CN112257919B - 一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，本发明在火驱模型中改变油藏的地质因素和开发过程中的工程因素，基于代理模型对地质因素和工程因素自由排列组合，得到在不同组合方式下的采收率，分析不同因素对采收率的影响，确定影响采收率的多个地质因素和工程因素对采收率的影响，根据实际情况，建立各因素之间的联系进行组合，采用多元线性回归建立地质因素、工程因素与采收率之间的多元线性回归方程。本发明解决了利用现有直井井网侧钻后进行重力火驱时的开采效果预测问题，也可在设定采收率基础上设计侧钻水平井长度，为矿场转换开采方式时提供决策依据。

Description

一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法
技术领域
本发明属于稠油油藏提高采收率技术领域，涉及稠油油藏重力火驱开采方法，具体涉及一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法。
背景技术
稠油热采生产过程中，火烧油层常作为接替蒸汽吞吐或蒸汽驱后的油藏开发方式。蒸汽吞吐开发后期，油层平面和纵向上动用程度已经较高，井距为70～100m时，有效加热半径在35～45m之间，稠油井面临低产、低油汽比、低效和无效注汽加剧、剩余油高度分散的开发局面，平均标定采收率只有23.2％，但区块平均可采储量可采程度已达到80％。由于受到油藏客观条件和工艺技术配套的限制，还没有实现真正的开采方式转换，进入高轮次生产之后，吞吐效益和经济效益明显变差，存在矛盾和问题也十分突出，急需进行开发方式转换。
火烧油层技术具有驱油效率高，单位热成本与注蒸汽相当，油藏适应范围广等特点，常作为注蒸汽热采后的接替开发方式。对于火驱开采技术而言，油层的厚度是其开采成败的关键，火驱油藏的厚度一般在3.00～15.0m范围时其驱替开采效果最佳，相对较薄的油层，其热量可快速地传至油层底部，并足以降低原油黏度，使得薄油层中燃烧前缘的推进速度要明显大于厚油层中的推进速度，所以通常情况下火驱油层比较适用于薄层、大井距的油藏，对于厚度大于15m的油层在火驱开采中存在发生窜槽型燃烧的风险。蒸汽吞吐后的稠油油藏，井距小、厚度大，常规火驱在燃烧过程中，往往伴随气体重力超覆导致的燃烧不均匀，储层非均质性造成火线过早突破，不能始终维持高温燃烧等问题。
为了充分利用已有的蒸汽吞吐开发井网，同时避免上述常规火烧油层中遇到的问题，如图3所示，对采油直井开窗侧钻水平井段，减少主井段与注气直井之间的距离，增大生产井在油藏中的接触面积，进一步减少热损耗，缩短原油在生产井中的运移距离，在生产过程中形成由平面火驱向重力火驱的转变，如图4所示，利用直井侧钻的重力火驱能够提升火驱的效果。但是火烧油层作为一种提高采收率的最终手段，如何确保其能有效应用于矿场，获取理想中的开发效益和经济效益，是转换开发方式时需着重考虑的，因此急需一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，以对直井井网侧钻后进行重力火驱时的开采效果进行预测，指导矿场生产。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，本发明能够解决在注蒸汽热采开发后期，能否利用原有井网侧钻后进行重力火驱的效果进行预测评价的问题，指导矿场生产。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，包括如下过程：
地质因素处理：获取开采区块的地质因素数据；对所述地质因素数据预处理，剔除离群数据，确定地质因素的取值范围；将预处理后的地质因素数据导入火驱模型中，根据预处理后的地质因素对采收率的影响，剔除对采收率影响小于预设值的地质因素，得到主控地质因素；
工程因素处理：确定火驱工程因素参数；结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围；建立因素之间的联系，利用包含多个因素的物理量减少参数个数，所述因素为地质因素或工程因素；采用多元线性回归建立地质因素、工程因素与采收率之间的多元线性回归方程，将所述多元线性回归方程作为采收率评价模型，利用所述采收率评价模型对火驱效果进行预测。
优选的，确定地质因素的取值范围时，利用Q型聚类分析方法，把地质因素相近的组别作为同一类，对同一类中的参数求取平均值，确定地质因素取值范围。
优选的，获取开采区块的地质因素数据时，获取的地质因素数据为稠油热采区块的地质因素数据。
优选的，剔除对采收率影响小于预设值的地质因素时，利用火驱模型中CMOST模块中的敏感性分析，确定出对采收率影响低于5％的地质因素。
优选的，结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围时：保持主控地质因素不变，改变单一工程因素取值，根据采收率变化规律，剔除单一工程因素取值中的离群数据，确定该工程因素取值范围。
