论文部分内容阅读
[摘 要]运用数值模拟和正交实验设计手段，对影响胜利底水油藏水平井出水的因素进行了敏感性分析。确定了采液强度和水平段长度分别是影响胜利某区块水平井见水时间和含水上升率的主要因素。在此基础上，回归建立了厚油层砂岩油藏不同水平段长度和采液强度下水平井出水规律预测数学模型。拟合结果表明，能够较好的预测水平井的出水规律，从而为水平井找水、堵水提供重要参考。
[关键词]水平井；底水油藏；出水规律；数值模拟；正交设计
中图分类号：O241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0007-01
1 前言
水平井技术提出于20世纪2O年代，经过几十年的发展，该项技术已成为油气田开发的重要技术[1]。但随着开发的进行，水平井快速水淹问题已经严重制约了其有效改善油田开发效果的技术优势。特别是在复杂砂岩底水油藏中，水平井的开发效果受到底水快速锥进的影响更为明显。全面地考虑油藏地质及水平井生产等参数对水平井出水规律或者水淹规律的影响显得尤为必要。这样可以为后续的水平井堵水治理提供必要的优化设计依据，提高堵水成功率，从而有效延长水平井高效开发效果。实践表明，数值模拟方法可以建立各种地质条件下的油藏模型，能够较好地模拟底水油藏的开发动态和开发效果。将其与正交试验设计方法有机结合，能够对各种影响水平井水淹的因素进行分析评价，确定其敏感性，采取针对性的技术对策。胜利油田水平井技术主要应用在厚油层砂岩底水油藏和厚油层砂岩正韵律油藏，储层为孔隙介质，油层较厚，均质性较好，存在底水，或者长期注入水，油藏原油为稀油和常规稠油Ⅰ类，主要分布在胜利的东辛、孤东或孤岛等油田。目前含水大于90%的水平井约1500多口，严重影响了水平井的开发效果，水平井堵水需求迫切。因此，急需准确认识水平井的出水规律，为水平井堵水提供重要的参考依据。
2 水平井底水水淹动态敏感性分析
水平井底水水淹特征分析实质上可以看作是一个多因素多水平的数值实验验过程，因此，可以选取油藏特征、水平井布井特征和生产操作条件作为考察对象，采用正交实验法进行敏感性分析。对于一个典型的水平井油藏概念模型，油藏静态特征主要考虑垂向与纵向渗透率比值（Kv/Kh）或天然裂缝的发育状况、底水大小（Hw/Ho），水平井布井特征主要考虑完井长度（L）、油层偏心距（Hd/Ho），生产操作特征主要考虑采液强度（Qp）共五个因素，每个因素按四种水平进行试验。
以胜利油田孤东采油厂典型水平井开发参数为依据，建立水平井水淹规律研究参数水平取值表，各参数均在其合理的取值范围内等间距取四个水平值。因为有五个四水平的因子需要考察，自由度总计有4×（5-1）=16个，为此选择四水平正交表进行表头设计尝试，共有16个数值计算方案。对正交设计表产生的16套方案进行数值模拟计算，为了分析各参数的敏感性，选取见水时间和含水75%时的含水上升率为评价指标，如表2所示。为评价各因素对的影响程度，采用平均距离平方法对见水时间和含水上升率指标进行处理，求出正交表中第因素的第水平所对应的见水时间和含水上升率增值平均值，然后求出因素的影响程度，计算结果如表3、表4所示，根据表中各因素对同一评价指标的影响程度的大小排序，然后确定不同因素对评价指标影响程度大小或敏感程度。采液强度对见水时间的影响程度最大，水平井油层偏心距次之，水平井长度和垂向渗透率的影响程度基本相当，水体倍数的影响程度较小。水平井长度对水平井的含水上升率影响程度最大，其他因素影响程度相当。综合分析概念地质模型下影响水淹特征参数敏感性可以看出，见水时间随采液强度增加逐渐缩小，距油水界面越远见水时间延迟。
3 出水规律数学模型的建立
根据敏感性分析结论，主要研究厚油层砂岩底水油藏不同长度的水平井对应不同采液速度下的出水规律。设定水平井上偏hd/ho=0.2，底水层厚度为hw/ho=1，垂向渗透率为平面渗透率的1/10。根据数值模拟方法计算不同水平井长度不同产液速度时含水率变化特征。数模结果可以看出，同一水平井长度不同采液速度含水率随生产时间的单对数变化特征基本相似，根据数学统计回归原理，选择单对数逻辑斯蒂函数型关系进行回归：
式中，含水率，小数；极限含水率（通常为98%）；生产时间，天；回归系数；四个水平井长度的含水率变化特征拟合较好，如图1所示为水平井完井长度100m不同采液速度下含水率拟合（如图1所示）。
四个水平井长度下不同产液强度回归系数如表1所示。
从拟合结果来看，该出水规律回归公式，拟合精度较高，能够较好的反映水平井的出水规律，可以用来在胜利相关油田的厚油层砂岩底水油藏中进行应用，更好的为水平井精确找水、堵水技术提供重要技术支撑。
4 结论认识
（1）胜利油田某區块水平井出水敏感性分析表明，采液强度对见水时间的影响程度最大，水平井油层偏心距次之，水平井长度和垂向渗透率的影响程度基本相当，水体倍数的影响程度较小；水平井长度对水平井的含水上升率影响程度最大，其他因素影响程度相当；可以看出，见水时间随采液强度增加逐渐缩小，距油水界面越远见水时间延迟。（2）研究了厚油层砂岩底水油藏不同长度的水平井对应不同采液速度下的出水规律，回归建立了同一水平井长度不同采液速度含水率随生产时间变化的数学模型，能够较好的预测水平井的出水规律，从而为水平井找水、堵水提供重要参考。
参考文献
[1] 甘振维.塔河油田底水砂岩油藏水平井堵水提高采收率技术[J].断块油气田，2010，17（3）：372-375.
