穆立華，蘇景學(xué)，張梅，畢永斌，李秋影

（中國石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063004）

陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)

穆立華，蘇景學(xué)，張梅，畢永斌，李秋影

（中國石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063004）

從唯物辯證法的基本原理與協(xié)同學(xué)入手，應(yīng)用協(xié)同與對稱的辯證關(guān)系，將協(xié)同學(xué)與油藏開發(fā)結(jié)合，創(chuàng)新形成了協(xié)同開發(fā)學(xué)理論，即應(yīng)用協(xié)同作用與協(xié)同效應(yīng)原理，重復(fù)利用原始剩余有序結(jié)構(gòu)構(gòu)建有序子系統(tǒng)，或重復(fù)人工創(chuàng)建有序結(jié)構(gòu)構(gòu)建有序子系統(tǒng)，因序利導(dǎo)，效應(yīng)疊加，協(xié)同有序開發(fā)油藏的理論與方法。以協(xié)同開發(fā)學(xué)為基礎(chǔ)，以陸相層狀砂巖油藏為研究對象，文中明確了全生命周期協(xié)同開發(fā)的主要技術(shù)及評價指標(biāo)，初步建立了全生命周期協(xié)同開發(fā)體系，直觀形象地闡明了協(xié)同對稱的增儲增產(chǎn)開發(fā)計策組合模式及協(xié)同開發(fā)典型的扇貝型生命曲線特征。實例應(yīng)用表明，全生命周期協(xié)同開發(fā)研究能夠以科學(xué)、協(xié)同對稱的思維方式抓住問題的本質(zhì)，及時提出有效的對策及方法，為陸相層狀砂巖油藏全生命周期高效開發(fā)提供了理論支持與技術(shù)引導(dǎo)。

協(xié)同開發(fā)學(xué)；陸相層狀砂巖油藏；全生命周期；開發(fā)計策；全生命周期曲線

國內(nèi)油田大多數(shù)屬于陸相沉積，具有油層層數(shù)多、非均質(zhì)性強、水驅(qū)效率低、天然能量小等特點［1］，其開發(fā)系統(tǒng)包括自然因素和人為因素兩部分。由于各組成要素的復(fù)雜性和認(rèn)識的反復(fù)性，必然產(chǎn)生靜止與流動、同步與突進、有效與無效三大協(xié)同矛盾，所以，從有序結(jié)構(gòu)向無序結(jié)構(gòu)發(fā)展，是其必然的發(fā)展趨勢。并且，優(yōu)勢有序結(jié)構(gòu)主導(dǎo)開發(fā)效果，也是其發(fā)展的必然結(jié)果，因此，應(yīng)用協(xié)同作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)原理，重復(fù)利用剩余原始結(jié)構(gòu)構(gòu)建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，或重復(fù)人工組建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，因序利導(dǎo)，效應(yīng)疊加，力爭達到“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)，是陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)的必由之路。

1 協(xié)同開發(fā)學(xué)

1.1 協(xié)同開發(fā)學(xué)的提出

協(xié)同學(xué)是20世紀(jì)70年代初聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家赫爾曼·哈肯創(chuàng)立的研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興學(xué)科［2］，其基本原理辯證協(xié)同。以辯證協(xié)同法則為出發(fā)點，文獻［3］創(chuàng)新提出了協(xié)同與對稱的辯證關(guān)系，即協(xié)同對稱法則，認(rèn)為只有組成系統(tǒng)的各個要素互相協(xié)同，才有系統(tǒng)的整體對稱表現(xiàn)形式。協(xié)同開發(fā)學(xué)，就是在協(xié)同對稱法則的基礎(chǔ)上，將協(xié)同學(xué)與油藏開發(fā)結(jié)合，應(yīng)用協(xié)同作用與協(xié)同效應(yīng)原理，重復(fù)利用剩余原始結(jié)構(gòu)構(gòu)建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，或重復(fù)人工組建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，因序利導(dǎo)，效應(yīng)疊加，協(xié)同有序開發(fā)油藏的理論與方法。它是油藏開發(fā)系統(tǒng)的協(xié)同作用與協(xié)同效應(yīng)的辯證統(tǒng)一，是油藏開發(fā)系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)的辯證統(tǒng)一。

1.2 協(xié)同開發(fā)學(xué)的內(nèi)涵

協(xié)同開發(fā)學(xué)是以協(xié)同對稱哲學(xué)為理論基礎(chǔ)建立起來的油藏開發(fā)中形式與內(nèi)容協(xié)同、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、理論與實踐協(xié)同的理論體系。協(xié)同對稱哲學(xué)就是把協(xié)同對稱看成宇宙本質(zhì)和根本規(guī)律，認(rèn)識和改造世界的根本方法。協(xié)同開發(fā)學(xué)，是用協(xié)同對稱方法，對人類改造油藏活動中的各個因素與結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系作出的邏輯的、歷史的、現(xiàn)實的分析，從中揭示人類改造油藏的一般規(guī)律的開發(fā)學(xué)。

