蘇建棟

中國(guó)石化河南油田分公司第一采油廠 （河南 桐柏 474780）

中國(guó)石化河南油田分公司（以下簡(jiǎn)稱河南油田）經(jīng)過(guò)三十多年開(kāi)發(fā)，目前處于特高含水開(kāi)發(fā)階段，主力層主體區(qū)水淹嚴(yán)重，不具備井網(wǎng)繼續(xù)加密調(diào)整的物質(zhì)基礎(chǔ)，水平井主要部署在剩余油相對(duì)富集的條帶狀小斷塊油藏、土豆?fàn)罨驐l帶狀小油砂體、整裝油藏的邊角部位、砂礫巖油藏等。水平井投產(chǎn)初期大部分井產(chǎn)能較高，但是開(kāi)采一段時(shí)間后含水上升較快，治理難度較大。目前關(guān)于水平井水淹因素的研究以底水油藏居多，而河南油田主要以邊水油藏為主，對(duì)邊水油藏水平井水淹影響因素的研究涉及較少，因此，有必要開(kāi)展此方面研究，為水平井的開(kāi)發(fā)調(diào)整提供指導(dǎo)。

1 建立地質(zhì)模型

以河南油田采油一廠張店油田南79斷塊的儲(chǔ)層及流體物性參數(shù)為基礎(chǔ)，建立三維地質(zhì)模型[1]。油藏頂面埋深為1 525m，有效厚度為4.0m，地層壓力為15MPa，孔隙度為40%，含油飽和度為0.675，地層原油黏度為4.25mPa·s，巖石壓縮系數(shù)5.7×10-4MPa-1，水平方向滲透率為 200×10-3μm2，垂直方向滲透率 20×10-3μm2，地層溫度為 75℃。 模型中水平井位于油藏中部，水平段長(zhǎng)500m，油藏邊部設(shè)有數(shù)值水體以模擬邊水；網(wǎng)格模型設(shè)為XY方向網(wǎng)格數(shù)均為199，網(wǎng)格步長(zhǎng)均為5m，總長(zhǎng)995m；Z方向劃分為1個(gè)小層，厚度為4m。

2 邊水油藏水平井水淹影響因素分析

首先找出了對(duì)水平井開(kāi)發(fā)邊水油藏水淹的影響因素[2-3]，其中包括油藏地質(zhì)因素和開(kāi)發(fā)因素，地質(zhì)因素主要考慮了油藏非均質(zhì)性和油水黏度比；開(kāi)發(fā)因素包括產(chǎn)液速度、水平井軌跡、水平井位置和水平井長(zhǎng)度，通過(guò)對(duì)水平井個(gè)水淹因素進(jìn)行數(shù)值模擬研究[4]，對(duì)這些因素進(jìn)行敏感性分析。

2.1 地質(zhì)因素影響分析

2.1.1 油水黏度比影響因素分析

稀油油藏和稠油油藏的水平井水淹規(guī)律有很大區(qū)別，在此模擬了油水黏度比分別為4.25、50、80、150時(shí)對(duì)水平井水淹狀況的影響,研究得出：在相同的工作制度下，油水黏度比越小，累計(jì)產(chǎn)油量越大，低含水期越長(zhǎng)，見(jiàn)水后含水上升的速度越緩慢，見(jiàn)水時(shí)間也越晚，油水黏度比大于50后，對(duì)水平井水淹影響變小。

2.1.2 油藏非均質(zhì)性影響因素分析

油藏的非均質(zhì)性[5-8]對(duì)水平井水淹的影響比較顯著，在此考慮了垂向非均質(zhì)性（垂向與水平滲透率比Kv/Kh）以及油藏的韻律性對(duì)水平井水淹的影響。

1）垂向非均質(zhì)性對(duì)水平井水淹的影響。垂向非均質(zhì)性由垂向與水平滲透率比（Kv/Kh）來(lái)衡量，在此模擬了垂向與水平滲透率比值分別為0.1、0.2、0.4、0.8時(shí)，對(duì)水平井水淹的影響，研究得出：對(duì)于邊水油藏來(lái)說(shuō)，垂向與水平滲透率比對(duì)油藏開(kāi)發(fā)效果的影響并不顯著。

2）平面非均質(zhì)性對(duì)水平井水淹的影響。運(yùn)用典型模型，模擬了平面非均質(zhì)性極差分別為2、5、10、20時(shí)對(duì)水平井水淹情況影響，可以得出：平面非均質(zhì)性越強(qiáng)，見(jiàn)水時(shí)間越早，見(jiàn)水后含水上升越快，水淹程度越強(qiáng)，水平井開(kāi)采效果越差。極差大于10后，平面非均質(zhì)性對(duì)水平井水淹的影響變小。

