蔡兵

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司,黑龍江大慶163453)

0 引 言

油水井動態(tài)監(jiān)測是貫穿油田開發(fā)全過程的一項重要工作。利用注產(chǎn)剖面測井、試井、工程測井等測試技術(shù)錄取的注入量、產(chǎn)液量、含水率、壓力、井身狀況、管柱位置等大量動態(tài)數(shù)據(jù),主要應(yīng)用于開發(fā)方案編制、區(qū)塊形勢及潛力分析、開發(fā)效果評價、注采狀況分析、調(diào)整目標(biāo)確定、措施選井選層、措施效果分析、射補孔校深、射補孔射開狀況評價、套管技術(shù)狀況評價等方面,監(jiān)測數(shù)據(jù)的重要性不言而喻[1]。斯倫貝謝公司的油田服務(wù)業(yè)務(wù)向綜合化方向發(fā)展,典型表現(xiàn)是其綜合油藏管理服務(wù),為油氣勘探和生產(chǎn)企業(yè)提供產(chǎn)品、服務(wù)和整體技術(shù)解決方案。貝克休斯公司業(yè)務(wù)集中于鉆井、測井和油氣井生產(chǎn)技術(shù)方面,其地球科學(xué)中心提供地層評價、地質(zhì)指導(dǎo)和油藏描述服務(wù)。國際上大的油田技術(shù)服務(wù)公司都將應(yīng)用技術(shù)作為重要的發(fā)展方向,以提高綜合服務(wù)能力和技術(shù)水平。在中國,測試技術(shù)服務(wù)單位更偏重于按照油田開發(fā)需求,發(fā)展測試技術(shù),為用戶提供動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),對如何應(yīng)用監(jiān)測數(shù)據(jù)關(guān)注較少。中國陸上老油田大多進入油田開發(fā)后期,尤其大慶油田面臨多種驅(qū)替介質(zhì)、多套井網(wǎng)、特高含水、低產(chǎn)液、套管損壞等多種問題交織的狀況,簡單地提供單井監(jiān)測數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足油田開發(fā)需求,也不利于測試技術(shù)服務(wù)單位的自身發(fā)展。發(fā)展監(jiān)測信息應(yīng)用技術(shù),實現(xiàn)測試技術(shù)服務(wù)水平的提升,更好地滿足油田開發(fā)的需要,體現(xiàn)測試技術(shù)在油田開發(fā)中的價值,成為測試技術(shù)服務(wù)單位的迫切需要。

為了提高測試資料的應(yīng)用效果,針對動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)深化應(yīng)用問題,大慶油田將測試資料的應(yīng)用上升到技術(shù)層面,提出了“測試資料應(yīng)用技術(shù)”的概念,嘗試將測試服務(wù)向油藏開發(fā)邁進一步,“向前”研究針對具體問題的監(jiān)測方案設(shè)計和技術(shù)選擇,“向后”研究針對具體需求的數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù),從單井測試資料服務(wù)向井組、多井綜合服務(wù)發(fā)展。近10年來,經(jīng)過滾動研究和開發(fā),初步形成了一套測試資料應(yīng)用方法,搭建了網(wǎng)絡(luò)化的綜合應(yīng)用平臺,實現(xiàn)了監(jiān)測技術(shù)和井點優(yōu)化,在解決低效無效循環(huán)、套損防治等方面應(yīng)用取得了良好效果。

1 測試資料應(yīng)用技術(shù)概念

按照常規(guī)測試服務(wù)模式,油田開發(fā)人員發(fā)放測試方案后進入測試生產(chǎn)階段,測試服務(wù)單位負(fù)責(zé)測試資料錄取、解釋認(rèn)識,然后進入資料的應(yīng)用階段。理想的測試資料全生命周期應(yīng)該是由需求分析、測試設(shè)計、資料錄取、解釋認(rèn)識、地質(zhì)應(yīng)用、跟蹤服務(wù)等6個環(huán)節(jié)組成的閉環(huán)(見圖1)。在需求分析階段,要充分了解油田開發(fā)過程中各階段的難點、關(guān)鍵點,如調(diào)整和措施對象、注采關(guān)系、無效循環(huán)等變化情況以及監(jiān)測總體方案的設(shè)計需求,根據(jù)具體情況制定針對性的測試設(shè)計才有利于測試資料的有效利用。在測試設(shè)計階段,必須充分掌握單井的特點,如流體分布和流體組成等,據(jù)此選擇合適的測試技術(shù)才能保證測試資料的準(zhǔn)確錄取。在地質(zhì)應(yīng)用階段,測試服務(wù)單位應(yīng)結(jié)合油田開發(fā)的需要,提供單井測試資料使用的意見和建議、單井歷次測試結(jié)果的對比結(jié)果、異常信息的分析結(jié)論,提供多井監(jiān)測信息對井組、區(qū)塊相關(guān)開發(fā)情況的綜合評價成果。在跟蹤服務(wù)階段,測試服務(wù)單位應(yīng)該跟蹤資料的應(yīng)用情況,比如解釋意見是否采納,開發(fā)需求是否解決,成果是否創(chuàng)造價值等,以利于發(fā)現(xiàn)技術(shù)的改進完善方向,指導(dǎo)測試技術(shù)研發(fā),進一步優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測體系。大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司將需求分析、測試設(shè)計、地質(zhì)應(yīng)用、跟蹤服務(wù)這4個環(huán)節(jié)涉及到的研究內(nèi)容歸類到“測試資料應(yīng)用技術(shù)”的范疇,圍繞提高測試資料的應(yīng)用效果,開展了技術(shù)研究,主要內(nèi)容包括4個方面:監(jiān)測方案的制定與優(yōu)化;測試方案的制定與優(yōu)化;測試成果綜合應(yīng)用技術(shù);跟蹤應(yīng)用效果。

