劉 慶，張建寧，孔維軍，陳 穎

(1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)部，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司采油一廠，江蘇 江都 225265)

油藏水驅(qū)開發(fā)潛力取決于油藏本身的地質(zhì)條件、開發(fā)開采工藝技術(shù)水平等因素。現(xiàn)行水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法主要包括：基于地質(zhì)影響因素為主的水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法和基于動態(tài)指標(biāo)變化為主的水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法兩種類型。前者代表方法主要有經(jīng)驗(yàn)公式法[1-2]和模糊綜合評判法[3-4]，后者代表方法主要有水驅(qū)特征曲線法和遞減法[5-6]?；诘刭|(zhì)影響因素為主的水驅(qū)開發(fā)潛力方法適用于油藏開發(fā)初期，具有快捷、簡便等優(yōu)點(diǎn)，但存在預(yù)測精度不高、不同經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測結(jié)果可比性差等缺點(diǎn)?；趧討B(tài)指標(biāo)變化為主的水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法適用于油藏開發(fā)中后期，具有方法簡單、精度較高等特點(diǎn)，但只反映了油藏階段性水驅(qū)開發(fā)潛力，忽視了開發(fā)工藝技術(shù)的進(jìn)步對油藏水驅(qū)開發(fā)潛力的影響。對于斷塊油藏而言，復(fù)雜邊界和不規(guī)則注采井網(wǎng)對水驅(qū)開發(fā)效果及潛力也有著重要影響，應(yīng)用現(xiàn)行評價方法難以客觀評價斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)潛力。

為了客觀評價斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)潛力，本文從影響水驅(qū)開發(fā)潛力的驅(qū)油效率和波及效率兩個方面，改進(jìn)完善了動靜態(tài)參數(shù)評價體系，利用部頒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和模糊綜合評判法與層次綜合評價方法，建立了斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法，為客觀評價斷塊油藏的水驅(qū)潛力提供了指導(dǎo)。

1 斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)潛力評價體系

影響油藏水驅(qū)開發(fā)潛力因素主要包括驅(qū)油效率和波及效率兩個方面。其中驅(qū)油效率主要與儲層地質(zhì)因素有關(guān)，波及效率(細(xì)分為面積波及效率和垂向波及效率)與油藏地質(zhì)因素和開發(fā)技術(shù)政策因素有關(guān)。本文選取斷塊油藏主要地質(zhì)特征參數(shù)和易受開發(fā)政策影響的主要技術(shù)指標(biāo)，分別建立了斷塊油藏水驅(qū)驅(qū)油效率和波及效率兩個指標(biāo)體系。指標(biāo)體系按照層次分析的結(jié)構(gòu)拓展到三到五級(見圖1、圖2)，末端評判單因素指標(biāo)共有29個。這些指標(biāo)是具有明確邊界值的單因素，可利用行業(yè)部頒標(biāo)準(zhǔn)或理論研究結(jié)果進(jìn)行評價。二到四級評價指標(biāo)需要應(yīng)用對應(yīng)的幾個下級指標(biāo)綜合評判。根據(jù)驅(qū)油效率和波及效率的評價結(jié)果，可確定油藏水驅(qū)開發(fā)潛力。

圖1 影響驅(qū)油效率的指標(biāo)評價體系

圖2 影響波及效率的指標(biāo)評價體系

2 模糊層次分析法的基本原理

模糊層次分析評判方法是將評價指標(biāo)對最終評價目標(biāo)參數(shù)影響程度的模糊性用模糊集合形式表示，形成直接可進(jìn)行評判運(yùn)算的評價矩陣，通過模糊變換得出一個模糊集合的評價結(jié)果，根據(jù)隸屬度的大小對最終評價目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行評價。模糊判斷基本原理及步驟如下：

設(shè)定影響目標(biāo)評價結(jié)果的集合有待評價的因素組成的因素集U和由判斷各個因素的評語組成的評語集V?？煞謩e表示為：

U=(u1,u2,…,un)

(1)

V=(v1,v2,…,vn)

(2)

首先根據(jù)層次分析法原理1～9比率表度方法[7-8]，按照表1所示的評價方法對影響水驅(qū)開發(fā)潛力因素集U中的全部因素進(jìn)行兩兩對比，建立各影響因素間的模糊量化賦值。

