōu)則越需要控制,采出程度越低小層動(dòng)用狀況越差則越需要加強(qiáng).
(3) 地層壓力.小層地層壓力的大小直接影響著油井的生產(chǎn)能力,地層壓力越高,說(shuō)明地層能量越充足.在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,對(duì)于地層壓力越高的層越需要控制,對(duì)于地層壓力越低的層則越需要加強(qiáng).
(4) 注水強(qiáng)度.注水強(qiáng)度是指單位厚度的日注水量.在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,對(duì)于注水強(qiáng)度越高的層越需要控制,對(duì)于注水強(qiáng)度越低的層則越需要加強(qiáng).
(5) 產(chǎn)液強(qiáng)度.產(chǎn)液強(qiáng)度是指單位厚度的日產(chǎn)液量.它也是評(píng)價(jià)油層生產(chǎn)能力的一項(xiàng)指標(biāo).在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,對(duì)于產(chǎn)液強(qiáng)度越高的層則越需要控制,對(duì)于產(chǎn)液強(qiáng)度越低的層則越需要加強(qiáng).
(6) 小層吸水剖面.吸水剖面是反映小層動(dòng)用狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo).吸水比例越高,說(shuō)明油層動(dòng)用越好,在判斷油層性質(zhì)的過(guò)程中,吸水比例越高則越需要控制,吸水比例越低的層則越需要加強(qiáng).
1.2層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定
層次分析法是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次,在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法.該方法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初,在為美國(guó)國(guó)防部研究"根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門對(duì)國(guó)家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配"課題時(shí),應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法,提出的一種層次權(quán)重決策分析方法[12-13].
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可知,影響小層動(dòng)用狀況的各種因素中,影響程度最大為含水率與采出程度,按照層次分析法的對(duì)比原則可知,含水率和采出程度與其他影響因素相比是極端重要的,通過(guò)對(duì)比分析可以得出影響小層動(dòng)用狀況的各因素的判斷矩陣P.
運(yùn)用層次分析法可以得到以上各影響因素的權(quán)重值為W=[0.028,0.043,0.062,0.095,0.342,0.43].
2 模糊綜合評(píng)判法確定小層動(dòng)用狀況及劃分層段
模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)標(biāo)方法.該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià),即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià).它具有結(jié)果清晰,系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn),能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題,適合各種非確定性問(wèn)題的解決[14].
本文將影響小層動(dòng)用狀況的各因素權(quán)重通過(guò)模糊評(píng)判的方法統(tǒng)一到評(píng)價(jià)系數(shù)上,該評(píng)價(jià)系數(shù)可以反映小層的動(dòng)用狀況.各影響因素越大,則其評(píng)價(jià)系數(shù)越高,小層動(dòng)用狀況越好.
2.1模糊綜合法基本原理
(1) 建立因素集.評(píng)判水井小層性質(zhì)時(shí),吸水剖面(xspm)、注水強(qiáng)度(zsqd)、采油強(qiáng)度(cyqd)、地層壓力(dcyl)、含水率(fw)和采出程度(cccd)等影響因素即為因素集U.
U={u1,u2,…,un}.
(2) 效用函數(shù)的計(jì)算.為了消除各物理量單位上的差異,需要對(duì)各物理量的單位進(jìn)行統(tǒng)一化處理,因此,要利用效用函數(shù)的處理方法對(duì)各物理量的單位歸一化.其處理原則如下:
① 對(duì)于越大越優(yōu)型物理量,其效用函數(shù)的計(jì)算公式為
② 對(duì)于越小越優(yōu)型物理量,其效用函數(shù)的計(jì)算公式為
由此可得效用函數(shù)矩陣B:
B=[bij]n×m
2.2模糊決策模型的建立
根據(jù)上面利用層次分析法求出的各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重W=[W1,W2,…,Wn]和各個(gè)指標(biāo)的效用函數(shù)矩陣B,則各個(gè)樣本的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)值為
在判斷小層動(dòng)用狀況過(guò)程中,綜合評(píng)價(jià)系數(shù)E1越大小層動(dòng)用狀況越好則越需要減少注水量,E值越小則越需要提高注水量.
以水井X10-1-W23為例分析,運(yùn)用模糊評(píng)判方法對(duì)該水井各小層的動(dòng)用狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)不合理的層段提出細(xì)分調(diào)整的建議.
(1) 建立因素集.確定了6個(gè)評(píng)價(jià)因素,分別為吸水剖面(xspm)、注水強(qiáng)度(zsqd)、采油強(qiáng)度(cyqd)、地層壓力(dcyl)、采出程度(cccd)和含水率(fw),各個(gè)小層的影響因素?cái)?shù)據(jù)如表1所示.