圖1 測試資料全生命周期

2 測試資料應(yīng)用技術(shù)研究進展

經(jīng)過近10年的攻關(guān)和應(yīng)用,形成了一套適用于大慶油田的測試資料應(yīng)用技術(shù)。在監(jiān)測方案的制定與優(yōu)化方面,形成了注入剖面和油井壓力監(jiān)測比例、井點、頻次優(yōu)化設(shè)計技術(shù);在測試設(shè)計的制定與優(yōu)化方面,形成了注產(chǎn)剖面監(jiān)測技術(shù)優(yōu)選方法、油井壓力監(jiān)測關(guān)井時間優(yōu)化設(shè)計方法;在測試成果綜合應(yīng)用方面,建立了油氣藏監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺,并依托平臺,發(fā)展了利用井徑測井資料預(yù)測地應(yīng)力技術(shù)、基于多次注入剖面的儲層動用狀況評價方法、基于注入剖面資料的無效循環(huán)層識別等方法。

2.1 監(jiān)測方案的制定與優(yōu)化技術(shù)

針對優(yōu)化注入剖面和油井壓力監(jiān)測比例、頻次和監(jiān)測井點的需要,開展了注入剖面測井最優(yōu)監(jiān)測網(wǎng)綜合評價、油井壓力分塊分級方法的研究及試驗。通過室內(nèi)研究和試驗,在注入剖面監(jiān)測方面,基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析注入井屬性特征,形成了注入剖面監(jiān)測比例分析方法[2],確定了具有代表性的最優(yōu)監(jiān)測井點,即最低監(jiān)測比例下的不同類井點,給出一種注入剖面監(jiān)測頻次確定方法,即綜合調(diào)整或措施需求周期,從綜合調(diào)整或措施需求上看,平均監(jiān)測頻次應(yīng)達到2年1次。在油井壓力監(jiān)測方面,分區(qū)塊計算視注采比,通過平面上視注采比標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化趨勢確定油井壓力監(jiān)測比例,給出了油井壓力監(jiān)測井點設(shè)計方法。通過綜合分析、評價和試驗驗證,形成一套水驅(qū)注入剖面和油井壓力監(jiān)測優(yōu)化設(shè)計方案[3],即建立三個級別監(jiān)測井點:一級監(jiān)測井點,全區(qū)背景監(jiān)測,依據(jù)研究的優(yōu)化方法,應(yīng)至少監(jiān)測34%的井;二級監(jiān)測井點,關(guān)注區(qū)域監(jiān)測,根據(jù)實際需求加密監(jiān)測;三級監(jiān)測井點,特殊需求監(jiān)測,重點監(jiān)測調(diào)整和措施前后的變化情況,確保取得可對比的連續(xù)性資料。按照優(yōu)化設(shè)計的部署方案,在多個開發(fā)單元應(yīng)用,開發(fā)單元整體的年監(jiān)測比例降低8%,調(diào)整和措施均取得較好效果。

