金忠康

(中國(guó)石化江蘇油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

江蘇油區(qū)油藏分類研究及產(chǎn)量變化特征

金忠康

(中國(guó)石化江蘇油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

通過(guò)引入熵原理來(lái)計(jì)算各個(gè)影響因素的權(quán)重進(jìn)行油藏綜合分類。結(jié)果表明，流度和每米采油指數(shù)對(duì)分類結(jié)果的影響最大。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)江蘇不同類型開(kāi)發(fā)單元進(jìn)行分類，各類單元對(duì)應(yīng)的采收率也存在明顯的差異。從不同開(kāi)發(fā)單元單井產(chǎn)量變化特征分析結(jié)果來(lái)看，不同開(kāi)發(fā)單元在不同時(shí)期投入的油井產(chǎn)量變化也存在著較明顯的規(guī)律性，可為后期的開(kāi)發(fā)調(diào)整、指標(biāo)預(yù)測(cè)和年度配產(chǎn)提供參考。

江蘇油區(qū) 熵 產(chǎn)量遞減 油藏分類 原油產(chǎn)量 采收率

江蘇油區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷塊破碎，巖性多變，是典型的復(fù)雜小斷塊油田。不同開(kāi)發(fā)單元由于地質(zhì)特征的差異性導(dǎo)致了開(kāi)發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)不同的產(chǎn)量變化特征,如何表征和把握這些變化以及變化趨勢(shì)都是油田開(kāi)發(fā)工作者需要探討的課題。本文通過(guò)多因素的綜合分類方法建立了江蘇油區(qū)范圍內(nèi)油藏分類體系,并對(duì)不同類型的油藏產(chǎn)量變化進(jìn)行表征,為后續(xù)同類油藏開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)、年度開(kāi)發(fā)部署提供依據(jù)。

1 油藏開(kāi)發(fā)單元分類

油藏開(kāi)發(fā)單元分類的目的是開(kāi)展開(kāi)發(fā)規(guī)律的探討，指導(dǎo)后續(xù)油藏開(kāi)發(fā)調(diào)整和開(kāi)發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外油藏分類方法繁多，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，更多地側(cè)重于地質(zhì)因素。其中國(guó)外具有代表性的分類方法以前蘇聯(lián)和美國(guó)石油學(xué)會(huì)的分類為代表；國(guó)內(nèi)油藏分類方案也多種多樣，比如裘懌楠早期分類方案[1]，也有以斷層組合形態(tài)分類方案[2]。本次研究引入熵權(quán)計(jì)算方法進(jìn)行定量的綜合分類，提出了三類單元的概念和相關(guān)界限。

1.1分類方法

注水開(kāi)發(fā)實(shí)踐表明：油藏地質(zhì)條件是影響油田開(kāi)發(fā)效果的內(nèi)在因素。因此，為了探討不同類型油藏產(chǎn)量變化的特征和規(guī)律，必須將油藏靜態(tài)特征一致、相似的油藏進(jìn)行歸類、區(qū)分，以便預(yù)測(cè)今后該類單元產(chǎn)量變化趨勢(shì)，探討其產(chǎn)量變化的差異與開(kāi)發(fā)政策的差異之間的關(guān)系，指導(dǎo)今后油田開(kāi)發(fā)合理政策的制定[3-4]。本次選取的地質(zhì)因素(靜態(tài)參數(shù))主要包括儲(chǔ)量規(guī)模(大小)、儲(chǔ)量豐度、流度、單儲(chǔ)系數(shù)、每米采油指數(shù)、束縛水飽和度、可動(dòng)油飽和度等指標(biāo)。通過(guò)引入熵的原理，對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)值的計(jì)算研究，定量計(jì)算已開(kāi)發(fā)單元的熵值，然后按照熵值的大小進(jìn)行開(kāi)發(fā)單元的定量綜合分類。

1.1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

建立單元評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括動(dòng)用儲(chǔ)量、地質(zhì)儲(chǔ)量豐度、單儲(chǔ)系數(shù)、流度、每米采油指數(shù)、單儲(chǔ)壓降、束縛水飽和度、可動(dòng)油飽和度，等等。由此建立起評(píng)價(jià)指標(biāo)的特征量值矩陣如下：

(1)