1.3 協(xié)同開發(fā)學(xué)的定位

油藏開發(fā)全生命周期規(guī)劃設(shè)計，有利于各個階段合理制定開發(fā)對策和儲采規(guī)模，是油藏開發(fā)的重要基礎(chǔ)工作之一，也是不斷適應(yīng)矛盾變化、環(huán)境變化、技術(shù)進步等需要重復(fù)開展的重要工作。協(xié)同開發(fā)學(xué)是協(xié)同有序開發(fā)油藏的理論與方法，樹立全生命周期規(guī)劃設(shè)計協(xié)同開發(fā)理念，對合理開發(fā)油藏非常必要。陸相層狀砂巖油藏是我國油藏開發(fā)的主要對象，因此，需要針對此類油藏研究其全生命周期協(xié)同開發(fā)。

2 全生命周期協(xié)同開發(fā)

2.1 全生命周期協(xié)同開發(fā)特征

體現(xiàn)油藏開發(fā)的直觀指標(biāo)是產(chǎn)量，因此全生命周期協(xié)同開發(fā)的特征體現(xiàn)也應(yīng)以產(chǎn)量為指標(biāo)。典型產(chǎn)品全生命周期曲線為典型的“S”型，持續(xù)創(chuàng)新?lián)Q代產(chǎn)品全生命周期曲線為典型的扇貝型特征，陸相層狀砂巖油藏的協(xié)同開發(fā)是協(xié)同措施的疊加效應(yīng)。協(xié)同開發(fā)全生命周期的產(chǎn)量曲線包括上產(chǎn)期、疊加穩(wěn)產(chǎn)期、疊加衰降期3個階段，表現(xiàn)在全生命周期產(chǎn)量曲線具有典型的扇貝型特征，協(xié)同的標(biāo)準(zhǔn)就是平穩(wěn)的疊加穩(wěn)產(chǎn)期、疊加衰降期（見圖1，其中，S1—S8為開發(fā)階段，實線、虛線分別為各階段的年產(chǎn)油量、累計產(chǎn)油量）。協(xié)同開發(fā)是全過程的開發(fā)協(xié)同，主要是開發(fā)對象與開發(fā)對策的協(xié)同、直接手段與間接手段的協(xié)同、創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)的協(xié)同等。陸相層狀砂巖油藏開發(fā)以該特征曲線為評判標(biāo)準(zhǔn)，若與曲線相符則為協(xié)同開發(fā)，反之則為不協(xié)同開發(fā)。但是，不協(xié)同開發(fā)的程度則需要建立相應(yīng)的評價系統(tǒng)進行準(zhǔn)確、有效的判斷，因地制宜，辯證施策，制定出有針對性的協(xié)同計策，改善開發(fā)效果，實現(xiàn)協(xié)同開發(fā)。

圖1 協(xié)同開發(fā)全生命周期產(chǎn)量生長模型

2.2 油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)評價

陸相層狀砂巖油藏協(xié)同開發(fā)評價系統(tǒng)，實際上，就是根據(jù)所研究油藏的相關(guān)資料信息，監(jiān)控風(fēng)險因素的變動趨勢，評價各種風(fēng)險偏離協(xié)同狀態(tài)的強弱程度，向決策層發(fā)出預(yù)警信號并提前采取預(yù)控對策的系統(tǒng)。

2.2.1 評價指標(biāo)的確定

在詳細(xì)研究冀東陸相層狀砂巖油藏實際情況的基礎(chǔ)上，參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的文獻［4-11］，結(jié)合油藏開發(fā)實際及專家意見，選取了9項指標(biāo)。其中：層系組建協(xié)同指標(biāo)3項——未動用差動用儲量比例、段內(nèi)滲透率變異系數(shù)以及層段跨度；井網(wǎng)構(gòu)建協(xié)同指標(biāo)3項——井網(wǎng)對儲量控制程度、水驅(qū)儲量控制程度以及多向受益率；反映能量巧用協(xié)同指標(biāo)3項——水驅(qū)儲量動用程度、壓力保持水平以及存水率。

