CN107355200A - 一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，属于石油开采技术领域。该方法在确定地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素后，计算得出评价对象的纳微米颗粒改善水驱的综合决策因子，根据目标区块评价对象的综合决策因子求取本区块的标准值，根据目标区块的标准值，确定纳微米颗粒分散体系改善水驱选井决策结果。对高于区块标准值的注水井进行注入纳微米颗粒分散体系进行改善水驱，低于区块标准值的注水井进行增注，处于目标区块标准值±10％范围内的注水井一般暂不处理。本发明相对于现场应用广泛的PI决策方法，考虑的因素更多、更全面，更适合低渗透油藏进行纳微米颗粒分散体系改善水驱。

Description

一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别是指一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法。

背景技术

油田注水开发后期，含水率上升，地下油水分布日趋复杂，层间、层内非均质性严重，导致注入水发生突进和窜流，甚至造成油井的过早水淹，严重影响油田开发效果。针对我国低渗透油藏微裂缝发育的特点，从区块整体来看，有多口油井同时出水时，并不是每口井的含水率都需要改变生产措施。需根据地质特征及生产实际特征综合计算分析，作为纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法。

针对低渗透油藏，纳微米颗粒分散体系提高采收率技术前景较好，其成败在很大程度上取决于选井决策的合理性。目前，通常采用两种方法进行设计：一种是根据现场经验通过定性分析选择调剖井位，确定调剖剂用量，该方法简单，但存在不确定性，技术条件单一，主观性太大，无法达到优化的目的。另一种是单纯采用数值模拟进行优化设计，采用这种方法，通常是需要地质建模、区块历史拟合和方案优化等过程，耗时较多，难以满足现场调剖设计和施工急需。因而迫切需要一种既综合现场专家知识和经验定性特点，又继承数值模拟技术定量性优点的综合决策方法。

发明内容

针对低渗透油藏纳微米颗粒分散体系改善水驱选井决策方法的局限性，本发明从油藏工程及渗流力学基础理论及方法出发，提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法。

多孔介质在长期注水开发、温度和压力的影响下，储层孔喉的半径增大，渗透率也逐渐增大，导致优势通道的形成。利用纳微米颗粒分散体系改善水驱选井决策技术的关键在于对优势通道进行高效准确的识别。进而封堵优势通道，改善油层的吸水剖面，提高水驱波及效率，从而提高油藏采收率。

该方法包括如下步骤：

(1)采用升半梯形/降半梯形归一化方法，确定地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素的单因素决策因子；

(2)根据各因素的权重，计算得出评价井的纳微米颗粒改善水驱的综合决策因子；其中，各因素权重采用德尔菲法确定；

(3)根据目标区块评价对象的综合决策因子求取本区块的标准值；并根据标准值确定纳微米颗粒分散体系选井结果：当评价井的综合决策因子大于目标区块标准值的110％时，向评价井注入纳微米颗粒分散体系进行改善水驱；当评价井的综合决策因子小于目标区块标准值的90％时，对评价井进行增注；当评价井的综合决策因子在目标区块标准值±10％范围内时，对评价井不进行处理。

其中，步骤(1)中地质静态因素包括渗透率、非均质性、孔隙度和沉积特征，其中，若为正韵律油藏，则沉积特征指标值为1；若为复合韵律，则沉积特征指标值为0.5；若为反韵律油藏，则沉积特征指标值为0。

渗透率是影响优势通道形成的重要影响因素，注入水会优先选择渗透率较高的区域流动，易造成不均匀水驱现象。也就是渗透率越大，越易促进优势通道的形成，故采用升半梯形归一化处理确定渗透率指标值。

式中：a₁、a₂为单项指标的最小值和最大值，下同。

油藏的非均质性是优势通道形成的又一重要因素，一般用渗透率变异系数描述油藏非均质性。非均质性包括纵向非均质性和横向非均质性，都容易引起驱替不均匀的现象。因此，非均质性越严重的油层，其被冲刷的程度也越严重。可通过渗透率的对数正态分布求取渗透率变异系数。

