CN1560429A - 注水开发油田区块整体调剖堵水决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注水开发油田区块整体调剖堵水决策方法，它主要通过注水井压降曲线、吸水剖面、油水井对应关系、油水井生产月度数据及随钻电测解释数据等资料，来计算平面非均质决策系数和纵向非均质决策系数，以这些决策系数为依据进行以下决策：(1)确定油水井的连通关系，即注水井中注入水的主流向及生产井产出水的主供水源；(2)判断区块调驱的必要性；(3)选择区块上需要调驱的井；(4)确定适合调驱井的堵剂组合及设置方式；(5)确定调驱方式；(6)确定堵剂用量；(7)评价调剖效果。

Description

注水开发油田区块整体调剖堵水决策方法

技术领域：

本发明涉及一种油田调剖堵水决策方法，即注水开发油田区块整体调剖堵水决策技术，它为注水开发油田调剖驱油方案的制定和实施提供了一种行之有效的决策方法。

背景技术：

目前的研究及现场实践经验表明，区块整体调剖是高含水期改善注水开发效果的一项重要措施，它可改善注入水的不均匀推进状况，进而提高注入水的利用率，改善油田开发效果。从调剖堵水技术的发展趋势来看，目前国内外都已经开始了深部调驱的研究工作，并逐渐扩大施工规模，因此，深部调驱技术将是未来调剖堵水工作的主流。相应地要求建立一套适合区块整体调驱技术的决策方法。

哈里伯顿石油公司的KTROL软件，可用来模拟单井堵水调剖的施工过程，预测措施后产液或吸水剖面，优选注入量、注入压力、注入速度等施工参数。该软件不能对区块堵水调剖进行优化设计。

英国AEA技术咨询公司研制出了聚合物地下交联反应进行堵水调剖的软件SCORPIO 53，为三维三相多组分模型，考虑了温度场的变化、化学组分在岩石表面的吸附及交联化学反应、成胶前聚合物溶液粘度的变化，聚合物和交联剂在岩石表面的滞留、变联反应，凝胶导致渗透率的降低等主要因素，具有较好的前后处理功能。

Wu F.H.等研制开发了用于堵水的专家系统WCES，可用于解决井筒的波及问题及其处理的各个方面，可用于识别堵水问题，恰当选择处理液，推荐最佳计划及充填技术。由于该系统具有解释功能，所以还可用于培训工具来帮助用户理解识别堵水问题主要要素。

石油勘探开发研究院开发了RS优化决策技术，这是一套适合区块整体调剖的筛选方法，具有选井、选层、选剂、堵剂用量优化、效果预测和经济评价等功能。其优点是操作简单、速度快、精度高，适合区块整体调剖筛选的需要。

石油大学开发的RE决策是基于油藏工程研究，包括静态地质研究和注水动态研究，利用油藏参数和数值计算方法进行决策。主要包括选井决策，堵剂决策，施工参数决策，效果预测和效果评价。

石油大学开发的PI决策是利用注水井井口压降曲线计算所得的压力指数并结合其他测试数据进行决策。可解决区块整体调剖堵水的以下6个问题：判别区块调剖的必要性、决定区块上需调剖堵水的井、选择适当的堵剂用于调剖堵水、计算堵剂用量、评价调剖堵水效果和决定重复施工时间。

现有的决策技术适用于注水油田的调剖堵水，但对于深部调驱技术并不适用，特别是堵剂的选择。纵观国内外的决策技术，没有见到适用于深部调驱技术的决策方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型的注水油田区块整体调剖堵水决策方法。

本发明的目的是这样实现的，考虑区块平面上和纵向上的非均质性，利用注水井压降曲线、吸水剖面、油水井对应关系、油水井生产月度数据及随钻电测解释数据等资料，来计算平面非均质决策系数和纵向非均质决策系数，以这些决策系数为依据来进行以下决策：

(1)判断区块调驱的必要性；

(2)确定油水井的连通关系，即注水井中注入水的主流向及生产井产出水的主供水源；

(3)选择区块上需要调驱的井；

(4)确定适合调驱井的堵剂组合及设置方式；

(5)确定堵剂用量；

(6)评价调剖效果。

(7)评价调剖效果。

具体实施方式：

下面将结合附图和具体实施步骤来详细描述本发明。

在实际操作和实施中，发明者是按如下步骤来实现注水油田区块整体调剖堵水决策的，即：

1.平面非均质决策系数的计算

第一步：根据注水井指示曲线确定油层吸水启动压力P₀；

注水井指示曲线反映了地层吸水规律和吸水能力的大小，将注水井的指示曲线回归，得如下方程。

                   P＝kq+P₀           (1)