表1 各評價因素權(quán)重模糊量化方法

根據(jù)兩兩因素重要程度對比，可得到n×n矩陣C:

(3)

對矩陣C中的各因素模糊賦值應(yīng)用式(4)進(jìn)行變換，求取單因素權(quán)重系數(shù)：

(4)

在此基礎(chǔ)上得到多因素權(quán)重系數(shù)組成的權(quán)向量，權(quán)向量表示為：

X=(X1,X2,X3,…Xn)i=1,2,3,…,n

(5)

然后針對水驅(qū)開發(fā)潛力單因素評語集V中的評語按照分級標(biāo)準(zhǔn)，將離散化的數(shù)值應(yīng)用正態(tài)分布函數(shù)按區(qū)間隸屬度構(gòu)建模糊綜合評判矩陣R。數(shù)學(xué)表示式如下：

R=(rij)m×n0≤rij≤1

(6)

確定了權(quán)向量和綜合評判矩陣后，通過模糊運(yùn)算XR=Y，就可以得到綜合評判的結(jié)果。對于計算出來的結(jié)果Y可以表示為：

Y=(y1,y2,…ya)

(7)

Yj是評判對象相應(yīng)于第j個模糊評語的隸屬度。一般按照最大隸屬度原則來分析評價結(jié)果，即若有：

yj=max(y1,y2,…,ym) 1≤j≤m

(8)

則認(rèn)為評判的最后結(jié)果為第j個模糊評語。

3 評價方法基本步驟與應(yīng)用實(shí)例分析

以C3K2t13塊狀厚層油藏為例來說明應(yīng)用模糊層次綜合評價法確定水驅(qū)開發(fā)潛力的基本過程和驗(yàn)證該方法的合理性。

3.1 油藏開發(fā)基本情況

C3K2t13探明含油面積0.7 km2，動用地質(zhì)儲量為414×104t。油藏類型屬統(tǒng)一油水系統(tǒng)的多層塊狀厚層邊底水油藏，儲層以中高滲為主。1997年9月投入試采，1998年7月投入開發(fā)，2003年采用水平井與常規(guī)井組合開發(fā)，2009年8月投入注水開發(fā)。根據(jù)開發(fā)動態(tài)，整個開發(fā)歷程劃分為產(chǎn)量上升、穩(wěn)產(chǎn)、遞減三個開發(fā)階段。截至2017年年底，共有油井22口，開井19口，井口日產(chǎn)液438.9 t，日產(chǎn)油79.1 t，綜合含水82.0%，折算采油速度為0.71%，階段采出程度為34.12%。注水井7口，開井7口，日注869.3 m3，累注水149.58×104m3，月注采比1.89，累注采比0.41。

3.2 單因素指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定

應(yīng)用1～9比率表度方法，根據(jù)不同因素對評價目標(biāo)參數(shù)影響的相對重要程度進(jìn)行模糊賦值，應(yīng)用公式(4)進(jìn)行歸一化變換確定單因素指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。如對水驅(qū)油效率評價，其影響因素主要包括儲層骨架結(jié)構(gòu)、儲層孔隙結(jié)構(gòu)、儲層滲流物性、儲層敏感性和儲層流體特性5種。根據(jù)因素兩兩對比，確定的因素間重要性比較結(jié)果見表2。經(jīng)過變換計算后，它們的權(quán)重系數(shù)分別為：0.044，0.404，0.360，0.121和0.070。

表2 驅(qū)油效率的各因素重要性比較定量數(shù)據(jù)

按照層次分析結(jié)構(gòu)，同理可求得評價指標(biāo)體系中的其他指標(biāo)因素的權(quán)重系數(shù)。整理得到影響驅(qū)油效率和波及效率評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 斷塊油藏驅(qū)油效率各因素權(quán)重系數(shù)

圖4 斷塊油藏水驅(qū)波及效率各因素權(quán)重系數(shù)

