CN103075142A - 一种注水开发油田堵水油井选井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注水开发油田堵水油井选井方法该方法从渗流力学基础理论出发，利用压力恢复曲线，建立数学模型并推导出油井堵水的决策指数PBD，该指数与水相渗透率相关，能够反映油井附近地层和流体的性质，故可以作为油井是否需要堵水判断的依据。利用油井的产量、含水率曲线、油层各小层厚度及剩余油饱和度等参数，计算压力恢复决策指数改正值PBD_改、含水率上升指数WI和剩余油饱和度S_or，并以这些决策参数为决策因素进行综合评判，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②堵水油井的迫切性顺序。

Description

一种注水开发油田堵水油井选井方法

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，尤其涉及一种注水开发油田堵水油井选井方法。

背景技术

随着油井的含水上升，油井越来越需要堵水。目前堵水油井的选井大多是凭借经验，或是单靠油井含水率的高低或是剩余油饱和度的大小来决定油井的堵水与否，存在一定的盲目性和局限性。从一个区块整体来看，有多口油井同时出水，但并不是每口出水井都需要堵水，各个油井之间也是相互影响的，故需要进行整体区块堵水油井的选井。现场油井堵水时，有时还考虑到经济问题，并不是所有需堵水的油井都能马上实施堵水措施，因此还需考虑油井堵水的迫切性，希望能找出最需要堵水的油井来进行堵水。传统凭借经验选井的方法，由于存在一定的盲目性和局限性，往往会加剧其他油井的出水，恶化整个区块油井的出水状况。针对目前在区块堵水油井的选择方面并没有形成一套系统、完善的决策技术，所以急需开发出一套符合现场实际、数据易取、决策准确的油井堵水决策技术。油井压力恢复曲线在求取油井控制储量、求取地层参数、确定地层原始压力等方面的应用已趋于成熟，但是在堵水油井的选井决策方面还鲜有应用。油井关井压力恢复曲线能够反映油井附近地层和流体的性质，故可以作为油井是否需要堵水判断的依据。

目前堵水油井的选井大多是凭借经验，或是单靠油井含水率的高低或是剩余油饱和度的大小来决定油井的堵水与否，存在一定的盲目性和局限性，并有可能恶化整个区块油井的出水状况。针对这些不足，本发明提出一种注水开发油田堵水油井选井方法。

发明内容

针对常规油井堵水选井的盲目性和局限性，本发明提供一种系统的、简便准确的堵水油井选井方法。

本发明实施例是这样实现的，一种注水开发油田堵水油井选井方法，

一种注水开发油田堵水油井选井方法，该方法主要利用采油井的关井压力恢复曲线、含水率曲线、油井产量、油层各小层厚度及剩余油饱和度等参数，计算压力恢复决策指数改正值PBD_改、含水率上升指数WI和剩余油饱和度S_or，并以这些决策参数为决策因素进行综合评判，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②堵水油井的迫切性顺序；

该方法利用油井以恒定产量生产一段时间后关井测取的井底恢复压力，绘制井底压力与时间的半对数曲线，即MDH曲线，然后根据线性最小二乘理论拟合出MDH曲线的直线段关系式，并利用直线段斜率计算出压力恢复决策指数PBD值，再将PBD值改正至相同的产液强度下，得到只与油层水相渗透率相关的PBD_改值；

该方法利用组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得到剩余油饱和度S_or；

该方法利用油井含水率曲线进行定积分求解，计算出各油井的含水率上升指数WI值；

该方法以PBD改正值PBD_改、剩余油饱和度S_or和含水率上升指数WI值为决策因素进行综合评判，求取油井堵水综合决策值和区块油井的综合决策平均值，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②油井堵水的迫切性顺序。

进一步，需堵水油井的选择是按照以下标准确定：

所选出需堵水油井的综合决策值需大于区块油井的综合决策平均值。

进一步，堵水油井迫切性的确定是按照以下标准确定：

将计算出的油井综合决策值从大到小进行排序，顺序越靠前的油井越需堵水。

进一步，决策指数PBD_改值的计算方法为：

①PBD值即Pressure Buildup Decision-making Index，压力恢复决策指数。根据现场油井的基础资料和油井关井后的实测压力恢复曲线，以P_ws（t）为纵坐标，lgt为横坐标，绘制P_ws（t）—lgt关系曲线，即Miller-Dyes-Hutchinso（MDH）曲线；