2.2.2 評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

為了確定陸相層狀砂巖油藏協(xié)同開發(fā)評價系統(tǒng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計了不同開發(fā)單元生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，并參考中石油相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合油田實際情況，對初步參考標(biāo)準(zhǔn)進行合理修正。將經(jīng)過修正的參考標(biāo)準(zhǔn)作為初步評價標(biāo)準(zhǔn)，選擇部分單元進行試算，驗證其合理性。根據(jù)試算結(jié)果對初步評價標(biāo)準(zhǔn)再進行修正，經(jīng)過反復(fù)驗證確認(rèn)其符合絕大多數(shù)單元的實際情況（見表1）。

表1 陸相層狀砂巖油藏協(xié)同開發(fā)評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.3 綜合評判

為了準(zhǔn)確分析油藏開發(fā)不協(xié)同因素，優(yōu)選了3種評價方法：分級計算法、模糊評判法、熵值法。

2.3 全生命周期協(xié)同開發(fā)計策

當(dāng)目標(biāo)油藏協(xié)同開發(fā)評價系統(tǒng)發(fā)出不協(xié)同預(yù)警時，需對油藏制定有針對性的協(xié)同開發(fā)計策并進行調(diào)整，而陸相層狀砂巖油藏開發(fā)系統(tǒng)是人與自然密切聯(lián)系的客觀存在的具體事物形式，全生命周期協(xié)同開發(fā)，必然產(chǎn)生各個要素對稱的形式響應(yīng)。作者在文獻［3］中首次建立的陸相層狀砂巖油藏全開發(fā)計策協(xié)同對稱體系圖版就是協(xié)同與對稱法則的具體表現(xiàn)，本文中對該體系圖版進行了修正和完善，形成了陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)計策體系圖版（見圖2），為全生命周期重復(fù)細(xì)分儲采系統(tǒng)和重復(fù)調(diào)整開采手段協(xié)同疊加研究與實施提供了指導(dǎo)。

圖2 陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)計策體系圖版

該圖版準(zhǔn)確定義了全面、均衡、精細(xì)三大開發(fā)組織方式的概念與標(biāo)準(zhǔn)，指明了油田開發(fā)的永恒主題是建立產(chǎn)能長壽的儲采系統(tǒng)，既要長壽，又要增儲增產(chǎn)。而增儲增產(chǎn)工作應(yīng)始終以開發(fā)對象為中心，以重復(fù)細(xì)分儲采系統(tǒng)為主線，配合調(diào)整直接手段、間接手段來實現(xiàn)。井網(wǎng)是產(chǎn)量指標(biāo)的直接手段，能量是產(chǎn)量目標(biāo)的間接手段，早期靠井網(wǎng)換產(chǎn)量，后期靠能量換產(chǎn)量。同時，直接手段和間接手段具有明顯互補性，二者缺一不可，其主導(dǎo)作用可以隨時間推移互相轉(zhuǎn)化，通過巧用2種手段，實現(xiàn)早期保持穩(wěn)產(chǎn)、后期極限動用的階段目標(biāo)。

2.4 全生命周期協(xié)同開發(fā)主要技術(shù)

面對基礎(chǔ)資料不全、不準(zhǔn)、不連續(xù)等諸多不利客觀因素，要對現(xiàn)狀準(zhǔn)確判斷、未來走勢準(zhǔn)確預(yù)測、未來各階段潛力構(gòu)成可靠分析、未來各階段調(diào)整對策合理制定和未來儲采規(guī)模指標(biāo)合理安排等，需要依托油藏地質(zhì)建模與油藏數(shù)值模擬2個現(xiàn)代技術(shù)，通過“歷程順向擬合找潛力，目標(biāo)逆向擬合找對策”，準(zhǔn)確預(yù)測油藏未來走勢，分析未來各階段潛力構(gòu)成，合理制定未來各階段調(diào)整對策與合理安排未來儲采規(guī)模指標(biāo)，為實現(xiàn)油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)提供理論指導(dǎo)與對策支撐。

2.5 全生命周期協(xié)同開發(fā)指標(biāo)體系

全生命周期協(xié)同開發(fā)指標(biāo)體系，包括2套儲采指標(biāo)體系、1套儲采經(jīng)營圖譜。儲采指標(biāo)體系中：儲采規(guī)模類為分階段最高產(chǎn)量、分階段穩(wěn)產(chǎn)期、分階段累計產(chǎn)油量、分階段提高采收率、階段末采收率等；儲采健康類為分階段含水狀況指標(biāo)、分階段遞減狀況指標(biāo)、分階段壓力狀況指標(biāo)、分階段儲量動用狀況指標(biāo)、分階段儲量替換率與儲采比指標(biāo)等。儲采經(jīng)營圖譜為分階段分類挖潛產(chǎn)量構(gòu)成圖譜、分階段分類挖潛措施構(gòu)成圖譜、分階段分類挖潛儲量動用狀況圖譜、分階段分類挖潛完全成本圖譜、分階段分類挖潛水平圖譜等。