其中P為指標(biāo)集合,A為單元集合,aij代表第i個(gè)單元、第j個(gè)指標(biāo)值。

1.1.2 參數(shù)的無(wú)量綱化

給出各單元的評(píng)價(jià)指標(biāo)之后，需對(duì)各參數(shù)進(jìn)行無(wú)量綱化，以剔除不同量綱之間的影響。此次選擇最大、最小值方法對(duì)各參數(shù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。即以本項(xiàng)參數(shù)在評(píng)價(jià)單元中的最大值為1，使其它單元本項(xiàng)參數(shù)評(píng)價(jià)值在0～1之間。對(duì)于參數(shù)值愈大，反映單元性質(zhì)愈好的參數(shù)，為正向參數(shù)，如流度、單儲(chǔ)系數(shù)、儲(chǔ)量豐度、可動(dòng)油飽和度等參數(shù)，直接除以本項(xiàng)參數(shù)的最大值。

(2)

對(duì)于參數(shù)值愈小，反映單元性質(zhì)愈好的參數(shù)，為逆向參數(shù)，可用下式表示：

(3)

式中,bij為第i個(gè)單元、第j個(gè)指標(biāo)無(wú)量綱值；amax為所有單元本項(xiàng)參數(shù)的最大值；amin為所有單元本項(xiàng)參數(shù)的最小值。

區(qū)分正逆向參數(shù)后，上述矩陣可化為

(4)

其中bij是aij無(wú)量綱化的結(jié)果。

1.1.3 權(quán)重確定

在計(jì)算出各評(píng)價(jià)單元各項(xiàng)參數(shù)的評(píng)價(jià)得分值前，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目的對(duì)各項(xiàng)參數(shù)給予不同的權(quán)重，體現(xiàn)各參數(shù)不同的重要程度。

不同指標(biāo)參數(shù)在方案評(píng)價(jià)中的地位不同，而衡量其中重要性大小的量稱為“權(quán)”，是指標(biāo)參數(shù)在評(píng)價(jià)中相對(duì)重要程度的一種主觀評(píng)價(jià)和客觀反映的綜合度量，這里采用熵原理計(jì)算權(quán)重。

(1)熵的概念與熵權(quán)原理

熵的概念源于熱力學(xué)，其原定義如下：當(dāng)系統(tǒng)可能處于幾種不同狀態(tài)，每種狀態(tài)出現(xiàn)的概率為Pi(i=1,2,…,n)時(shí)，則系統(tǒng)的熵[7-8]為

(5)

熵值P(x)實(shí)際是系統(tǒng)不確定性的一種量度。熵具有極值性，當(dāng)系統(tǒng)處于各種狀態(tài)概率為等概率時(shí)，即Pi=1/n(i=1，2,…,n)時(shí)，其熵值最大，為

(6)

由此可知，當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)n增加時(shí)，系統(tǒng)的熵也增加，但增加的速度比n小得多。如果系統(tǒng)僅處于一種狀態(tài)，且其出現(xiàn)概率Pi=1/n，則系統(tǒng)的熵等于零，說(shuō)明該系統(tǒng)沒(méi)有不確定性，系統(tǒng)可以完全確定。

(2)用熵權(quán)計(jì)算權(quán)重基本算法

①利用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重。為確定各指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算各指標(biāo)的熵值：

(7)

由熵的極值性可知，各指標(biāo)的水平值越接近，其熵值越大。用最大熵值，即H(Pj)max=lgn，對(duì)所得熵值進(jìn)行無(wú)量綱處理，得到表征指標(biāo)

(8)

(9)

求得每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的不同權(quán)重，得到權(quán)重向量W=(w1,w2,w3,…,wn。

②多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

對(duì)于多層次評(píng)價(jià)子系統(tǒng)S，可以定義每個(gè)子系統(tǒng)各指標(biāo)j的差異性系數(shù)

gj=|1-E(Pj)|

(10)

根據(jù)熵的可加性，第i項(xiàng)子系統(tǒng)的差異性系數(shù)

(11)

則第i項(xiàng)改級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為

(12)

根據(jù)熵權(quán)法的算法特點(diǎn)可知，指標(biāo)的水平值差異越顯著，其熵值越小，其權(quán)值越大，這個(gè)指標(biāo)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)就相應(yīng)地越大；反之亦然。在具體的各個(gè)單元綜合指數(shù)計(jì)算中，將數(shù)值差別不大的屬性對(duì)單元非均質(zhì)綜合指數(shù)的貢獻(xiàn)進(jìn)行弱化，意味著可將數(shù)值差別較大屬性的貢獻(xiàn)進(jìn)行強(qiáng)化，即去同存異，也就是說(shuō)在計(jì)算綜合指數(shù)時(shí)，重點(diǎn)考慮了各單元之間差異較大的因素帶來(lái)的影響。對(duì)于不同單元，這種影響程度可以通過(guò)上述方法的準(zhǔn)確計(jì)算而得以表征，從而避免了在單元分類過(guò)程中人為主觀因素的干擾。