式中，P-注水井正常注水时的井口油管压力，MPa；

k-注水井指示曲线的斜率；

P₀-油层吸水启动压力，MPa。

注水井指示曲线中，吸水量为0时的注水压力称为油层吸水启动压力。也就是油层开始吸水时的井口的油管压力。计算油层吸水启动压力(P₀)首先要进行注水井测试，控制注入量为5、10、50、100，做出注水井指示曲线，然后将注水井指示曲线反向延长，与纵轴的交点即为油层吸水启动压力P₀。

第二步：根据注水井压降曲线确定压力指数PI值；

PI按下式定义：

$\mathrm{PI}=\frac{{\∫}_0^{t}p\left(t\right)\mathrm{dt}}{t}---\left(2\right)$

式中，PI-注水井的压力指数，MPa；

p(t)-瞬时关井后注水井井口压力随时间的变化函数；

t-注水井井口压降曲线的测试时间，min；

指定关井时间t，由注水井井口压降曲线算出该曲线的 值，然后按公式

$\mathrm{PI}=\frac{{\∫}_0^{t}p\left(t\right)\mathrm{dt}}{t}$ 即可得压力指数PI值。

第三步：计算 $(\mathrm{PI}-P_0)\frac{h}{q}$ 值；

式中，h-地层厚度，m；

q-日注水量，m³/d；

第四步：根据区块油水井的大地坐标，绘制井位图，建立油水井对应关系，即确定水井对应受效油井组及油井对应水井组；

第五步：计算对应油井的含水指数WI值；

油井的含水指数WI按下式计算：

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

式中：t-油井生产时间，a；

f_w(t)-油井含水率随时间的变化函数；

根据采油井的月度生产报表，绘制油井的综合含水曲线图，在油井生产时间内，可由综合含水曲线图算出该曲线的 值，即可以得到油井的含水指数。

第六步：按公式(4)计算水井对应油井的平面非均质决策系数A值：

$A=\frac{\mathrm{WI}}{(\mathrm{PI}-P_0)h/q}---\left(4\right)$

并将水井对应的所有的油井的平面非均质决策系数A值取平均，作为该水井的平面非均质决策系数A值；同时计算油井对应水井的平面非均质决策系数A值，并将油井对应的所有水井的平面非均质决策系数A值取平均，作为该油井的平面非均质决策系数A值。将整个区块上所有注水井的平面非均质决策系数A值取平均，作为该区块的平面非均质决策系数A值。

2.纵向非均质决策系数有两个，即渗透率变异系数V_k和吸水剖面决策系数C，应分别进行计算。

(1)渗透率变异系数V_k的计算

渗透率变异系数由下述方法确定：

第一步，取岩心分析数据；

第二步，将岩心渗透率从大到小排队，得各种岩心的顺序号；

第三步，将岩心渗透率对(顺序号/岩心总数)×10²的值在对数概率坐标纸上作图；

第四步，由图上读出 k和k_δ，按下式求渗透率变异系数V_k：

$V_k=\frac{\stackrel{\‾}{k}-k_{\mathrm{\δ}}}{\stackrel{\‾}{k}}$

式中，V_k-渗透率变异系数；

k-标准点〔指(顺序号/岩心总数)×10²为50的点〕渗透率；

k_δ-统计偏差点〔指(顺序号/岩心总数)×10²为84.1的点〕渗透率。

(2)吸水剖面决策系数C的计算

根据吸水剖面的资料计算各井的相对吸水强度差值ΔB′，按吸水剖面决策系数的定义式 来计算，计算步骤如下：

第一步，根据吸水剖面资料，确定各注水井的吸水层位、吸水层厚度及吸水层的相对吸水量；

第二步，计算注水井各小层相对吸水强度；

第三步，计算注水井各小层相对吸水强度的极差ΔB′；

第四步，计算注水井对应的层位中吸水层厚度占射开层厚度的百分比h_吸/h_射及吸水层层数占射开层层数的百分比n_吸/n_射；

第五步，按吸水剖面决策系数的定义式计算C值。

根据上述计算所得的平面非均质决策系数A值、纵向非均质决策系数之渗透率变异系数V_k和吸水剖面决策系数C进行以下区块整体调驱决策：

1.判断油水井连通关系

将注水井和对应油井间的平面非均质决策系数A值排序，A值越大的方向即注水井注入水的主流向；将采油井和对应注水井间的平面非均质决策系数A值排序，A值越大的注水井方向即采油井产出水的主供水源。