2.2 測試設(shè)計的制定與優(yōu)化

(1)注產(chǎn)剖面測井技術(shù)優(yōu)選方法。隨著油田開發(fā)的深入,注入井和產(chǎn)出井的流體分布和流體組成越來越復(fù)雜,使監(jiān)測對象與監(jiān)測技術(shù)合理匹配成為特高含水后期注產(chǎn)剖面測井面臨的重要問題。根據(jù)影響注產(chǎn)剖面測井的特征參數(shù)和常規(guī)技術(shù)選擇的局限性,通過分析大量歷史注產(chǎn)剖面測井資料,結(jié)合現(xiàn)場試驗和測井技術(shù)的性能指標(biāo),構(gòu)建了基于注入井和產(chǎn)出井特征的監(jiān)測技術(shù)樣本,采用決策樹技術(shù),形成注產(chǎn)剖面測井技術(shù)優(yōu)選模型[3-4]。在C廠聚驅(qū)區(qū)塊應(yīng)用該方法調(diào)整監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用比例,在監(jiān)測經(jīng)費不增的情況下多測井9%,取得的監(jiān)測資料更好地反映了單井吸水剖面特征。調(diào)整后,聚驅(qū)開發(fā)效果、效益得到有效提升。

(2)測壓關(guān)井時間優(yōu)化設(shè)計方法。合理設(shè)計油井測壓關(guān)井時間對于提高試井資料解釋參數(shù)的準(zhǔn)確性、減少因關(guān)井導(dǎo)致的產(chǎn)量損失具有重要意義。分析D開發(fā)區(qū)的歷史偏心靜壓測試數(shù)據(jù)及試井曲線特征,在決策關(guān)井時間的基礎(chǔ)上,通過研究油井的產(chǎn)液量、含水率、有效厚度等基礎(chǔ)參數(shù),井儲結(jié)束時間、表皮系數(shù)、流動系數(shù)等試井解釋參數(shù),建立了基于決策樹技術(shù)的油井測壓關(guān)井時間設(shè)計方法[5]。利用該方法,對出徑向流直線段的試井資料進行預(yù)測,綜合預(yù)測準(zhǔn)確率達95.9%,進而優(yōu)化了關(guān)井測壓時間,減少了因關(guān)井對產(chǎn)量的影響。在此基礎(chǔ)上,形成一種中、高滲透油藏油井測壓關(guān)井時間設(shè)計方法,對其他開發(fā)區(qū)在合理設(shè)計關(guān)井時間、降低產(chǎn)量影響研究方面有一定借鑒意義。

2.3 測試成果綜合應(yīng)用技術(shù)

(1)利用井徑測井資料預(yù)測地應(yīng)力技術(shù)。針對大慶油田急需解決的套損預(yù)測問題,提出了一種利用井徑資料確定套損井的井周異常地應(yīng)力分布的新方法。利用井徑測井得到的最小和最大井徑值,通過理論推導(dǎo)得到套損時套管在最大、最小主應(yīng)力方向上的位移比,由位移比確定應(yīng)變比,并進一步通過有限元方法得到套損井周圍的應(yīng)力比;同時根據(jù)地應(yīng)力與套管擠毀壓力之間的理論關(guān)系,確定套損井周圍的應(yīng)力和,通過應(yīng)力比和應(yīng)力和給出套損井井周的地應(yīng)力分布。利用試驗區(qū)內(nèi)的巖石力學(xué)參數(shù)及其地質(zhì)參數(shù),對大慶油田A區(qū)塊等進行了區(qū)域儲層應(yīng)力場反演,得到了不同深度的應(yīng)力場分布狀態(tài),反演結(jié)果與A區(qū)塊的實際套損井分布相關(guān)性較好[6]。提取了區(qū)域內(nèi)264口油水井各井隨深度變化的地應(yīng)力分布范圍,計算了這些井的套管載荷并進行了套損預(yù)測,符合率達72%。

(2)油氣藏監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。油田開發(fā)高含水后期,要更加歷史地、系統(tǒng)地認(rèn)識油層注采狀況,為此建立了油氣藏動態(tài)監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。該平臺實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測信息科學(xué)化、規(guī)范化管理;通過有效的資料分析技術(shù),把監(jiān)測信息以直觀形象的多種交互方式展現(xiàn)給用者,為油田開發(fā)單位的決策者、管理者和科技人員提供區(qū)塊→井組→單井→油層間的“全方位”動態(tài)信息,使動態(tài)分析工作更加便捷,增強開發(fā)調(diào)整與措施方案制定的科學(xué)性,達到提高資料利用水平和應(yīng)用效率的目的。截至2020年底,該平臺已經(jīng)積累收集65×104井層次測試資料,訪問量達28×104次,產(chǎn)生了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