优选的，所述主控地质因素包括：含油饱和度、孔隙度、渗透率和储层厚度，所述火驱工程因素参数为：注气速率、注气井射孔位置和侧钻长度。
优选的，通过矿场实际和文献调研确定火驱工程因素参数。
优选的，建立因素之间的联系，利用包含多个因素的物理量减少参数个数时：
在主控地质因素中含油饱和度和孔隙度用储量系数表示，渗透率和储层厚度用地层系数表示；
在主控地质因素和工程因素中，注气速率和储层厚度用注气强度表示；注气井射孔位置和侧钻长度使用归一化处理的结果表示。
优选的，注气井射孔位置和侧钻长度使用归一化处理的过程包括：
注气井射孔位置的上部射孔、中部射孔和下部射孔分别使用1/3、2/3和1表示；
使用侧钻长度与井距之比表示侧钻长度。
优选的，所述多元线性回归方程如下：
y＝a0+a1l/L+a2Inj_layer+a3Soφ+a4Kh+a5STG/h
其中，a0、a1、a2、a3、a4、a5为回归得到的常数，y表示采收率，l表示侧钻长度，L表示井距，l/L表示侧钻长度与井距之比，Inj_layer表示注气井射孔位置，Soφ表示储量系数，Kh表示地层系数，STG/h表示注气强度。
本发明具有如下有益效果：
本发明利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法在火驱模型中改变油藏的地质因素和开发过程中的工程因素，基于代理模型对地质因素和工程因素自由排列组合，得到在不同组合方式下的采收率，分析不同因素对采收率的影响，确定影响采收率的多个地质因素和工程因素对采收率的影响，根据实际情况，建立各因素之间的联系进行组合，采用多元线性回归建立地质因素、工程因素与采收率之间的多元线性回归方程，该多元线性回归方程作为采收率评价模型，利用采收率评价模型对火驱效果进行预测。本发明解决了利用现有直井井网侧钻后进行重力火驱时的开采效果预测问题，也可在设定采收率基础上设计侧钻水平井长度，为矿场转换开采方式时提供决策依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1是本发明实施例的利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法的方法流程图；
图2是常规火驱与直井侧钻重力火驱效果对比图；
图3是重力火驱直井侧钻图；
图4是本发明实施例的预测采收率与模拟采收率对比分析图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了有效预测直井侧钻重力火驱的开发效果，指导矿场生产，本发明提出了一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，该方法结合火烧油层工程分析方法，综合考虑油藏地质因素和开发工程因素，结合数学地质学和石油地质学等多门学科，确定影响采收率的主控因素，采用多元线性回归分析，剔除影响很小的变量，建立用地质因素和工程因素评价采收率的模型。如图1所示，本发明利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法包括如下步骤：
(1)地质因素处理
获取开采区块的地质因素数据；
对所述地质因素数据预处理，剔除所述地质因素数据中的离群数据，所述离群数据为异常高值和异常低值，利用Q型聚类分析方法，把地质因素相近的组别作为同一类，对同一类中的参数求取平均值，确定地质因素取值范围；
将预处理后的地质因素数据导入火驱模型中；
根据预处理后的地质因素对采收率的影响，从所述多个地质因素中剔除影响低于5％的地质因素，得到主控地质因素；
(2)工程因素处理
通过矿场实际和文献调研确定火驱工程因素参数；
结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围；
综合考虑地质因素和工程因素，建立因素之间的联系，利用包含多个因素的物理量进一步减少参数个数，简化多元线性回归方程的复杂程度；
采用多元线性回归建立地质因素、工程因素与采收率之间的多元线性回归方程，将所述多元线性回归方程作为采收率评价模型，利用所述采收率评价模型对火驱效果进行预测。
在一个实施例中，所述地质因素数据应为稠油热采区块的地质因素数据。
在一个实施例中，从所述地质因素中剔除对采收率影响小于预设值的地质因素时，利用CMOST模块中的敏感性分析，确定出对采收率影响低于5％的地质因素。
在一个实施例中，确定出影响采收率的主控地质因素包括：含油饱和度、孔隙度、渗透率和储层厚度。
在一个实施例中，火驱的工程因素参数为：注气速率、注气井射孔位置和侧钻长度。
在一个实施例中，结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围时：保持预处理后的地质因素不变，只改变单一工程因素取值；剔除所述工程因素中的异常高值和异常低值，确定工程因素取值范围。
在一个实施例中，综合考虑地质因素和工程因素，建立因素之间的联系，过程包括：