3 應(yīng)用實例

以冀東油田柳贊北區(qū)為例。該油藏屬于中孔中高滲儲層，油砂體發(fā)育范圍小，歷經(jīng)多年開發(fā)后，平面及層間動用差異大。2008年底，油藏已處于高含水開發(fā)階段，但采出程度低，開發(fā)效果差。陸相層狀砂巖油藏協(xié)同開發(fā)評價系統(tǒng)顯示該單元處于嚴(yán)重不協(xié)同狀態(tài)，需對油藏進行整體調(diào)整。分析不協(xié)同主要原因：一是開發(fā)對象不協(xié)同，縱向動用差異大。從產(chǎn)吸剖面看，油層動用層數(shù)少，剖面上動用程度僅為50.4%。二是直接手段不協(xié)同。斷塊水驅(qū)控制程度僅為65.9%，且以單向控制為主，部分井區(qū)有注無采、有采無注或無井控制問題突出。三是間接手段不協(xié)同。區(qū)塊平面、縱向上物性差異大，開發(fā)過程中矛盾進一步加劇，形成優(yōu)勢滲流通道，導(dǎo)致單層突進現(xiàn)象嚴(yán)重，油井見效增油時間短，含水上升快，正能量快速轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)能量。

針對開發(fā)中存在的問題，以協(xié)同開發(fā)為主導(dǎo)，以精細(xì)地質(zhì)研究成果為依據(jù)，利用地質(zhì)建模與數(shù)值模擬手段，在陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)計策體系圖版的指導(dǎo)下，開展全生命周期協(xié)同開發(fā)研究，制訂了二次開發(fā)與“2+3”相結(jié)合銜接的全生命周期協(xié)同開發(fā)計策（見圖3），并預(yù)測了全生命周期的產(chǎn)量構(gòu)成圖譜（見圖4）。一是2009年開始完善層系井網(wǎng)，挖掘差動用層和未動用層潛力，共部署開發(fā)井123口（新鉆井45口），實現(xiàn)差動用、未動用儲量的有效動用。二是針對注水困難井區(qū)，注氣保壓，補充能量，部署了注氣井6口。三是待層系井網(wǎng)完善，數(shù)值模擬預(yù)測含水率上升到90%后，開展正能量研究，調(diào)驅(qū)控負(fù)能量、換介補正能量，部署了調(diào)驅(qū)井8口。

圖3 柳贊北區(qū)全生命周期措施構(gòu)成

圖4 柳贊北區(qū)全生命周期產(chǎn)量構(gòu)成

全生命周期協(xié)同開發(fā)計策在柳贊北區(qū)實施后，區(qū)塊開發(fā)效果逐步改善，水驅(qū)控制程度、動用程度分別提高 13.0，6.0百分點，水驅(qū)采收率由 20.5%提高至26.0%。其中：二次開發(fā)階段新增可采儲量44.1×104t，采收率提高3.78百分點；深部調(diào)驅(qū)階段新增可采儲量9.54×104t，采收率提高0.82百分點，提高井區(qū)采收率4.20百分點；氣驅(qū)階段新增可采儲量10.4×104t，采收率提高0.89百分點，提高井區(qū)采收率5.50百分點。目前油藏只實施了二次開發(fā)與三次采收礦場試驗階段，“2+3”相結(jié)合階段尚未全面開展，還進一步完善相關(guān)計策，力爭該油藏實現(xiàn)全生命周期的協(xié)同開發(fā)。

4 結(jié)論

1）協(xié)同開發(fā)學(xué)是協(xié)同學(xué)與油藏開發(fā)相結(jié)合，應(yīng)用協(xié)同作用與協(xié)同效應(yīng)原理，重復(fù)利用剩余原始結(jié)構(gòu)構(gòu)建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，或重復(fù)人工組建有序結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，因序利導(dǎo)，效應(yīng)疊加，協(xié)同有序開發(fā)油藏的理論與方法。

2）協(xié)同開發(fā)計策組合圖版與產(chǎn)量生長模型，是協(xié)同學(xué)與油藏開發(fā)相結(jié)合、協(xié)同作用與協(xié)同效應(yīng)辯證統(tǒng)一的創(chuàng)新成果。協(xié)同開發(fā)計策組合圖版，直觀形象地闡明了協(xié)同對稱的增儲增產(chǎn)開發(fā)計策組合模式。產(chǎn)量生長模型，是協(xié)同開發(fā)計策的疊加效應(yīng)，具有典型的扇貝型生命曲線特征。

3）創(chuàng)新協(xié)同開發(fā)理論方法、構(gòu)建協(xié)同開發(fā)方法體系，有利于培養(yǎng)整體意識、全局意識、技術(shù)儲備意識、風(fēng)險防范意識，對陸相層狀砂巖油藏高效、平穩(wěn)、有序開發(fā)提供了方法指導(dǎo)及技術(shù)支持，并在礦場實踐中取得良好效果。

［1］金毓蓀，隋新光.陸相油藏開發(fā)論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006：39-79.