表1 水井X101W23各個(gè)影響因素?cái)?shù)據(jù)表Table 1 Each influencing factor of well X10-1-W23
(2) 效用矩陣的計(jì)算.根據(jù)上面確定的各因素,利用效用函數(shù)式(2)~式(3)計(jì)算出各個(gè)影響因素的隸屬度值(在評(píng)判小層性質(zhì)時(shí)各個(gè)影響因素均屬于越大越優(yōu)型),如表2所示.
表2 水井X101W23各個(gè)影響因素隸屬度數(shù)據(jù)表Table 2 Membership data of each influencing factor in well X10-1-W23
(3) 小層動(dòng)用狀況的確定.由層次分析法確定的各影響因素的權(quán)重為W=[0.028,0.043,0.062,0.095,0.342,0.43].根據(jù)模糊綜合評(píng)判原理,將權(quán)重和隸屬度做模糊變換,得出每個(gè)小層的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)(即E值),見表3.
表3 水井X101W23小層綜合評(píng)價(jià)系數(shù)表
計(jì)算出各個(gè)小層的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)E后,以E值為橫坐標(biāo),以小層含水率和采出程度為縱坐標(biāo)繪制出采出程度和含水率隨小層E1值變化的趨勢(shì)線,如圖1所示.
Fig.1 Relation curve betweenEvalue and water content and recovery degree in well X10-1-W23
從表3和圖1中可以看出,隨著E值的增大,水井X10-1-W23各個(gè)小層的各項(xiàng)影響因素綜合來(lái)看有越來(lái)越大的趨勢(shì).反過(guò)來(lái)看,也可以認(rèn)為該井各個(gè)小層各項(xiàng)影響因素越大,小層動(dòng)用狀況就越好,即E值也越大.由此可見,通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中的模糊評(píng)判方法計(jì)算得到的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)可以很好的對(duì)水井小層的動(dòng)用狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),也為接下來(lái)的層段細(xì)分調(diào)整奠定了基礎(chǔ),提供了數(shù)據(jù)參考.
對(duì)水井進(jìn)行層段細(xì)分調(diào)整前,應(yīng)該判斷原有層段劃分是否合理,若水井原有的層段劃分中存在不合理的層段,則應(yīng)對(duì)該水井進(jìn)行細(xì)分調(diào)整;反之,若水井原有的層段劃分均比較合理,則可以暫時(shí)不對(duì)該井進(jìn)行細(xì)分調(diào)整.
我們考慮層段的厚度、滲透率變異系數(shù)、E值變異系數(shù)和夾層厚度來(lái)判斷原有層段劃分是否合理.為此需要給這幾個(gè)指標(biāo)分別設(shè)定上限或下限值,其中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,要求層段厚度大于等于2 m,層段間夾層厚度大于等于1.5 m,這兩個(gè)指標(biāo)是在程序計(jì)算前就明確的,屬于硬性指標(biāo).但兩個(gè)變異系數(shù)指標(biāo)是視程序計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)的具體情況而定的,例如根據(jù)實(shí)際情況,我們暫定要求不合理的層段數(shù)不超過(guò)該區(qū)塊總層段數(shù)的40%,則全區(qū)原有層段數(shù)為524,故不合理層段數(shù)應(yīng)為209.根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn),我們綜合考慮E值變異系數(shù)和滲透率變異系數(shù)的重要程度(暫時(shí)認(rèn)為二者同等重要,即二者的權(quán)重均為0.5),則判斷原有層段劃分是否合理的方法為:首先,從原有的所有層段中,篩選出層段厚度小于2 m的層段;其次,從剩下的層段中再篩選出上夾層或者下夾層厚度小于1.5 m的層段;最后,對(duì)剩下的層段按E值變異系數(shù)從小到大排序,此時(shí),由上述我們知道全區(qū)合理層段數(shù)應(yīng)為315個(gè),則若以排序后第315個(gè)層段對(duì)應(yīng)的E值滲透率變異系數(shù)值為上限,則再?gòu)倪@315個(gè)層段中找出滲透率變異系數(shù)的最大值,該值也為滲透率變異系數(shù)值的上限;而若以排序后第316個(gè)層段對(duì)應(yīng)的E值滲透率變異系數(shù)值為上限,則再?gòu)倪@316個(gè)層段中找出滲透率變異系數(shù)的最大值,該值也為滲透率變異系數(shù)值的上限;以此類推,可以得到一組這樣的數(shù)值,暫時(shí)稱之為細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組(見表4),對(duì)這組數(shù)據(jù)按其權(quán)重求和,并繪制出其變化趨勢(shì)線(如圖2所示),從圖中可以看出,二者的和有先減小后逐漸增大的趨勢(shì),故我們選取其中和最小的點(diǎn),其對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為滲透率變異系數(shù)和E值變異系數(shù)的上限值,從表4及圖2中可以看出二者的上限值分別為0.73605和0.4681.
