CN109469478A - 基于改进qfd的高含水期整装油田多级开发潜力评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于改进QFD的高含水期整装油田多级开发潜力评价方法。其核心工具是评价屋，由开发效果评价指标矩阵，技术措施矩阵，开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵，技术措施一级、二级、三级应用潜力矩阵，一级、二级、三级开发潜力矩阵九部分构成。能分析实行不同技术措施后的高含水期整装油田的多级开发潜力。对比数值模拟，本方法较为简便：确定相互关联矩阵后，评估各级技术措施的应用潜力，即可计算目标油田的多级开发潜力；同时本方法还实现了本区块已应用的、同类区块应用的及处于试验阶段将要应用的，不同等级技术措施所对应的开发潜力评估，对于矿场实际生产具有较高的参考价值。

Description

基于改进QFD的高含水期整装油田多级开发潜力评价方法

技术领域

本发明关于油气田开发理论与系统工程优化，属于油气田开发工程领域，特别涉及一种基于改进QFD的高含水期整装油田开发潜力的评价与筛选的系统方法。

背景技术

整装油田是指较大规模的油藏在形成后基本没有被后期的地质运动破坏，圈闭完整，储层面积和厚大都较大的油田，该油田类型在我国大庆油田、胜利油田、辽河油田等地区广泛分布，是我国油田类型的重要组成部分。其中大部分整装油田开发时间较长，目前处于高含水期，以胜利油区的胜坨、孤岛、孤东和埕东油田为例，综合含水率已超过93.6％，采油成本相对较高，而国际油价目前长期处于低位，导致多数整装老油田开发利润较低，甚至部分老油田出现亏损，亟需对高含水期整装油田的开发潜力及生产价值进行评估筛选，关闭没有开发潜力的老油田，选取开发潜力较大的老油田进行生产措施调整，充分挖掘老油田的开发潜力。而矿场实际挖潜技术调整措施类型多样，矿场应用效果不一，为准确判断老油田的开发潜力增加了难度。目前针对油田开发潜力的评价方法总体可以分为两类，一类是经验公式对不同油田区块进行采收率预测，其基本思路是首先根据油田的地质参数特征，如沉积相、油层非均质系数、油水粘度比、渗透率等等对目标区块进行分类，然后根据统计回归得到的经验公式对不同类型油层进行采收率预测，从而筛选出采收率较高的油田区块。该方法虽然简单易行，但是对经验公式的依赖性较强，无法准确预测多种挖潜措施实施后的开发潜力，说服力较弱。另一种较常见的方法是制定不同技术措施的调整方案，基于数值模拟技术对不同方案的开发效果进行预测，该方法虽然说服力较强，但需要建立大量的矿场区块地质模型与数值模拟模型，耗费大量的计算资源，工作量非常大，一方面模型的准确性对预测方案的结果有较大影响，另一方面调整方案设计的合理性也会影响最终决策，并且难以考虑到现场实际中钻井、采油等技术革新对开发潜力的影响。如何基于各类技术措施的特征效果，准确评估应用技术措施之后的油田开发潜力，以筛选出开发潜力较高的油田区块成为目前各大油田公司面临的技术难题。

目前在产品质量控制与设计开发领域，一种将产品技术特性与产品开发目标需求进行高效转化的方法——QFD(质量功能展开)应用较为广泛，其核心思想是利用质量屋将开发设计目标转化为工程技术指标，后普遍用于工程方案决策中，如有学者根据该方法的基本构架和计算流程方法，提出了功能屋，以实现高速公路路线方案的优选。但是QFD方法在油气田开发领域目前尚未推广应用，究其原因，主要是QFD方法中传统的转换工具质量屋在油田开发潜力评价中存在一定的不适应性，主要表现在：①QFD方法中的核心工具——质量屋(如图1所示)，包括顾客需求矩阵、技术特性矩阵、技术特性关系矩阵、技术评估矩阵、顾客需求的重要性矩阵及计划矩阵，主要实现的功能是将顾客需求转换为产品的技术特性，按照其传统计算方法是根据最终设计目标来优化技术指标，而在油田开发潜力评价过程中，需要根据技术特性的进步来评估对开发效果的影响，与传统的QFD计算方法相比是一个逆向的过程；②在实际的油田开发过程中，技术调整措施多种多样，且各类技术措施所针对的开发问题不同，不同开发技术调整措施具有不用的调整效果，且随着科技的进步与发展，技术措施也在不断革新，在开发潜力评价过程中需要考虑不同技术措施自身的改善程度，这在传统的质量屋中难以实现；③油田现场技术调整措施种类繁多，如层系细分、细分重组、井网加密、扶停、侧钻、补孔改层、换大泵(提液)、调剖、堵水、防砂、细分注水、酸化、压裂、CO₂驱、化学驱、三元复合驱等，在考虑开发潜力与技术措施相关性矩阵时，如果将技术措施类型全都放入技术特性矩阵中会导致相关性矩阵将非常繁杂，可靠性不强，应用价值不高，在实际矿场难以推广应用。综上所述，传统的QFD方法无法满足老油田开发潜力评价的客观需求。