②由P_ws（t）—lgt曲线，根据线性最小二乘理论，拟合出曲线的直线段关系式，得出直线段斜率k；

③ $\mathrm{PBD}=\frac{k}{f_w\·\ln 10}---\left(1\right)$

其中f_w为油井含水率，小数；

④PBD_改值的求解

为了使同一区块中各油井的PBD值能相互之间进行比较，应将PBD值修正至相同的产液强度q/h下，得到的PBD_改值就只与水相渗透率有关。

式中，q为油井产量，m³/d（立方米每天），h为地层有效厚度，单位为米。

进一步，剩余油饱和度S_or的计算方法为：

由组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得出，油井的剩余油饱和度S_or越大，堵水成效越好。

进一步，油井含水率上升指数WI值的计算方法为：

由各油井的含水率随时间的变化曲线，运用计算软件进行定积分求解，计算出各油井的WI值。油井相应的WI值越大，越需要堵水。

油井含水率上升指数：

$\mathrm{WI}=\frac{{\∫}_0^T{f}_w\left(T\right)\mathrm{dT}}{T}---\left(3\right)$

式中，WI为油井的含水指数，小数；f_w（T）为油井含水率随时间的变化函数；T为油井生产时间，月。

进一步，油井堵水综合决策值的计算方法为：

①建立因素集

因素集是影响被评判参数的各种因素所组成的一个集合，将影响堵水油井选择的三个因素构成一个集合，即因素集：

式中，WI值是油井含水率上升指数值；S_or是剩余油饱和度；PBD_改为压力恢复决策指数改正值。

②建立权重集

由于上述三个因素对于堵水油井选择的重要性是不同的，因此赋予不同的权重其对堵水油井选择影响的重要程度。由各因素的权重组成的集合即为权重集：

$A={{\left(a_i\right)}_{i=1}}^3=(a_1,a_2,a_3)---\left(5\right)$

式中，A为权重集，a_i为各因素相应的权重（i=1,2,3）；

各因素相应的权重应满足：Σa_i=1，a_i≥0。

在堵水油井的选择中，含油饱和度S_or是油井堵水的前提，含水率上升指数WI值关系到油井堵水的迫切程度，PBD_改值是堵水油井的选择的参考指标；故影响堵水油井选择的各因素的权重可选为：PBD_改值的权重=0.20，WI值的权重=0.35，S_or的权重=0.45；

③建立评价集

单因素评价集：

$R_i={{\left(r_{\mathrm{ij}}\right)}_{j=1}}^m=(r_{i1},r_{i2},...,r_{\mathrm{im}})---\left(6\right)$

其中，r_ij为各评价因素的单因素评价值（i=1,2,3，j=1,2,…,m）；

单因素评价矩阵：

综合评价集B是由权重集A与评价矩阵R相乘得到：

式中，B_j（j=1,2,…,m）为各评价因素的综合评价值，即堵水油井的综合决策值。

堵水油井的综合决策平均值

由（9）式求得：

$\stackrel{\‾}{B}=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j}{m}---\left(9\right)$

油井的堵水需要区块整体进行，现场油井堵水时往往还要考虑油井堵水的迫切性，希望能找出最需要堵水的油井来进行堵水。本发明针对目前在区块整体油井堵水的选择方面并没有形成一套系统、完善的决策技术，从渗流力学基础理论出发，利用压力恢复曲线，建立数学模型并推导出油井堵水的决策指数PBD值，该值与水相渗透率相关，能够反映油井附近地层和流体的性质，可以作为堵水油井决策的依据。在PBD值的基础上，结合影响堵水油井选择的含水上升率指数和剩余油饱和度两个因素，运用综合模糊评判方法求取油井堵水综合决策值，选择出需堵水的油井，并给出堵水的迫切性顺序。

附图说明

图1是本发明实施例提供的MDH曲线；

图2本发明实施例提供的油井含水率随时间的变化曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

I本发明实施例提供的注水开发油田堵水油井选井方法，

一种注水开发油田堵水油井选井方法，该方法主要利用采油井的关井压力恢复曲线、含水率曲线、油井产量、油层各小层厚度及剩余油饱和度等参数，计算压力恢复决策指数改正值PBD_改、含水率上升指数WI和剩余油饱和度S_or，并以这些决策参数为决策因素进行综合评判，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②堵水油井的迫切性顺序；

该方法利用油井以恒定产量生产一段时间后关井测取的井底恢复压力，绘制井底压力与时间的半对数曲线，即MDH曲线，然后根据线性最小二乘理论拟合出MDH曲线的直线段关系式，并利用直线段斜率计算出压力恢复决策指数PBD值，再将PBD值改正至相同的产液强度下，得到只与油层水相渗透率相关的PBD_改值；