若把要处理的数据的样本值点到对数正态概率纸上，所有的值几乎都位于一条线上，即将该情况视为渗透率属于对数正态分布。而概率纸上的横坐标标度按自然对数，纵坐标则依正态分布。

关于正态分布，我们知均值μ，方差σ²的随机变量区间内的概率是0.682。故渗透率与其均值在累积百分比为84.1％处之差正好为一个标准差σ，变异系数为V：

对数正态分布，变异系数V值为：

而为应用方面，一般实际使用中多采用如下关系:

综上所述，渗透率的变异系数越大，非均质性越强，越易形成优势通道，即采用升半梯形归一化方法确定渗透率变异系数的指标值:

由于储层多孔介质的孔渗相关性，其影响机理于渗透率基本上是是相同的，一般情况下，储层孔隙度大的易形成优势通道。即孔隙度越大，越易形成优势通道，所以，采用升半梯形确定孔隙度的指标值。

步骤(1)中注入井动态因素包括压力指数PI、吸水百分数变异系数W_v和视吸水指数增加程度。

压力指数PI计算方法如下：

其中，PI为井口压力指数，MPa；q为注水井日注水量，m³/d；μ为流体动力粘度，mPa·s；K为地层渗透率，μm²；h为油层厚度，m；r_e为注水井控制半径，m；φ为孔隙度，％；C为综合压缩系数，t为关井时间，min。

对于存在优势通道的储层，都会有一种现象即某些层位注不进水，而另一些层位又出现大量地吸水情况。

吸水百分数变异系数求法如下：

其中，平均吸水百分数的求法为：

式中：W_v为吸水百分数变异系数；n为小层数；W_i为第i层的吸水百分数；为平均吸水百分数；h_i为第i层的厚度，m；H为总厚度。

通常吸水百分数变异系数较大的井是应该调剖的井。计算出每口注水井的吸水百分数变异系数后，利用简化的升半梯形归一化方法表示成选择调剖井的决策因子，计算公式如下：

式中：W(i)为第i口井的吸水百分数变异系数；FW(i)为第i口井的W(i)的隶属度。

视吸水指数表示吸水能力的指标，即单位井口压力下的日注水量。而吸水指数是单位注水压差下的日注水量，若存在优势通道，注水井的吸水指数就会急剧猛增，而在优势通道形成之前，则表现平稳。

视吸水指数增加的越大，形成优势通道的可能性就越大，所以，采用升半梯形确定视吸水指数指标值。

式中：x为观测时刻视吸水指数与正常情况下的视吸水指数之比。

步骤(1)中生产井动态因素包括生产压差、采液指数增加程度和含水率。

一般在油田实际生产中，要调整油井产液量常会通过调控注入压力与生产压力值。相同的注采单元中，注采压差越大，形成优势通道的可能性就越小，故采用降半梯形归一化方法确定注采压差指标值。

采液指数主要反映产液量与生产压差之间的关系的指标。其原理与视吸水指数基本相同，都是在优势通道出现之后会急剧猛增，无论是产液量还是含水率都大幅度地上升。即采液指数增加的越大，形成优势通道的可能性就越大，所以，采用升半梯形归一化方法确定采液指数指标值。

式中：x为观测时刻采液指数与正常情况下的采液指数之比。

若油藏中存在优势通道，则一定会有一明显的表现即含水率突变，这说明地层中出现了异常。含水率是存在粘性指进的重要动态因素。含水率越大，形成优势通道的可能性就越大，所以，采用升半梯形归一化方法确定含水率的指标值。

式中：x为观测时刻含水率。

步骤(1)中评价井的单因素决策因子计算方法如下：

式中：ω_ij为第i类影响因素的第j种因素的权重，其中i＝1,2,3，例如：ω₂₃对应的是注入井动态因素中的视吸水指数增加程度；DF_ij为第i类因素的第j种因素的决策值；DF_i为单因素决策因子，目标井的第i类影响因素的决策因子，i＝1,2,3。