发明内容

本发明在深入研究QFD基本方法的基础上，提出了可评价高含水期开发阶段整装油田开发潜力评价的多级开发潜力评价屋，并形成了一套评估整装油田多级开发潜力的系统计算方法。

本发明所提出的多级开发潜力评价屋由九部分构成，基本构成如图2所示。分别是开发效果评价方面矩阵、技术措施矩阵、开发效果与技术措施相互关联矩阵、技术措施一级应用潜力矩阵、技术措施二级应用潜力矩阵、技术措施三级应用潜力矩阵、一级开发潜力矩阵、二级开发潜力矩阵、三级开发潜力矩阵。

开发效果评价指标矩阵是对油田的开发效果进行评价的量化指标。在油气田生产过程中具有较强指导性意义的相关指标，可以反映目前油田的开发动态。总体来看，针对高含水期的整装老油田，具有较强代表性意义的主要在水驱储量动用程度、注入水利用程度、产量变化方面的相关指标。具体列举如下：水驱储量动用程度、水驱控制程度、可采储量、含水率、存水率、含水上升率、注水量、年产油综合递减率、剩余可采储量采油速度。以上这些指标可以对高含水期的整装老油田开发动态进行相对综合的评价，可以充分体现目标研究油田的储量动用程度、注水利用情况及产量变化情况。

技术措施矩阵是对油田目前常用的开发调整措施进行列举。针对水驱开发的老油田，其开发的主要矛盾主要体现在由于储层的非均质性导致的开发效果不均衡及配套工艺措施与当前井网不适应；需要针对老油田的实际开发情况对开发调整措施进行筛选。油田目前采取的技术措施种类方式繁多，根据开发调整措施的主要功能，可以分为层系井网调整措施、注采结构调整措施、开发方式转变措施三大类。每一类措施具体包含的详细技术措施可见表1，在实际应用中可以选取在本区块具有应用潜力的技术措施，没有实际应用潜力的技术措施可以省略。

表1高含水期整装老油田开发调整措施分类统计表

技术措施分类	技术措施名称	措施成本
			层系井网调整措施	层系细分、细分重组、井网加密、扶停、侧钻	低
注采结构调整措施	补孔改层、换大泵、调剖、堵水、防砂、细分注水、酸化、压裂；	中
			开发方式转变措施	CO<sub>2</sub>驱、N<sub>2</sub>驱、化学驱、三元复合驱、热水驱、蒸汽吞吐	高

开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵是将开发效果评价指标与技术措施的相关性进行量化表征的矩阵，两者之间的相关关系采用1-9分级评价，1表示弱相关，3表示一般相关，9表示重要相关，数值越大表示相关性越强。根据整装油田多年水驱开发调整的专家生产经验，可以将开发效果指标与技术措施相互关联矩阵进行模糊确定。

技术措施一级应用潜力矩阵、二级应用潜力矩阵、三级应用潜力矩阵是对技术特性矩阵中所列举的技术措施进行分级潜力评价。各级技术措施应用潜力所代表的含义如表2所示。

表2各级技术措施应用潜力含义

一级开发潜力矩阵、二级开发潜力矩阵、三级开发潜力矩阵是根据技术措施的分级应用潜力所计算出的对应的开发指标潜力。其中一级开发潜力是指目标区块如果应用一级技术潜力，其开发效果指标可以改善的相对率。二级开发潜力是指以目标区块同类区块中的最好技术潜力为参考，应用技术措施后的开发效果改善潜力；三级开发潜力是指考虑目前处于试验阶段及将快速突破的技术潜力评估依据，所对应的极限开发效果改善潜力。