该方法利用组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得到剩余油饱和度S_or；

该方法利用油井含水率曲线进行定积分求解，计算出各油井的含水率上升指数WI值；

该方法以PBD改正值PBD_改、剩余油饱和度S_or和含水率上升指数WI值为决策因素进行综合评判，求取油井堵水综合决策值和区块油井的综合决策平均值，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②油井堵水的迫切性顺序。

在实际应用中，按如下步骤计算各决策值，即：

（1）决策指数PBD_改值的计算

①PBD值即Pressure Buildup Decision-making index，压力恢复曲线决策指数。根据现场油井的基础资料和油井关井后的实测压力恢复曲线，以P_ws（t）为纵坐标，lgt为横坐标，绘制P_ws（t）—lgt关系曲线，即Miller-Dyes-Hutchinso（MDH）曲线，如图1所示；

②由P_ws（t）—lgt曲线，根据线性最小二乘理论，拟合出曲线的直线段关系式，得出直线段斜率k；

③ $\mathrm{PBD}=\frac{k}{f_w\·\ln 10}---\left(1\right)$

其中f_w为油井含水率，小数；

④PBD_改值的求解。

为了使同一区块中各油井的PBD值能相互之间进行比较，应将PBD值修正至相同的产液强度q/h下，得到的PBD_改值就只与水相渗透率有关。

式中，q为油井产量，m³/d，h为地层有效厚度，单位为米。。

（2）剩余油饱和度S_or的计算。由组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得出。油井的剩余油饱和度S_or越大，堵水成效越好。

（3）油井含水率上升指数WI值的计算。由各油井的含水率随时间的变化曲线，运用计算软件进行定积分求解，计算出各油井的WI值。油井相应的WI值越大，越需要堵水。

油井含水率上升指数：

   （3）

式中，WI为油井的含水指数，小数；f_w（T）为油井含水率随时间的变化函数，油井含水率随时间的变化曲线如图2所示；T为油井生产时间，月。

油井是否需要堵水，与上述三个参数密切相关，而上述三个参数之间又相互影响，故不能简单的将上述参数组合到一个公式中，为了实现堵水油井选择的综合决策，引入综合模糊评判的方法，利用上述三个决策参数综合评判出一个综合决策值来进行需堵水的油井的选井。

（4）油井堵水综合决策值的计算

①建立因素集

因素集是影响被评判参数的各种因素所组成的一个集合，将影响堵水油井选择的三个因素构成一个集合，即因素集：

式中，WI值是油井含水率上升指数值；S_or是剩余油饱和度；PBD_改为压力恢复决策指数改正值。

②建立权重集

由于上述三个因素对于堵水油井选择的重要性是不同的，因此赋予不同的权重其对堵水油井选择影响的重要程度。由各因素的权重组成的集合即为权重集：

$A={{\left(a_i\right)}_{i=1}}^3=(a_1,a_2,a_3)---\left(5\right)$

式中，A为权重集，a_i为各因素相应的权重（i=1,2,3）；

各因素相应的权重应满足：Σa_i=1，a_i≥0。

在堵水油井的选择中，含油饱和度S_or是油井堵水的前提，含水率上升指数WI值关系到油井堵水的迫切程度，PBD_改值是堵水油井的选择的参考指标。故影响堵水油井选择的各因素的权重可选为：PBD_改值的权重=0.20，WI值的权重=0.35，S_or的权重=0.45。

③建立评价集

单因素评价集：

$R_i={{\left(r_{\mathrm{ij}}\right)}_{j=1}}^m=(r_{i1},r_{i2},...,r_{\mathrm{im}})---\left(6\right)$

其中，r_ij为各评价因素的单因素评价值（i=1,2,3，j=1,2,…,m）。

单因素评价矩阵：

综合评价集B是由权重集A与评价矩阵R相乘得到：

式中，B_j（j=1,2,…,m）为各评价因素的综合评价值，即堵水油井的综合决策值。

堵水油井的综合决策平均值

由（9）式求得：

$\stackrel{\‾}{B}=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j}{m}---\left(9\right)$

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种注水开发油田堵水油井选井方法，该方法主要利用采油井的关井压力恢复曲线、含水率曲线、油井产量、油层各小层厚度及剩余油饱和度等参数，计算压力恢复决策指数改正值PBD_改、含水率上升指数WI和剩余油饱和度S_or，并以这些决策参数为决策因素进行综合评判，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②堵水油井的迫切性顺序；

该方法利用油井以恒定产量生产一段时间后关井测取的井底恢复压力，绘制井底压力与时间的半对数曲线，即MDH曲线，然后根据线性最小二乘理论拟合出MDH曲线的直线段关系式，并利用直线段斜率计算出压力恢复决策指数PBD值，再将PBD值改正至相同的产液强度下，得到只与油层水相渗透率相关的PBD_改值；