(3)基于多次注入剖面的儲層動用狀況評價方法。針對儲層動用狀況統(tǒng)計的需求,研究了利用多次注入剖面測井資料從不同角度快速分析儲層動用狀況評價結(jié)果的方法,為實施調(diào)整或措施提供依據(jù)。對比8口檢查井的儲層見水情況與注入剖面吸水狀況,以及6個典型區(qū)塊的注入剖面測井?dāng)?shù)據(jù),得出了砂巖吸水比例在累計6年后趨于平緩的結(jié)論,說明只要使用最近6年的監(jiān)測資料進行統(tǒng)計就能反映儲層的曾經(jīng)動用情況。據(jù)此,建立了儲層動用狀況統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)了自動統(tǒng)計軟件,實現(xiàn)按照儲層的砂巖厚度、有效厚度、沉積類型、沉積單元、滲透率等靜態(tài)屬性分級統(tǒng)計,也可以按照儲層的吸水強度、相對吸水構(gòu)成等動態(tài)屬性進行分級,這樣統(tǒng)計結(jié)果從不同角度反映儲層動用狀況[7],且效率提高30倍以上。

(4)基于測試資料的無效循環(huán)層識別方法。為更好發(fā)揮監(jiān)測信息的重要作用,以測試信息及動靜態(tài)特征信息為識別基礎(chǔ),通過機器學(xué)習(xí)建模找特征,找到低效無效循環(huán)儲層,通過動態(tài)規(guī)劃建模找關(guān)系、辨方向,確定井層優(yōu)勢滲流方向,實現(xiàn)了基于測試資料的低效無效循環(huán)井、層及優(yōu)勢方向的快速識別[8-9]。每測試一次注入剖面,大數(shù)據(jù)模型立即給出識別結(jié)果,油田地質(zhì)部門結(jié)合相關(guān)信息,對剩余油富集油層加強注水,高產(chǎn)液高含水層段控制注水[10]。2020年,在B試驗區(qū),采取注水調(diào)整措施,6個月內(nèi),減少注水107×104m3,增加產(chǎn)油0.4×104t,取得了明顯的增油降水效果。

3 測試資料應(yīng)用技術(shù)的攻關(guān)方向

在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下,大慶油田測試技術(shù)服務(wù)公司探索研究了水驅(qū)區(qū)塊影響產(chǎn)量的關(guān)鍵井識別技術(shù),將歷史注采生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù),建立單井產(chǎn)量含水率預(yù)測模型,動態(tài)決策影響井組產(chǎn)量的關(guān)鍵水井,同時對關(guān)鍵水井實施重點監(jiān)測,獲得精細的注水剖面,為層段注水量調(diào)整提供依據(jù),進而對關(guān)鍵水井的注水量進行提控組合,確保產(chǎn)量最大化[11]。在一個22注8采的井區(qū)進行試驗,實現(xiàn)日產(chǎn)油增加9 t,含水率下降1.19%的效果。這個探索為下一步測試資料應(yīng)用技術(shù)提供了實現(xiàn)手段。通過近年來的探索和實踐,結(jié)合油田開發(fā)形勢變化對監(jiān)測技術(shù)的要求,認(rèn)為測試資料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)2個趨勢。

(1)關(guān)鍵問題分析智能化。充分利用當(dāng)前及歷史的動態(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù),融合油田開發(fā)動靜態(tài)大數(shù)據(jù),運用機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等信息技術(shù)手段,建立多維的、非線性的油田開發(fā)關(guān)鍵問題預(yù)測模型,解決油田開發(fā)問題,如水驅(qū)和聚合物驅(qū)互相干擾導(dǎo)致聚合物驅(qū)產(chǎn)量不提高、含水率不下降的問題,如何快速發(fā)現(xiàn)或者實時預(yù)警影響井,針對性地進行綜合測試,找到切入點制定合理的治理方案。又如,在油田進入特高含水期后,很多井達到極限含水后關(guān)井,如何判斷高關(guān)井是否具備治理價值,對于具備恢復(fù)產(chǎn)能的井,有針對性地選擇合適的測試技術(shù)進行測井,進一步給出合理的治理方案[12-13]。大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的有效應(yīng)用是值得攻關(guān)的方向,通過這些先進技術(shù)的應(yīng)用,能夠不斷完善測試資料應(yīng)用技術(shù)體系。

(2)井筒及介質(zhì)可視化。當(dāng)前,對井筒及其介質(zhì)的描述主要還是以各類測井項目成果圖的方式展現(xiàn),隨著油田開發(fā)進入后期,如何歷史地、辯證地看待油水井的動態(tài)特征,急需形成單井、多井全生命周期動態(tài)生產(chǎn)表征技術(shù)。以井筒信息數(shù)字化為基礎(chǔ),發(fā)展監(jiān)測對象采集控制技術(shù);以大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)為手段,建立測試信息應(yīng)用綜合平臺[14-15],向油田開發(fā)提供縱向、平面、時間多個維度的注入液波及體積、剩余油分布、壓力分布、井筒完整性可視化測試技術(shù)支持,成為未來測試資料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。