基于上述多级开发潜力评价屋，本发明所提出的高含水期整装油田开发潜力评价方法主要由五个步骤构成，如图3所示，结合方法流程图对所提出的开发潜力评价方法进行说明。

步骤一、完善开发效果评价指标矩阵。针对整装油田高含水期的开发阶段特点，其注水相关指标是处于高含水阶段油田的特征性指标，如含水率、含水上升率、存水率、注水量，这些指标可以反映技术措施对于注水利用的改善情况；同时产量对于油田是最为重要的生产指标，面对每年的生产任务，剩余可采储量的采油速度是能否实现产量任务的关键，而年产油综合递减率则是油田可持续开发的重要指标；除此之外，针对该类油田高含水阶段的剩余油分布特征，所采取的技术能否有效动用剩余油是开发的关键，在众多的指标中，比较有代表性的指标是储量动用程度、水驱控制程度、可采储量。因此，选取以上提到的九个指标作为高含水整装油田开发效果评价的综合指标。

步骤二、完善技术措施矩阵。油田上目前技术措施种类繁多，在技术措施矩阵中可根据油田地质开发特点有选择性的填入技术措施矩阵，对于其中没有任何应用价值的技术措施可以省略。对于整装油田来讲，其储层一般较厚，层系具有继续细分的空间，井网具有进一步加密的空间；而对于扶停等工艺措施，则需要根据油田目前油水井的开井率进行判断，如果目标区块开井率较低，存在大量的关停井，可以根据井的实际情况进行扶停和侧钻，如果目标区块井的开井率较高，各口井的生产状况良好，关停等工艺措施便可忽略。

步骤三：完善开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵。处于高含水期的整装油田，一般会经过较长时间的开发历史，会积累较多的开发生产实际经验和大量的开发动态生产数据。根据现场专家多年积累的生产经验，对不同开发调整措施与各个关键生产动态指标会有较为直观的认识。根据1-3-6-9的分级评价原则，对不同的开发调整措施与各个开发评价指标进行关联性评价，完善开发效果指标与技术措施相互关联矩阵。如图4所示。

步骤四：对技术措施一级、二级、三级应用潜力进行评估，完善技术措施多级应用潜力矩阵。

步骤4-1：评估一级技术应用潜力。对于目标区块，可以通过目前区块中已经应用的技术措施有细分重组、井网加密、侧钻、补孔、换大泵、调剖堵水、防砂、酸化，其他的技术措施目前在研究区块并未应用过。针对以上列举的措施，可以通过分析这些已经应用的技术措施的改善效果及应用的规模，对其应用潜力进行1-3-5模糊评估。如目前研究区块井网较为稀疏，可以进行加密的空间较大，但是已有将近66％的井中都换成了大泵，再进行换大泵的井数并不多，其应用潜力相对较低；依次类推，确定各类技术的一级潜力。

步骤4-2：评估技术措施的二级应用潜力。除去目标区块曾经列举的以上措施，附近其他整装区块可能还采取过其他的技术措施，可以用其他同类型区块所能应用的最大规模能力作为本区块的参考，评估各类已应用过的技术措施的最大应用规模能力。对于目标油田附近物性相近的其他整装区块，部分其他区块中还曾经进行的开发调整措施有压裂、CO₂驱、N₂驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐等，但是这些措施在不同的整装油田中应用效果参差不齐，有好有差，二级应用潜力就是对最好的应用能力进行评估。如在本区块中调剖堵水可能效果并不是很明显，该技术的一级应用潜力较低，量化为1，而在相邻的其他区块中对于改善开发效果十分有帮助，二级应用潜力就较高，量化为3。

步骤4-3：评估技术措施的三级应用潜力。目前各大高校及研究院所对调剖堵水、大型压裂、CO₂驱、化学驱、热水驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐等前沿技术正在积极开展大量研究，大量新型成果涌现，如新型堵水材料、大型体积压裂技术等，虽然在目前的整装油田应用还刚刚起步，但在研究成果来看，具有较高的应用价值，对于开发动态有较好的改善效果。对于这些具有较大应用潜力和改善效果的处于研究前沿的开发技术措施，对其进行潜力评估。