步骤(2)中评价井的综合决策因子计算方法如下：

首先，依据步骤(1)所述的三类因素设置权重，即权重向量：

ω_i＝[ω₁，ω₂，ω₃]^T

式中：ω₁、ω₂、ω₃分别对应地质静态因素、注入井动态因素及生产井动态因素对纳微米颗粒分散体系改善水驱决策的影响程度。权重的设置一般根据现场生产实际论证求取。

综合评判来选井，选井的多因素模糊决策模型如下：

式中：DF_z为综合决策因子；DF_i为单因素决策因子，目标井的第i类影响因素的决策因子，i＝1,2,3。

步骤(3)中区块标准值的计算方法如下：

式中：DF_s为某区块的标准值；DF_zk为第k口井的综合决策因子。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明基于纳微米颗粒分散体系改善水驱的渗流机理，综合考虑地质静态因素、注入井动态因素及受效井动态因素，建立了一套针对低渗透油藏注入纳微米颗粒分散体系改善水驱过程的选井决策方法。本发明可以指导现场调驱作业，也可用于纳微米颗粒分散体系改善水驱开发调整措施效果评价，对生产开发实际具有指导意义。本发明相对于目前现场应用广泛的PI决策方法，考虑的因素更多、更全面，更适合低渗透油藏进行纳微米颗粒分散体系改善水驱。

附图说明

图1为本发明的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法。

如图1所示，为本发明方法的流程图。以我国某油田低渗透油藏区块为例，本区块共计10个井组，共计55口井。自1996年进行注水替油开发，截止2015年，部分生产井的含水率已达到85％以上。

纳微米颗粒分散体系让其水溶液具有降低优势通道中的流动速度，达到“降大不降小”的目的；同时，调整流场流速，注入体系能选择性地进入大中孔道，使因非均质引起的流动速度分布得到明显的改变，从而达到更大的扩大波及体积作用，更好的开采中小孔道中的剩余油。纳微米颗粒分散体系具有体积小、水化膨胀、变形、流动性好的特点，可以进入低渗透孔隙通道。纳微米颗粒分散体系通过调整孔道中的流体流动速度和状态，实现液流改向和逐级调驱，达到提高油藏采收率的目的。由于纳微米颗粒分散体系的这些特点，纳微米颗粒分散体系改善水驱技术在本区块具有广阔的应用前景。

针对纳微米颗粒分散体系改善水驱现场实施情况，需要针对问题井优先实施改善水驱措施。即涉及纳微米颗粒分散体系改善水驱选井决策方法。其基本步骤如下：

(1)采用升半梯形/降半梯形归一化方法，确定地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素的单因素决策因子；

(2)采用德尔菲法确定各因素的权重，计算得出评价井的纳微米颗粒改善水驱的综合决策因子；

(3)根据目标区块评价对象的综合决策因子求取本区块的标准值，并根据标准值确定纳微米颗粒分散体系选井结果：当评价井的综合决策因子大于目标区块标准值的110％时，向评价井注入纳微米颗粒分散体系进行改善水驱；当评价井的综合决策因子小于目标区块标准值的90％时，对评价井进行增注；当评价井的综合决策因子在目标区块标准值±10％范围内时，对评价井不进行处理。

根据生产实际情况，采用德尔菲法(即专家评分法)对地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素的子因素进行权重设置，如表1所示。

表1选井决策多因素权重定义

并确定地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素的单因素决策因子，并针对上述三方面因素设置权重为0.25、0.35和0.4。针对每个项目相关因素设置权重如表2所示。

表2注水井多因素决策方法

采用上述选井决策方法对本区块10口注入井进行纳微米颗粒改善水驱措施井的筛选，根据各因素的权重及计算结果，可以得出纳微米颗粒分散体系改善水驱措施的综合决策因子及相关结论，如表3所示。