在主控地质因素中含油饱和度和孔隙度可以用储量系数表示，渗透率和储层厚度可以用地层系数表示；
在主控地质因素和工程因素中，注气速率和储层厚度可以用注气强度表示。
在一个实施例中，注气井射孔位置和侧钻长度使用“归一化”处理方法；
在一个实施例中，所述“归一化”处理方法包括：
注气井射孔位置可以分为上部射孔、中部射孔和下部射孔，分别使用1/3、2/3和1代替；
侧钻长度与井距大小关系密切，使用侧钻长度与井距之比代替侧钻长度，消除井距大小对侧钻长度的影响。
在一个实施例中，采用多元线性回归建立采收率与地质因素、工程因素之间的多元线性回归方程。
具体的上述利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法包括以下几个步骤：
步骤1：收集整理稠油热采区块的地质因素数据；
步骤2：地质因素预处理，剔除异常高值和异常低值，确定地质因素取值范围；
步骤3：利用CMOST模块中的敏感性分析，剔除对采收率影响低于5％的地质因素，确定主控地质因素包括：含油饱和度、孔隙度、渗透率和储层厚度；
步骤4：结合矿场实际和文献调研，确定主控工程参数包括：注气速率、注气井射孔位置和侧钻长度；
步骤5：保持预处理后的地质因素不变，改变单一工程因素取值，根据采收率变化规律，剔除单一工程因素取值中的异常高值和异常低值，确定该工程因素取值范围；
步骤6：合并相关参数包括：
主控地质因素中含油饱和度和孔隙度可以用储量系数表示，渗透率和储层厚度可以用地层系数表示；
主控地质因素和工程因素中的储层厚度和注气速率可以用注气强度表示；
步骤7：归一化处理包括：
注气井射孔位置可以分为上部射孔、中部射孔和下部射孔，分别使用1/3、2/3和1代替；
侧钻长度使用侧钻长度与井距之比代替。
步骤8：采用多元线性回归建立采收率与地质因素、工程因素之间的多元线性回归方程。
在上述步骤8建立地质因素和工程因素评价采收率的模型中，主要包括以下部分：
①多元线性回归模型
设因变量y与自变量x1、x2......xm共有n组实际观测数据，假定因变量y与自变量之间存在线性关系，其数学模型为：
y＝a0+a1x1+a2x2+……amxm
其中，a0、a1、a2......am为任意常数，x1、x2......xm为可以观察的一组变量，y表示观测的随机变量，y随x1、x2......xm的改变而改变，在该公式中x1、x2......xm表示影响采收率的主控因素，y表示采收率，m取值为正整数。
②回归方程的建立
通过逐步“剔除”回归法，得到采收率与主控因素之间的多元线性回归方程。
下面以某油田稠油区块的油藏特性参数为例，在火驱模型中使用反九点井网生产，中间为注气井，井距为70米，对上述一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法进行说明，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好的说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在本例中，该一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法包括：
步骤1：收集整理已有稠油区块的油藏特性参数数据：以某一稠油区块油藏特征相关资料为例进行说明，该稠油区块油藏特征参数如表1所示。
表1
步骤2：油藏地质参数预处理，剔除“离群数据”即异常高值和异常低值，利用Q型聚类分析方法，把地质因素相近的组别作为同一类，对同一类中的参数求取平均值，确定地质因素取值范围，各参数的取值范围如表2所示：
表2
步骤3：将各参数输入CMOST模块，通过代理模型自由排列组合进行敏感性分析，得到渗透率变异系数和油层深度对采收率的影响不明显，因此，影响采收率的地质因素自变量主要就是：孔隙度、渗透率、储层厚度和含油饱和度。
步骤4：通过矿场实际和文献调研，确定主控工程因素包括：注气速率、注气井射孔位置和侧钻长度。
步骤5：选取油藏地质参数预处理后的各参数取值范围，本实施例选取取值2作为基础模型的参数值，分别改变注气速率和侧钻长度，得到采收率变化规律，注气速率与采收率变化规律如表3所示，侧钻长度与采收率变化规律如表4所示。
表3
注气速率/(m3.d-1) 采收率/％
15000 67.22
17000 67.91
19000 67.55
21000 67.13
23000 66.61
25000 66.01
表4
侧钻长度/m 采收率/％
10 70.66
20 70.40
30 67.18
40 57.18
50 34.03
60 12.82
70 5.75
步骤6：根据采收率变化规律，分别剔除注气速率和侧钻长度取值中的异常高值和异常低值，在本实施例中，采收率随注气速率的变化不大，为全面研究注气速率对采收率的影响，在火驱模型中给注气速率分别赋值为15000m3/d、20000m3/d和25000m3/d；侧钻长度较短时(10m、20m、30m)，采收率基本保持在70％；侧钻长度较长时(40m、50m、60m、70m)，采收率急剧下滑，在60m和70m时采收率甚至低于15％，为充分研究侧钻长度与采收率之间的关系，选取30m、40m和50m。注气速率和侧钻长度的取值范围如表5所示。