[关键词]水平井；底水油藏；出水规律；数值模拟；正交设计
中图分类号：O241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0007-01
1 前言
水平井技术提出于20世纪2O年代，经过几十年的发展，该项技术已成为油气田开发的重要技术[1]。但随着开发的进行，水平井快速水淹问题已经严重制约了其有效改善油田开发效果的技术优势。特别是在复杂砂岩底水油藏中，水平井的开发效果受到底水快速锥进的影响更为明显。全面地考虑油藏地质及水平井生产等参数对水平井出水规律或者水淹规律的影响显得尤为必要。这样可以为后续的水平井堵水治理提供必要的优化设计依据，提高堵水成功率，从而有效延长水平井高效开发效果。实践表明，数值模拟方法可以建立各种地质条件下的油藏模型，能够较好地模拟底水油藏的开发动态和开发效果。将其与正交试验设计方法有机结合，能够对各种影响水平井水淹的因素进行分析评价，确定其敏感性，采取针对性的技术对策。胜利油田水平井技术主要应用在厚油层砂岩底水油藏和厚油层砂岩正韵律油藏，储层为孔隙介质，油层较厚，均质性较好，存在底水，或者长期注入水，油藏原油为稀油和常规稠油Ⅰ类，主要分布在胜利的东辛、孤东或孤岛等油田。目前含水大于90%的水平井约1500多口，严重影响了水平井的开发效果，水平井堵水需求迫切。因此，急需准确认识水平井的出水规律，为水平井堵水提供重要的参考依据。
2 水平井底水水淹动态敏感性分析
水平井底水水淹特征分析实质上可以看作是一个多因素多水平的数值实验验过程，因此，可以选取油藏特征、水平井布井特征和生产操作条件作为考察对象，采用正交实验法进行敏感性分析。对于一个典型的水平井油藏概念模型，油藏静态特征主要考虑垂向与纵向渗透率比值（Kv/Kh）或天然裂缝的发育状况、底水大小（Hw/Ho），水平井布井特征主要考虑完井长度（L）、油层偏心距（Hd/Ho），生产操作特征主要考虑采液强度（Qp）共五个因素，每个因素按四种水平进行试验。
以胜利油田孤东采油厂典型水平井开发参数为依据，建立水平井水淹规律研究参数水平取值表，各参数均在其合理的取值范围内等间距取四个水平值。因为有五个四水平的因子需要考察，自由度总计有4×（5-1）=16个，为此选择四水平正交表进行表头设计尝试，共有16个数值计算方案。对正交设计表产生的16套方案进行数值模拟计算，为了分析各参数的敏感性，选取见水时间和含水75%时的含水上升率为评价指标，如表2所示。为评价各因素对的影响程度，采用平均距离平方法对见水时间和含水上升率指标进行处理，求出正交表中第因素的第水平所对应的见水时间和含水上升率增值平均值，然后求出因素的影响程度，计算结果如表3、表4所示，根据表中各因素对同一评价指标的影响程度的大小排序，然后确定不同因素对评价指标影响程度大小或敏感程度。采液强度对见水时间的影响程度最大，水平井油层偏心距次之，水平井长度和垂向渗透率的影响程度基本相当，水体倍数的影响程度较小。水平井长度对水平井的含水上升率影响程度最大，其他因素影响程度相当。综合分析概念地质模型下影响水淹特征参数敏感性可以看出，见水时间随采液强度增加逐渐缩小，距油水界面越远见水时间延迟。
3 出水规律数学模型的建立
根据敏感性分析结论，主要研究厚油层砂岩底水油藏不同长度的水平井对应不同采液速度下的出水规律。设定水平井上偏hd/ho=0.2，底水层厚度为hw/ho=1，垂向渗透率为平面渗透率的1/10。根据数值模拟方法计算不同水平井长度不同产液速度时含水率变化特征。数模结果可以看出，同一水平井长度不同采液速度含水率随生产时间的单对数变化特征基本相似，根据数学统计回归原理，选择单对数逻辑斯蒂函数型关系进行回归：
式中，含水率，小数；极限含水率（通常为98%）；生产时间，天；回归系数；四个水平井长度的含水率变化特征拟合较好，如图1所示为水平井完井长度100m不同采液速度下含水率拟合（如图1所示）。
四个水平井长度下不同产液强度回归系数如表1所示。
从拟合结果来看，该出水规律回归公式，拟合精度较高，能够较好的反映水平井的出水规律，可以用来在胜利相关油田的厚油层砂岩底水油藏中进行应用，更好的为水平井精确找水、堵水技术提供重要技术支撑。
4 结论认识
（1）胜利油田某區块水平井出水敏感性分析表明，采液强度对见水时间的影响程度最大，水平井油层偏心距次之，水平井长度和垂向渗透率的影响程度基本相当，水体倍数的影响程度较小；水平井长度对水平井的含水上升率影响程度最大，其他因素影响程度相当；可以看出，见水时间随采液强度增加逐渐缩小，距油水界面越远见水时间延迟。（2）研究了厚油层砂岩底水油藏不同长度的水平井对应不同采液速度下的出水规律，回归建立了同一水平井长度不同采液速度含水率随生产时间变化的数学模型，能够较好的预测水平井的出水规律，从而为水平井找水、堵水提供重要参考。
参考文献
[1] 甘振维.塔河油田底水砂岩油藏水平井堵水提高采收率技术[J].断块油气田，2010，17（3）：372-375.