［2］赫爾曼·哈肯.協(xié)同學(xué)：大自然構(gòu)成的奧秘［M］.淩復(fù)華，譯.上海：上海譯文出版社，2005：15-55.

［3］穆立華，張梅，畢永斌.陸相層狀砂巖油藏開發(fā)計策協(xié)同組合研究［J］.特種油氣藏，2016，23（1）：81-86.

［4］許寧.油藏立體開發(fā)現(xiàn)狀及研究進展［J］.斷塊油氣田，2014，21（3）：322-325.

［5］耿娜，繆飛飛，劉小鴻，等.水驅(qū)儲量動用程度計算方法研究［J］.斷塊油氣田，2014，21（4）：472-475

［6］繆飛飛，張宏友，張言輝，等.一種水驅(qū)油田遞減率指標(biāo)開發(fā)效果評價的新方法［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：353-360.

［7］汪子昊.砂巖油藏水驅(qū)開發(fā)效果評價方法研究［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2009.

［8］孫偉.特高含水期油田開發(fā)評價體系及方法研究［D］.北京：中國石油大學(xué)（北京），2008.

［9］戴危艷，李少華，王軍，等.利用聚類分析方法進行模型優(yōu)選［J］.斷塊油氣田，2015，22（4）：492-496.

［10］陳民鋒，郎兆新，張興焰.模糊綜合評判法評價油田注水開發(fā)狀況［J］.斷塊油氣田，2001，8（2）：27-30.

［11］胡永宏，賀思輝.綜合評價方法［M］.北京：科學(xué)出版社，2000：25-60.

（編輯 王淑玉）

Synergetic development of continental lamellar sandstone reservoirs in whole lifecycle

MU Lihua,SU Jingxue,ZHANG Mei,BI Yongbin,LI Qiuying
(Research Institute of Exploration and Development,Jidong Oilfield Company,PetroChina,Tangshan 063004,China)

Starting from the basic principle of materialist dialectics and the synergetics and combining synergetics with development of reservoirs,the principle of synergetic development is formed innovatively by the application of the dialectical relationship between synergetics and symmetry.It is the theory and method about reservoirs development.The concrete methods are as following. Based on the principle of synergistic effect,apply the original,surplus and orderly structure to construct the orderly subsystem repeatedly,or repeatedly establish orderly structure artificially to construct the orderly subsystem.During the repetitive process,the work done should be guided to the favorable direction and the favorable effects should be overlaid step by step in order to cooperatively develop the reservoirs.On the basis of the synergetics,by taking continental lamellar sandstone reservoirs as the research object,this paper designates main technologies and evaluation indexes,preliminarily establishes the synergetic development system,intuitively and vividly clarifies the synergetic and symmetrical integrated mode of development strategy for storage and yield increase and the typical characteristics of life curve like scallop in the synergetic development.At last,combined with living examples,it is showed that the theory of synergetic development in the whole lifecycle can capture the essence of the question by the way of scientific,synergetic and symmetrical mod of thinking,and the effective strategy and method in time is proposed.The theory provides theoretical support and technical guidance for efficient development of continental lamellar sandstone reservoirs in the whole lifecycle.

theory of synergetic development;continental lamellar sandstone reservoir;whole lifecycle;development strategy;whole lifecycle curve

國家科技重大專項“渤海灣盆地黃驊坳陷灘海開發(fā)技術(shù)示范工程”（2011ZX05050）

TE32

：A

10.6056/dkyqt201701012

2016-07-17；改回日期：2016-11-04。

穆立華，男，1962年生，教授級高級工程師，博士，現(xiàn)任中國石油冀東油田分公司首席專家。E-mail：mulihua@ petroChina.com.cn。

穆立華，蘇景學(xué)，張梅，等.陸相層狀砂巖油藏全生命周期協(xié)同開發(fā)研究［J］.斷塊油氣田，2017，24（1）：51-55.

MU Lihua，SU Jingxue，ZHANG Mei，et al.Synergetic development of continental lamellar sandstone reservoirs in whole lifecycle［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（1）：51-55.