表3纳微米颗粒分散体系改善水驱选井综合决策因子及相关结论

根据本区块评价对象的综合决策因子求取本区块的标准值0.3384，认为高于区块标准值的注水井进行注入纳微米颗粒分散体系进行改善水驱；低于区块标准值的注水井进行增注，例如Well-1、Well-2和Well-4；处于区块标准值±10％范围内的注入井(即0.2384～0.4384范围内的注入井)一般暂不处理，例如Well-3和Well-6等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)采用升半梯形/降半梯形归一化方法，确定地质静态因素、注入井动态因素和生产井动态因素的单因素决策因子；

(2)根据各因素的权重，计算得出评价井的纳微米颗粒改善水驱的综合决策因子；

(3)根据目标区块评价对象的综合决策因子求取本区块的标准值；并根据标准值确定纳微米颗粒分散体系选井结果：当评价井的综合决策因子大于目标区块标准值的110％时，向评价井注入纳微米颗粒分散体系进行改善水驱；当评价井的综合决策因子小于目标区块标准值的90％时，对评价井进行增注；当评价井的综合决策因子在目标区块标准值±10％范围内时，对评价井不进行处理。

2.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(1)中地质静态因素包括渗透率、非均质性、孔隙度和沉积特征，其中，若为正韵律油藏，则沉积特征指标值为1；若为复合韵律，则沉积特征指标值为0.5；若为反韵律油藏，则沉积特征指标值为0。

3.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(1)中注入井动态因素包括压力指数PI、吸水百分数变异系数W_v和视吸水指数增加程度。

4.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(1)中生产井动态因素包括生产压差、采液指数增加程度和含水率。

5.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(1)中评价井的单因素决策因子计算方法如下：

<mrow> <msub> <mi>DF</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>DF</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow>

式中：ω_ij为第i类影响因素的第j种因素的权重，其中i＝1,2,3；DF_ij为第i类因素的第j种因素的决策值；DF_i为单因素决策因子，目标井的第i类影响因素的决策因子，i＝1,2,3。

6.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(2)中评价井的综合决策因子计算方法如下：

首先，依据步骤(1)所述的三类因素设置权重，即权重向量：

ω_i＝[ω₁,ω₂,ω₃]^T

式中：ω₁、ω₂、ω₃分别对应地质静态因素、注入井动态因素及生产井动态因素对纳微米颗粒分散体系改善水驱决策的影响程度；

综合评判来选井，选井的多因素模糊决策模型如下：

<mrow> <msub> <mi>DF</mi> <mi>z</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>DF</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>

式中：DF_z为综合决策因子；DF_i为单因素决策因子，目标井的第i类影响因素的决策因子，i＝1,2,3。

7.根据权利要求1所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述步骤(3)中区块标准值的计算方法如下：

<mrow> <msub> <mi>DF</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>DF</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mrow>

式中：DF_s为某区块的标准值；DF_zk为第k口井的综合决策因子。

8.根据权利要求3所述的纳微米颗粒分散体系改善水驱选井方法，其特征在于：所述压力指数PI计算方法如下：

<mrow> <mi>P</mi> <mi>I</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>q</mi> <mi>&amp;mu;</mi> </mrow> <mrow> <mn>15</mn> <mi>K</mi> <mi>h</mi> </mrow> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mfrac> <mrow> <mn>12.5</mn> <msub> <mi>r</mi> <mi>e</mi> </msub> <mi>&amp;phi;</mi> <mi>&amp;mu;</mi> <mi>C</mi> </mrow> <mrow> <mi>K</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，PI为井口压力指数，MPa；q为注水井日注水量，m³/d；μ为流体动力粘度，mPa·s；K为地层渗透率，μm²；h为油层厚度，m；r_e为注水井控制半径，m；φ为孔隙度，％；C为综合压缩系数，t为关井时间，min。