根据步骤一、二、三，所完成的高含水期整装老油田的多级开发潜力评价屋如图5所示。

步骤五：对开发潜力矩阵进行计算。其计算流程如下。

步骤5-1：将开发效果指标与技术措施相关矩阵进行归一化。归一化之前的相关矩阵中的相关数为α_ij，归一化之后的相关数为β_ij，其中

步骤5-2：将技术措施分级应用潜力矩阵进行归一化。归一化之前的技术措施各级应用潜力矩阵参数为γ_ij，归一化之后的各级应用潜力矩阵参数为ξ_ij，其中

步骤5-3：利用归一化之后的技术措施分级潜力矩阵ξ_ij与归一化的相关性矩阵β_ij，计算各级开发潜力矩阵参数η_ij。其中

按照以上步骤计算可以得到归一化的开发效果指标与技术措施相关矩阵、归一化的技术应用各级潜力矩阵及开发潜力各级矩阵。如图6所示。

附图说明

图1为QFD方法中传统工具质量屋；

图2所示为本发明提出的多级开发潜力评价屋图；

图3所示为本发明所提出的高含水期整装油田开发潜力评价方法流程图；

图4所示为完善开发效果指标与技术措施相互关联矩阵后的高含水期整装油田多级开发潜力评价屋；

图5所示为完善技术措施多级潜力矩阵后的高含水期整装油田多级开发潜力评价屋；

图6所示为计算多级开发潜力矩阵后的高含水期整装油田多级开发潜力评价屋；

具体实施方式

结合胜利油田某高含水期的整装油田区块的基础数据及生产历史等数据来详细讲述本发明实施方式。

根据发明内容步骤一，选取含水率、含水上升率、存水率、注水量、剩余可采储量的采油速度、年产油综合递减率、储量动用程度、水驱控制程度、可采储量九个指标填入开发效果指标矩阵，完善开发效果评价指标矩阵。

通过查阅研究目标区块的基本信息与生产历史，将目标区块的基本信息与部分开发指标统计如表3所示。

表3目标区块基本信息统计表

地质储量	355	孔喉均质系数	0.38
				累产油	111.1	层系内渗透率级差	23.00
采收率	0.31	注采对应率(％)	96.4
				剩余地质储量	243.9	多向对应率(％)	67.5
剩余地质储量丰度	84.4	开井率(％)	100.0
				粘度	22.5	分注率(％)	42.1
油相渗透率	1500	存水率(％)	18.1
				流度	66.67	压力保持水平(％)	73.8
渗透率变异系数	0.53	含水上升率(％)	-0.8
				含水率％	95.3	年产油综合递减率(％)	7.4

根据目标区块所统计的信息，该区块流度较大，层系渗透率级差较大，含水率非常高，但含水上升率较低，年产油综合递减率较高；同时研究的目标区块开井率非常高，达到100％，无需采用扶停等调整措施，将扶停措施省略。通过查阅该区块的生产井开发调整措施历史，可以明确目前区块中已经应用的技术措施有细分重组、井网加密、侧钻、补孔、换大泵、调剖堵水、防砂、酸化，相邻的同类型区块所进行过的开发调整措施有压裂、CO₂驱、N₂驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐。同时考虑到目前处于研究热点、进行试验较多的措施有调剖堵水、大型压裂、CO₂驱、化学驱、热水驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐等，根据发明内容步骤二，将技术措施矩阵进行完善，选取细分重组、井网加密、侧钻、补孔、换大泵、调剖堵水、防砂、酸化、压裂、CO₂驱、N₂驱、化学驱、热水驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐这些措施填入技术措施矩阵。

根据发明内容步骤三，基于目标区块开发历史调整效果，进行开发效果指标与技术措施之间的相关性分析，完善开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵，如图4所示。