2.判断区块整体调驱必要性

以两个标准来判断区块整体调驱的必要性：一是平面上非均质的判别标准，二是纵向上非均质的判别标准。

平面上非均质的判别标准有两个：

(1)区块平面非均质决策系数均值，该值越大越需调驱，从统计得到，平面非均质决策系数均值大于0.05的区块均需要调驱；

(2)区块平面非均质决策系数的极差，即区块注水井平面非均质决策系数A值的最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱。从统计得到，极差大于0.1的区块均需要调驱。

纵向上非均质的判别标准有四个：

(1)区块纵向非均质决策系数之渗透率变异系数均值，该值越大越需调驱，从统计得到，渗透率变异系数均值大于0.4的区块均需要调驱；

(2)区块纵向非均质决策系数之渗透率变异系数的极差，即区块渗透率变异系数最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱。从统计得到，渗透率变异系数的极差大于0.6的区块均需要调驱。

(3)区块纵向非均质决策系数之吸水剖面决策系数均值，该值越大，越需要调驱，研究表明，当该值大于60时需要高强度的调剖，而当此值介于20-60时，需要进行适当的调驱，当此值小于20时，不需要进行调剖措施。

(4)区块吸水剖面决策系数极差，即区块注水井吸水剖面决策系数的最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱。研究表明，吸水剖面决策系数极差大于30的区块均需要调驱。

符合以上其中任一个或同时符合任几个标准的区块均有调驱的必要。

3.选择调剖井

(1)按平面非均质系数：

将区块上所有注水井的平面非均质决策系数A值按大小排序，该值越大越需要调剖，大于等于整个区块的平均值的井应优先调剖。

(2)按纵向非均质决策系数：

将注水井的渗透率变异系数排序，并计算该区块的渗透率变异系数均值 V_k，V_k越大的注水井越需要调剖，所有大于区块平均值 V_k或V_k＞0.6的注水井都应优先进行调剖。

将区块上各井按吸水剖面决策系数C值大小排序，并计算吸水剖面决策系数均值C，吸水剖面决策系数C值越大，纵向非均质性越强，注水井越需要调剖，所有吸水剖面决策系数大于吸水剖面决策系数均值C或吸水剖面决策系数C＞20的注水井应优先进行调剖。

4.调驱方式的确定原则

通常平面非均质决策系数A值越大的注水井越应以调剖为主；调整纵向非均质的注水井以调剖为主；边部对应油井较少的注水井应以调剖为主；平面非均质决策系数A值较小且处于中部对应油井较多的注水井应以驱油为主。

5.堵剂组合及设置方式

调剖剂用量越大，最终采收率越高；渗透率比值越大，注水采收率和最终采收率越小，纵向非均质比平面非均质的影响大；调剖剂的用量存在一个最低值(小于20％)，低于该用量调剖效果不明显；纵向非均质岩心调剖剂的最低用量高于平面非均质岩心的；调剖剂的用量存在一个最佳值(20％-45％)，当调剖剂的用量高于该最佳值调剖时，增加调剖剂的用量采收率基本不增加，地层越不均质，调剖剂的最佳用量越大；调剖应大剂量一次完成，尽量避免少量多次，多次调剖时，一次调剖的量必须充足；使用组合堵剂进行调剖时，强度高的调剖剂应先注入。

6.确定堵剂的用量

以调剖为主时调剖剂的用量应为大孔道或高渗透条带孔隙体积的5％-10％。调驱结合时，调驱剂的用量应为大孔道或高渗透条带孔隙体积的10％-20％。

7.评价调驱效果

通过下列曲线来评价区块调剖效果：注水井井口压降曲线；注水井指示曲线；注水井吸水剖面；注水曲线；油井和区块的采油曲线。

Claims (8)