表4 細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表Table 4 Subdivided standard data
圖2細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)圖
Fig.2 Subdivided standard chart
至此,判斷原有層段劃分是否合理的標(biāo)準(zhǔn)就確定了,分別為:層段厚度不小于2 m(即下限值為2 m),滲透率變異系數(shù)不大于0.736 05(即上限值為0.736 05),E1值變異系數(shù)為0.468 1(即上限值為0.468 1),夾層厚度不小于1.5 m(即下限值為1.5 m).
當(dāng)一個(gè)層段同時(shí)滿足上述四項(xiàng)指標(biāo)時(shí),該層段在當(dāng)前開發(fā)階段即被認(rèn)為是合理的,否則則應(yīng)該進(jìn)行必要的細(xì)分調(diào)整,以改善開發(fā)效果.
根據(jù)上述評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),首先提取水井X10-1-W23各個(gè)小層相關(guān)數(shù)據(jù)(見表5),然后按原有層段劃分計(jì)算各個(gè)層段上述四項(xiàng)指標(biāo)值(見表6),將其與表4的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)該水井層段劃分不合理的層段,再對(duì)不合理的層段進(jìn)行細(xì)分調(diào)整,重新細(xì)分調(diào)整后的各層段的指標(biāo)值見表7.
從表6和表7中可以看出,層段細(xì)分調(diào)整后新層段的各項(xiàng)指標(biāo)總體上更趨于合理化,可見對(duì)層段的細(xì)分調(diào)整是有效而且可行的.
表5 水井X101W23各小層相關(guān)數(shù)據(jù)Table 5 Related data of each layer in well X10-1-W23
表6 水井X101W23原有層段劃分及各層段性質(zhì)Table 6 Division of original layer and properties of each layer in well X10-1-W23
表7 水井X101W23新層段劃分及各層段性質(zhì)Table 7 Division of new layer and property of each layer in well X10-1-W23
本項(xiàng)目研究區(qū)塊的有效水井共111口,原有層段數(shù)524,每口井平均層段數(shù)4.721.根據(jù)前文提到的標(biāo)準(zhǔn)共有94口水井,209個(gè)層段不合理,經(jīng)過(guò)層段重新劃分后,將這些水井劃分為523個(gè)層段(因技術(shù)上的要求,每口水井的層段數(shù)均不超過(guò)7個(gè)),每口井平均層段數(shù)4.711.
(1) 分析了影響小層動(dòng)用狀況的各個(gè)因素,根據(jù)杏十區(qū)純油區(qū)實(shí)際地質(zhì)特征最終確定本文中考慮吸水剖面、注水強(qiáng)度、產(chǎn)液強(qiáng)度、地層壓力、采出程度和油井綜合含水率等六個(gè)因素的影響.
(2) 利用層次分析法并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),確定了各影響因素的權(quán)重值.
(3) 通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中的模糊評(píng)判將各影響因素統(tǒng)一到綜合評(píng)價(jià)系數(shù)上,以此為基礎(chǔ)來(lái)評(píng)價(jià)水井小層動(dòng)用狀況.
(4) 考慮層段厚度、滲透率變異系數(shù)、E值變異系數(shù)和夾層厚度等四項(xiàng)指標(biāo),判斷了原有層段是否合理并對(duì)存在不合理層段的水井進(jìn)行了細(xì)分調(diào)整,調(diào)整后各項(xiàng)指標(biāo)趨于合理.
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ProductionConditionEvaluationofSmallLayerofWellandAdjustmentofSegmentSubdivisionAdjustment
KongXiangyi,ZhaoChunsen,WangYuxing,JiangXiaozhi
(School of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China)
Through the fuzzy judgment in fuzzy mathematics, the factors influencing the nature of the small layer are unified into the comprehensive evaluation coefficient according to their weight to evaluate the utilization of small wells. Considering the factors such as small layer thickness, interlayer permeability and interlayer thickness, the criteria for segmentation are proposed. Based on this, the original intervals of the wells are evaluated, and the suggestions for the subdivision adjustment are given to the wells with unreasonable intervals. And a quantitative method for the evaluation of the utilization of small wells and the adjustment of the segmentation is established.
small layer property; fuzzy comprehensive evaluation; segment subdivision adjustment; layer evaluation
TE 343
: A
【責(zé)任編輯:肖景魁】
2017-03-23
孔祥義(1992-),男,江蘇沭陽(yáng)人,東北石油大學(xué)碩士研究生.
2095-5456(2017)04-0339-06