根据发明内容步骤四，对技术措施分级潜力进行评估，完善技术措施各级应用潜力矩阵。通过分析应用的技术措施的改善效果及应用的规模，对其应用潜力进行1-3-6-9模糊评估。首先根据步骤4-1，对本区块中曾经采用过的技术调整措施进行评估，包括细分重组、井网加密、侧钻、补孔、换大泵、调剖堵水、防砂、酸化这些技术措施，目前研究区块井网较为稀疏，可以进行加密的空间较大，可以进行老井侧钻及补孔的规模较小，目前已有将近66％的井中都换成了大泵，再进行换大泵的井数并不多，其应用潜力相对较低，针对渗透率级差较大的特点，可以进行调剖堵水、酸化等措施的空间较大，确定各类技术的一级潜力。然后根据步骤4-2，对本区块及在相邻同类型区块中曾经使用过的技术措施最大技术应用及改善潜力进行评估，除去以上措施外，还包括压裂、CO₂驱、N₂驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐，虽然在不同区块中不同技术措施的应用效果有好有差，效果参差不齐，考虑同类型区块中每一项技术措施的最好的应用效果，对这些技术措施进行模糊评估，确定各类技术措施二级应用潜力。最后根据步骤4-3，对各项技术措施的三级应用潜力进行评估。经过此步骤后，多级开发潜力评价屋如图5所示。

根据发明内容步骤五，对多级开发潜力进行计算评价。按照发明内容中步骤5-1、5-2、5-3中的技术措施，分别计算归一化的开发效果指标与技术措施相关矩阵β_ij及归一化的技术措施分级潜力矩阵ξ_ij，进而计算各级开发潜力矩阵参数η_ij。计算完成后，多级开发潜力评价屋如图6所示。

本发明的有益效果在于，第一，本发明结合QFD的核心思想，首次提出了针对高含水期整装油田的多级开发潜力评价屋，通过本评价屋，可以评估目标整装油田区块实施不同的技术措施后的开发潜力，相比于常规的利用数值模拟方法对不同技术措施的改善效果进行模拟预测，本发明提供的多级开发潜力评估方法具有较高的实用性，工作量较小，操作简单；第二，本发明在完善开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵过程中，可以充分利用高含水期老油田具有较长生产历史数据和开发措施调整的生产经验，基于实际生产经验，评估结果更加贴近生产实际。第三，本发明所进行的多级开发效果潜力评价，不仅可以对所研究的目标区块中已经使用过的技术措施的改善效果进行评估，参考同类型区块所使用的所有技术措施进行开发效果改善潜力的评估，同时还可以对目前处于研究热点、技术进展较大的技术措施实施对于开发效果的改善潜力进行评估。第四，本发明的多级开发效果潜力评价可以进一步拓展，通过多次应用，对多个区块的开发效果潜力进行评价，以筛选出开发潜力较大的区块。第五，通过本发明所提供的多级开发潜力评价屋及相应的系统评价方法，为区块的开发效果潜力评价提供了一种新的思路，对于指导油田现场实际生产具有重要的应用价值。

以上对本发明的原理及实施方式进行了阐述，并提供了使用案例，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.基于改进QFD的高含水期整装油田多级开发潜力评价方法，其特征在于所述的多级开发潜力评价方法的基本工具是评价屋，由开发效果评价指标矩阵、技术措施矩阵、开发效果指标与技术措施相互关联性矩阵、技术措施一级应用潜力矩阵、技术措施二级应用潜力矩阵、技术措施三级应用潜力矩阵、一级开发潜力矩阵、二级开发潜力矩阵、三级开发潜力矩阵九部分构成。

2.如权利要求1所述的高含水期整装油田多级开发潜力评价方法，其特征在于，所述的系统方法包括五个步骤，依次是完善开发效果评价指标矩阵、完善技术措施矩阵、完善技术措施各级应用潜力矩阵、计算开发潜力矩阵。

3.如权利要求1所述的开发效果指标与技术措施相互关联矩阵，其特征在于，两者之间的相关关系采用1-9分级评价，1表示弱相关，3表示一般相关，9表示重要相关，其数值由专家根据高含水期整装油田的实际生产经验进行模糊赋值。

4.如权利要求1所述的技术措施一级应用潜力矩阵、技术措施二级应用潜力矩阵、技术措施三级应用潜力矩阵，分别代表目标区块已经使用过的技术措施的应用潜力、同类区块已经使用过的技术措施的最大应用潜力、处于试验阶段即将使用的有较大进步的技术措施的极限应用潜力。

5.如权利要求1所述的多级开发潜力矩阵，分别与各级技术措施应用潜力矩阵相对应，代表采用各级技术措施后的开发效果潜力。

6.如权利要求2所述的计算开发潜力矩阵，其特征在于，主要包括三个步骤，分别是将开发效果指标与技术措施相关矩阵进行归一化、将技术措施分级应用潜力矩阵进行归一化、根据公式计算各级开发潜力。