3.3 單因素模糊評判標(biāo)準(zhǔn)的確定

常用好、較好、中等、較差、差五級評價標(biāo)準(zhǔn)來模糊評價一個事物或指標(biāo)的好壞。評價體系中的單因素指標(biāo)計算方法及評價標(biāo)準(zhǔn)主要基于部頒標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)模理論研究結(jié)果確定。如平面滲透率變異系數(shù)部頒標(biāo)準(zhǔn)好、較好、中等、較差、差對應(yīng)的范圍分別為小于0.5，0.5～0.6，0.6～0.7，0.7～0.8和大于0.8，可直接根據(jù)參數(shù)的大小對號入座。對于新增的油藏形狀因子、井網(wǎng)不規(guī)則因子等指標(biāo)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用數(shù)模理論研究確定。如斷層夾角性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)確定，應(yīng)用建立的典型理論模型模擬不同的斷層夾角大小對平面波及效率的影響程度，根據(jù)模擬的結(jié)果建立五級評價標(biāo)準(zhǔn)。理論研究證明斷層夾角的大小對平面波及效率有較大影響，新建立的五級評價標(biāo)準(zhǔn)分別為夾角大于150°，120°～150°，90°～120°，60°～90°和小于60°。

3.4 模糊評判矩陣的確定

評價體系中的末端評價指標(biāo)具有明確的邊界值，其單因素評價矩陣可根據(jù)參數(shù)的具體值和單因素評價標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用正態(tài)分布函數(shù)按區(qū)間隸屬度求取。上一級沒有明確邊界值的評價指標(biāo)，其單因素評價矩陣可利用下一級評判指標(biāo)的單因素評價矩陣和層次分析法確定的權(quán)重集，經(jīng)模糊變換后求出。在單因素評價矩陣的基礎(chǔ)上，可得到每一級的模糊評判矩陣。其中井網(wǎng)不完善校正系數(shù)是指斷塊油藏不規(guī)則注采井網(wǎng)面積波及系數(shù)與相應(yīng)規(guī)則注采井網(wǎng)下面積波及系數(shù)的比值；井網(wǎng)與儲層非均質(zhì)校正系數(shù)是指同一井網(wǎng)注采井網(wǎng)條件下，儲層平面非均質(zhì)性不同分布方式下的波及系數(shù)與均質(zhì)情況下的波及系數(shù)比值。這兩個參數(shù)主要是根據(jù)前期建立的理論模型，應(yīng)用數(shù)模結(jié)果獲得。針對斷塊不C3K2t13屬統(tǒng)一油水系統(tǒng)的多層塊狀厚層邊底水油藏，儲層以中高滲為主。評價體系中各指標(biāo)參數(shù)取值及單因素評價矩陣見表3。

表3 C3K2t13評價指標(biāo)取值及單因素評價結(jié)果

3.5 模糊綜合評價結(jié)果

通過模糊運(yùn)算，獲得C3K2t13水驅(qū)油效率最終評價矩陣為：(0.131，0.157，0.269，0.035，0.002)，水驅(qū)油波及效率最終評價矩陣為：(0.369，0.270，0.128，0.021，0.032)。按照最大隸屬度原則，水驅(qū)油效率和水驅(qū)波及效率均屬于較好水平。根據(jù)區(qū)間加權(quán)可得C3K2t13水驅(qū)油效率為55.9%、水驅(qū)波及效率為90.1%，理論上水驅(qū)采收率為50.4%。根據(jù)圖版和水驅(qū)特征曲線動態(tài)方法預(yù)測C3K2t13采收率分別為47.2%和52.1%(見圖5、圖6)，平均為49.7%，兩者較為一致。

圖5 C3K2t13油藏含水與采出程度關(guān)系曲線

圖6 C3K2t13油藏丙型水驅(qū)特征曲線

4 認(rèn)識與結(jié)論

(1)建立的斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)潛力評價體系客觀全面反映了其主要開發(fā)地質(zhì)特征，使得評價體系更加科學(xué)合理，具有較強(qiáng)的針對性和實(shí)用性。

(2)應(yīng)用層次多級模糊建立的水驅(qū)開發(fā)潛力評價方法能夠準(zhǔn)確揭示油藏狀況，改善水驅(qū)潛力方向。通過多因素模糊評價，從宏觀到微觀定量反映了不同因素對油藏水驅(qū)開發(fā)潛力的影響程度，有利于多指標(biāo)對比，找準(zhǔn)油藏改善水驅(qū)的潛力。

(3)C3K2t13塊狀厚層油藏的水驅(qū)開發(fā)潛力評價與實(shí)際情況基本相符，表明建立的評價體系及方法基本能滿足斷塊油藏水驅(qū)開發(fā)效果評價的需求。