2.2 開(kāi)發(fā)因素影響分析

2.2.1 水平井軌跡對(duì)水淹規(guī)律的影響

為了對(duì)比研究不同軌跡水平井的水淹規(guī)律[9-12]，設(shè)定水平井距離邊水100m，日產(chǎn)液量100m3/d，分別模擬研究了水平型、凹形、“S”型3種不同軌跡的水平井水淹狀況。由研究結(jié)果得出，水平井的軌跡對(duì)水平井水淹的影響不太顯著。但相比較而言，在相同水體大小情況下，水平型見(jiàn)水后含水上升的速度最慢，無(wú)水采油期最長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)油量最高。凹形的次之，“S”型的開(kāi)采效果最差。

2.2.2 水平井的產(chǎn)液速度對(duì)水淹規(guī)律的影響

為研究產(chǎn)液速度對(duì)水平井水淹規(guī)律的影響，在此模型中，分別模擬研究產(chǎn)液速度為30、100、200、500m3/d時(shí)，對(duì)水平井水淹的影響。研究得出，邊水與水平井平行時(shí)，產(chǎn)液速度對(duì)水平井水淹的影響比較顯著。產(chǎn)液速度越小，無(wú)水采油期越長(zhǎng)，含水率達(dá)到98%時(shí)累計(jì)產(chǎn)油量越大，但生產(chǎn)時(shí)間也最長(zhǎng)。

2.3 水平井射孔段長(zhǎng)度對(duì)水淹規(guī)律的影響

為分析水平井射孔長(zhǎng)度對(duì)水淹規(guī)律的影響[13-14],建立了理論模型，模型中設(shè)定水平段長(zhǎng)500m，分別模擬水平井射孔段長(zhǎng)100、300和500m時(shí)水平井的水淹狀況，由模擬結(jié)果得出，射孔段長(zhǎng)度對(duì)水平井水淹的影響比較顯著。相同水體大小情況下，射孔段越長(zhǎng)，無(wú)水采油期越長(zhǎng)，見(jiàn)水后含水上升的速度越慢，累計(jì)產(chǎn)油量越高。隨水平井長(zhǎng)度的增加，受水平井筒摩擦損失的影響，水平井產(chǎn)量呈非線性增加。

2.4 水平井與邊水距離對(duì)水平井水淹規(guī)律的影響

邊水油藏中，邊水為驅(qū)動(dòng)能量。水平井與邊水的距離會(huì)直接影響水平井見(jiàn)水時(shí)間以及見(jiàn)水后含水上升速度。利用典型模型模擬了水平井距邊水50、100、200和400m時(shí)水平井的水淹狀況，結(jié)果得出：水平井與邊水距離對(duì)水平井水淹的影響最為顯著，水平井距離邊水越遠(yuǎn)，見(jiàn)水越晚，無(wú)水采油期越長(zhǎng)，水平井累計(jì)產(chǎn)油越高，但邊水距離過(guò)遠(yuǎn)時(shí)地層壓力下降越快，當(dāng)邊水能量不充足的時(shí)候，會(huì)因地層壓力過(guò)低導(dǎo)致關(guān)井；水平井與邊水距離為50m時(shí)，由于距離過(guò)近，含水上升較快；與邊水距離為400m時(shí)距離過(guò)遠(yuǎn)，地層壓力又下降過(guò)快，含水達(dá)到80%左右時(shí)已面臨關(guān)井，因此水平井與邊水距離在100～200m范圍內(nèi)較為合適。

2.5 剩余油分布對(duì)水平井水淹規(guī)律的影響

對(duì)于不同油藏，開(kāi)采一段時(shí)間后，會(huì)形成不同的剩余油分布，因此水平井鉆遇井段不同，其剩余油飽和度不同。在此建立典型模型，模擬了2種方案情況下水平井的水淹狀況：方案1，先射開(kāi)剩余油飽和度較高的水平井右段250m，含水80%時(shí)再射開(kāi)剩余油飽和度較低的左段250m；方案2，先射開(kāi)剩余油飽和度較低的水平井左段250m，含水80%時(shí)再射開(kāi)剩余油飽和度較高的右段250m。