1.1.4 計(jì)算綜合指數(shù)

在得到了無(wú)量綱化的評(píng)判矩陣B和權(quán)重向量W情況下，將各單因素綜合成一個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果Y=BT×W，每個(gè)參與評(píng)判的單元都得到了一個(gè)綜合指數(shù)。

1.2分類結(jié)果

根據(jù)對(duì)江蘇已開(kāi)發(fā)單元的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最后得出權(quán)重指數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)計(jì)算得到的權(quán)重指數(shù)計(jì)算158個(gè)砂巖開(kāi)發(fā)單元的熵值，并將該值按照從小到大的順序進(jìn)行排列，發(fā)現(xiàn)0.1和0.16處數(shù)值出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，因此確定將0.16和0.1分別視為Ⅰ類、Ⅱ類以及Ⅱ類、Ⅲ類單元的分界值。根據(jù)分類結(jié)果,不同類型的開(kāi)發(fā)單元之間采收率存在明顯的差異,其中Ⅰ類單元平均采收率31.6%,Ⅱ類單元平均采收率24.5%,Ⅲ類單元平均采收率18.1%。

表1 單元靜態(tài)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)權(quán)重取值

2 不同類型單元單井產(chǎn)量變化特征

就單井而言，本次研究將其劃分為兩類并做了界定，第一類井即開(kāi)發(fā)初期的井稱為產(chǎn)能建設(shè)井，一般為單元(區(qū)塊)第一口井投產(chǎn)后5 a時(shí)間內(nèi)投入的井；第二類即開(kāi)發(fā)中后期調(diào)整挖潛井(調(diào)整井)，是指區(qū)塊開(kāi)采5～10 a間投入生產(chǎn)的井，由于其投產(chǎn)時(shí)地下流場(chǎng)、飽和度場(chǎng)等都與原始狀態(tài)有較大的差別，因此其產(chǎn)量變化特征與早期投產(chǎn)井有較大的不同,綜合油田現(xiàn)場(chǎng)一批生產(chǎn)相對(duì)穩(wěn)定的典型井生產(chǎn)資料,研究得出各類單元單井產(chǎn)量變化特征參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 三類單元平均單井產(chǎn)量變化特征參數(shù)

3 結(jié)論

(1)通過(guò)引入熵原理對(duì)不同類型開(kāi)發(fā)單元進(jìn)行分類，結(jié)果表明，流度和每米采油指數(shù)對(duì)分類結(jié)果的影響最大，不同類型的開(kāi)發(fā)單元對(duì)應(yīng)的采收率也存在明顯差異。

(2)從不同開(kāi)發(fā)單元單井平均產(chǎn)量變化特征分析結(jié)果來(lái)看，不同開(kāi)發(fā)單元在不同時(shí)期投入的油井產(chǎn)量的變化存在著比較明顯的規(guī)律性，總體符合指數(shù)遞減類型，從而為后期的開(kāi)發(fā)調(diào)整和產(chǎn)量預(yù)測(cè)提供決策參考。

[1] 王乃舉,金毓蓀,裘懌楠,等．中國(guó)油藏開(kāi)發(fā)模式總論[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999:136-142.

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[3] 賴楓鵬，李治平，孔憲政.影響油藏產(chǎn)量遞減的因素分析[J].新疆石油地質(zhì).2010,31(144):281-283.

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[5] 張俊斌，韋紅術(shù)，羅俊豐，等.熵權(quán)密切值法完井方式優(yōu)選模型的建立及在荔灣3-1深水氣田的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣，2015，27(1)：74-77.

(編輯 王建年)

Reservoir classification and production decline rules of Jiangsu Oilfield

Jin Zhongkang

(ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC，Yangzhou225009，China)

According to weights of each influencing factors calculated entropy weight algorithm，the reservoir classification was conducted.The results indicated that mobility and oil-production index per meter have a largest impact on the reservoir classification.On this basis，difference types of development units were divided by calculation results of comprehensive index.And there are obvious differences in oil recovery rates of each type of units.From analysis of production changes in difference development units，there are obvious rules of production changes at various stages.This can provide an important decision reference for development adjustment，index prediction，and annual production allocation at later stage.

Jiangsu Oilfield；entropy；production decline；reservoir classification；oil production；oil recovery rate

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.008

TE32

A

2015-07-31；改回日期2015-09-12。

金忠康(1970—)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事油田開(kāi)發(fā)研究工作。電話：0514-87762386，E-mail:jinzk.jsyt@sinopec.com。