表5
取值范围 注气速率/(m3.d-1) 侧钻长度/m
取值1 15000 30
取值2 20000 40
取值3 25000 50
步骤7：综合考虑地质因素和工程因素中各参数的关系进行组合，孔隙度和含油饱和度可以用储量系数Soφ表示，渗透率和储层厚度可以用地层系数Kh表示，注气速率和储层厚度可以用注气强度STG/h表示；对侧钻长度和射孔位置使用“归一化”处理方法。
步骤8：通过逐步“剔除”回归法，得到采收率和主控因素变量之间的多元线性回归方程：
y＝138.28759-119.56387l/L-17.60535Inj_layer-16.55125Soφ-3.13934×10- 4Kh-3.15982×10-3STG/h
其中，y表示采收率，l/L表示侧钻长度与井距之比，Inj_layer表示注气井射孔位置，Soφ表示储量系数，Kh表示地层系数，STG/h表示注气强度。
另外随机取几组主控因素的取值，利用数模软件得到采收率的准确值，并根据上述回归方程得到采收率的计算值，结果如表6所示。
表6
由表6的预测结果以及图4所示的对比分析图可以看出，数模软件得到的采收率和回归方程预测的采收率吻合度很高，误差百分比均在10％以内，说明本发明利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法可以接受，能有效预测直井侧钻后重力火驱的开发效果，指导矿场实际生产。

Claims (6)

1.一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，包括如下过程：
地质因素处理：获取开采区块的地质因素数据；对所述地质因素数据预处理，剔除离群数据，确定地质因素的取值范围；将预处理后的地质因素数据导入火驱模型中，根据预处理后的地质因素对采收率的影响，剔除对采收率影响小于预设值的地质因素，得到主控地质因素；
工程因素处理：确定火驱工程因素参数；结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围；建立因素之间的联系，利用包含多个因素的物理量减少参数个数，所述因素为地质因素或工程因素；采用多元线性回归建立地质因素、工程因素与采收率之间的多元线性回归方程，将所述多元线性回归方程作为采收率评价模型，利用所述采收率评价模型对火驱效果进行预测；
所述主控地质因素包括：含油饱和度、孔隙度、渗透率和储层厚度，所述火驱工程因素参数为：注气速率、注气井射孔位置和侧钻长度；
建立因素之间的联系，利用包含多个因素的物理量减少参数个数时：
在主控地质因素中含油饱和度和孔隙度用储量系数表示，渗透率和储层厚度用地层系数表示；
在主控地质因素和工程因素中，注气速率和储层厚度用注气强度表示；注气井射孔位置和侧钻长度使用归一化处理的结果表示；
注气井射孔位置和侧钻长度使用归一化处理的过程包括：
注气井射孔位置的上部射孔、中部射孔和下部射孔分别使用1/3、2/3和1表示；
使用侧钻长度与井距之比表示侧钻长度；
所述多元线性回归方程如下：
其中，、/>、/>、/>、/>、/>为回归得到的常数，y表示采收率，l表示侧钻长度，L表示井距，/>表示注气井射孔位置，/>表示储量系数，/>表示地层系数，/>表示注气强度。
2.根据权利要求1所述的一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，确定地质因素的取值范围时，利用Q型聚类分析方法，把地质因素相近的组别作为同一类，对同一类中的参数求取平均值，确定地质因素的取值范围。
3.根据权利要求1所述的一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，获取开采区块的地质因素数据时，获取的地质因素数据为稠油热采区块的地质因素数据。
4.根据权利要求1所述的一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，剔除对采收率影响小于预设值的地质因素时，利用火驱模型中CMOST模块中的敏感性分析，确定出对采收率影响低于5%的地质因素。
5.根据权利要求1所述的一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，结合主控地质因素，在火驱模型中进行工程因素与采收率关系分析，确定各工程因素取值范围时：保持主控地质因素不变，改变单一工程因素取值，根据采收率变化规律，剔除单一工程因素取值中的离群数据，确定该工程因素取值范围。
6.根据权利要求1所述的一种利用直井侧钻的重力火驱效果预测方法，其特征在于，通过矿场实际和文献调研确定火驱工程因素参数。
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