1.注水开发油田区块调剖堵水决策方法，它主要利用注水井压降曲线、吸水剖面、油水井对应关系、油水井生产月度数据及随钻电测解释数据等资料，来计算平面非均质决策系数、纵向非均质决策系数之渗透率变异系数和吸水剖面决策系数，其特征是以这些决策系数为依据来进行以下决策：

①确定油水井的连通关系，即注水井中注入水的主流向及生产井产出水的主供水源；

②判断区块调驱的必要性；

③选择区块上需要调驱的井；

④确定适合调驱井的堵剂组合及设置方式；

⑤确定调驱方式；

⑥确定堵剂用量；

⑦评价调剖效果。

2.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的确定油水井的连通关系的具体方法是：将注水井和对应油井间的平面非均质决策系数A值排序，A值越大的方向即注水井注入水的主流向；将采油井和对应注水井间的平面非均质决策系数A值排序，A值越大的注水井方向即采油井产出水的主供水源。

3.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的判断区块调驱的必要性的具体方法是以平面上非均质和纵向上非均质两个判别标准来判断：

a.平面上非均质按以下两个判别标准：

①区块平面非均质决策系数均值，该值越大越需调驱，从统计得到，平面非均质决策系数均值大于0.05的区块均需要调驱；

②区块平面非均质决策系数的极差，即区块注水井平面非均质决策系数A值的最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱，从统计得到，极差大于0.1的区块均需要调驱；

b.纵向上非均质按以下四个判别标准：

①区块纵向非均质决策系数之渗透率变异系数均值，该值越大越需调驱，从统计得到，渗透率变异系数均值大于0.4的区块均需要调驱；

②区块纵向非均质决策系数之渗透率变异系数的极差，即区块渗透率变异系数最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱，从统计得到，渗透率变异系数的极差大于0.6的区块均需要调驱；

③区块纵向非均质决策系数之吸水剖面决策系数均值，该值越大，越需要调驱，研究表明，当该值大于60时需要高强度的调剖，而当此值介于20-60时，需要进行适当的调驱，当此值小于20时，不需要进行调剖措施。

④区块吸水剖面决策系数极差，即区块注水井吸水剖面决策系数的最大值与最小值之差，极差越大，越需要调驱，研究表明，吸水剖面决策系数极差大于30的区块均需要调驱；

符合以上其中任一个或同时符合任几个标准的区块均有调驱的必要。

4.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的区块上需要调驱井的选择方式是：

①按平面非均质系数：

将区块上所有注水井的平面非均质决策系数A值按大小排序，该值越大越需要调剖，大于等于整个区块的平均值的井应优先调剖；

②按纵向非均质决策系数：

将注水井的渗透率变异系数V_k排序，并计算该区块的渗透率变异系数均值 V_k，渗透率变异系数V_k越大的注水井越需要调剖，所有渗透率变异系数V_k大于区块平均值 V_k或V_k＞0.6的注水井都应优先进行调剖；

将区块上各井按吸水剖面决策系数C值大小排序，并计算吸水剖面决策系数均值C，吸水剖面决策系数C值越大，纵向非均质性越强，注水井越需要调剖，所有吸水剖面决策系数大于吸水剖面决策系数均值C或吸水剖面决策系数C＞20的注水井应优先进行调剖。

5.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的调驱方式的确定原则是：

①平面非均质决策系数A值越大的注水井越应以调剖为主；

②调整纵向非均质的注水井以调剖为主；

③边部对应油井较少的注水井应以调剖为主；

④平面非均质决策系数A值较小且处于中部对应油井较多的注水井应以驱油为主。

6.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的堵剂组合及设置方式是：调剖应大剂量一次完成，尽量避免少量多次，多次调剖时，一次调剖的量必须充足；使用组合堵剂进行调剖时，强度高的调剖剂应先注入。

7.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的确定堵剂的用量是按以下标准确定：

①以调剖为主时调剖剂的用量应为大孔道或高渗透条带孔隙体积的5％-10％；

②调驱结合时，调驱剂的用量应为大孔道或高渗透条带孔隙体积的10％-20％。

8.根据权利要求1所述的决策方法，其特征是所说的评价调驱效果是通过下列曲线来评价区块调剖效果：注水井井口压降曲线、注水井指示曲线、注水井吸水剖面、注水曲线、油井和区块的采油曲线。