该方法利用组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得到剩余油饱和度S_or；

该方法利用油井含水率曲线进行定积分求解，计算出各油井的含水率上升指数WI值；

该方法以PBD改正值PBD_改、剩余油饱和度S_or和含水率上升指数WI值为决策因素进行综合评判，求取油井堵水综合决策值和区块油井的综合决策平均值，完成以下决策：①需堵水油井的选井；②油井堵水的迫切性顺序。

2.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，需堵水油井的选择是按照以下标准确定：

所选出需堵水油井的综合决策值需大于区块油井的综合决策平均值。

3.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，油井堵水迫切性的确定是按照以下标准确定：

将计算出的油井综合决策值从大到小进行排序，顺序越靠前的油井越需堵水。

4.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，决策指数PBD_改值的计算方法为：

①PBD值即Pressure Buildup Decision-making Index，压力恢复决策指数；根据现场油井的基础资料和油井关井后的实测压力恢复曲线，以P_ws（t）为纵坐标，lgt为横坐标，绘制P_ws（t）—lgt关系曲线，即Miller-Dyes-Hutchinso（MDH）曲线；P_ws（t）为关井t时间的井底压力值，MPa；t为油井关井测试时间，s；

②由P_ws（t）—lgt曲线，根据线性最小二乘理论，拟合出曲线的直线段关系式，得出直线段斜率k；

③ $\mathrm{PBD}=\frac{k}{f_w\·\ln 10}---\left(1\right)$

其中f_w为油井含水率，小数；

④PBD_改值的求解

为了使同一区块中各油井的PBD值能相互之间进行比较，应将PBD值改正至相同的产液强度q/h下，得到的PBD_改值就只与水相渗透率有关；

式中，q为油井产量，单位是m³/d（立方米每天），h为地层有效厚度，单位为米。

5.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，剩余油饱和度S_or的计算方法为：

由组成油层的各个小层的剩余油饱和度用各小层有效厚度占总厚度的百分数加权计算得出，油井的剩余油饱和度S_or越大，堵水成效越好。

6.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，油井含水率上升指数WI值的计算方法为：

由各油井的含水率随时间的变化曲线，进行定积分求解，计算出各油井的WI值；油井相应的WI值越大，越需要堵水；

油井含水率上升指数：

$\mathrm{WI}=\frac{{\∫}_0^T{f}_w\left(T\right)\mathrm{dT}}{T}---\left(3\right)$

式中，WI为油井的含水指数，小数；f_w（T）为油井含水率随时间的变化函数；T为油井生产时间，单位为月。

7.根据权利要求1所述的注水开发油田堵水油井选井方法，其特征在于，油井堵水综合决策值及油井堵水综合决策平均值的计算方法为：

①建立因素集

因素集是影响被评判参数的各种因素所组成的一个集合，将影响堵水油井选择的三个因素构成一个集合，即因素集：

式中，WI值是油井含水率上升指数值；S_or是剩余油饱和度；PBD_改为压力恢复决策指数改正值；

②建立权重集

由于上述3个因素对于堵水油井选择的重要性是不同的，因此赋予不同的权重其对堵水油井选择影响的重要程度；由各因素的权重组成的集合即为权重集：

$A={{\left(a_i\right)}_{i=1}}^3=(a_1,a_2,a_3)---\left(5\right)$

式中，A为权重集，a_i为各因素相应的权重（i=1,2,3）；

各因素相应的权重应满足：Σa_i=1，a_i≥0；

在堵水油井的选井中，较高的含油饱和度S_or是油井堵水的前提，含水率上升指数WI值关系到油井堵水的迫切程度，PBD_改值是堵水油井选择的参考指标；故影响堵水油井选择的各因素的权重可选为：PBD_改值的权重为0.20，WI值的权重为0.35，S_or的权重为0.45；

③建立评价集

单因素评价集：

$R_i={{\left(r_{\mathrm{ij}}\right)}_{j=1}}^m=(r_{i1},r_{i2},...,r_{\mathrm{im}})---\left(6\right)$

其中，r_ij为各评价因素的单因素评价值（i=1,2,3，j=1,2,…,m）；m为区块油井总数；

单因素评价矩阵：

综合评价集B是由权重集A与评价矩阵R相乘得到：

式中，B_j（j=1,2,…,m）为各评价因素的综合评价值，即堵水油井的综合决策值；

堵水油井的综合决策平均值

由（9）式求得：

$\stackrel{\‾}{B}=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{B}_j}{m}---\left(9\right).$

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