由模擬結(jié)果分析對(duì)比得出，水平井先射開(kāi)剩余油飽和度較高的井段，則低含水期越長(zhǎng)，含水上升越慢，累計(jì)采油量越大。

3 邊水油藏水平井水淹影響因素評(píng)價(jià)

3.1 灰色關(guān)聯(lián)分析方法

用灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法定量分析各種因素對(duì)水平井水淹的影響，可以找出各種因素之間的關(guān)聯(lián)性，并判斷其主要影響因素?；疑P(guān)聯(lián)分析（GRA）方法是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，從求解系統(tǒng)中各因素之間的主要關(guān)系，找出影響目標(biāo)值的重要因素，從而掌握事物的主要特征，是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)的定量描述和比較方法。以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)描述各因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序。如果樣本數(shù)據(jù)系列反映出兩因素變化的態(tài)勢(shì)（方向、大小、速度等）基本一致，則它們之間的關(guān)聯(lián)度較大；反之，關(guān)聯(lián)度較小。其主要包括以下6個(gè)步驟：①確定分析序列；②對(duì)變量序列進(jìn)行無(wú)量綱化；③求差序列、最大差和最小差；④算關(guān)聯(lián)系數(shù)；⑤算關(guān)聯(lián)度；⑥依關(guān)聯(lián)度排序。

3.2 水平井水淹影響因素灰色關(guān)聯(lián)分析

由上述水平井水淹影響因素分析可知，影響水平井水淹的因素主要有垂向非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性、油水黏度比、產(chǎn)液速度、射孔長(zhǎng)度、水平井軌跡、與邊水距離、剩余油分布等[15-16]，下面應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法[17]，評(píng)價(jià)各因素對(duì)邊水油藏水平井水淹的影響程度。

首先根據(jù)各因素分析時(shí)的數(shù)值模擬結(jié)果，確定水平井水淹影響因素及其指標(biāo)量級(jí)（表1）。其中與邊水距離、剩余油分布為逆向指標(biāo)，選出最優(yōu)序列后，無(wú)量綱處理結(jié)果見(jiàn)表2。

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)計(jì)算方法，可得出以上各影響因素與水平井水淹的關(guān)聯(lián)度（表3）。

表1 水平井水淹影響因素指標(biāo)

表2 影響因素?zé)o量綱數(shù)據(jù)

表3 影響因素關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)表

經(jīng)灰色關(guān)聯(lián)法分析得出，邊水油藏水平井水淹各影響因素排序?yàn)椋号c邊水距離＞平面非均質(zhì)性＞剩余油分布＞產(chǎn)液速度＞油水黏度比＞射孔段長(zhǎng)度＞水平井軌跡＞垂向非均質(zhì)性。

水平井開(kāi)發(fā)邊水油藏時(shí)，對(duì)水平井水淹影響最大的為水平井與邊水的距離，其次為產(chǎn)液速度和水平井軌跡。水平井射孔位置距離邊水越近，邊水突進(jìn)受水平井生產(chǎn)所造成的壓降影響越大，邊水突進(jìn)越嚴(yán)重。前人研究表明，邊水的突破時(shí)間與“水平井與邊水的距離”的平方成正比。由此可見(jiàn)，水平井距邊水的距離是影響邊水突進(jìn)的重要因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)選擇距離邊水較遠(yuǎn)的位置部署水平井，以延緩邊水突進(jìn)。

4 結(jié)論

1）影響水平井水淹規(guī)律的生產(chǎn)因素考慮了水平井軌跡、產(chǎn)液速度、射孔段長(zhǎng)度、距離邊水的距離。水平井軌跡對(duì)其水淹的影響較?。划a(chǎn)液速度越小，無(wú)水采油期越長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)油量越大，但生產(chǎn)時(shí)間也最長(zhǎng)，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)考慮合理的采液速度；射孔段長(zhǎng)度對(duì)水平井水淹的影響比較顯著，相同水體大小情況下，射孔段越長(zhǎng)，無(wú)水采油期越長(zhǎng)，累計(jì)產(chǎn)油越高；水平井與邊水距離對(duì)其水淹的影響最為顯著，距離邊水越遠(yuǎn)，見(jiàn)水越晚、累計(jì)產(chǎn)油越高，但地層壓力下降越快。

2）經(jīng)灰色關(guān)聯(lián)法分析得出，影響邊水油藏水平井水淹的因素排序?yàn)椋号c邊水距離＞平面非均質(zhì)性＞剩余油分布＞產(chǎn)液速度＞油水黏度比＞射孔段長(zhǎng)度＞水平井軌跡＞垂向非均質(zhì)性。

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