范海嬌 ，楊二龍 ，2

（1.東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶163318；2.東北石油大學提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318）

目前，中國陸上油田普遍進入高含水階段，一類油層主力優(yōu)質資源大規(guī)模開發(fā)，經歷三次采油后，現如今產能潛力全面轉向二、三類油層。與主力油層相比，二、三類油層物性差、油層有效厚度小、滲透率底、縱向分布零散、平面相變大、非均質性嚴重，動用狀況差，具有挖潛潛力[1-5]?！岸Y合”是指二次采油和三次采油相結合，二類油層挖潛和三類油層挖潛相結合。在二、三類油層組合開發(fā)條件下，采用兩套井網劃分兩套層系，分別開采二、三類油層[6-7]?！岸Y合”是一個新的開發(fā)理念和模式，相關技術在國內外研究較少。早在20世紀90年代初，大慶油田就曾提出過“2+3結合”、“兩三結合”等開發(fā)模式，探索水驅與三次采油，二類油層與三類油層新老井網的匹配與協同優(yōu)化問題[8]。

大慶油田二類油層主要指薩Ⅱ1-2、薩Ⅲ1-3、薩Ⅲ4-7等大面積分布的中低滲透層，有效滲透率200～300 mD，屬于大型河流三角洲分流沉積體，砂體分布以長條狀、枝狀型為主，大于2 m的有效厚度層鉆遇率在60%以上；三類油層主要指窄長條狀的零星分布的油層，有效滲透率一般小于200 mD，為小型河流-三角洲沉積體和三角洲水下沉積體。

在二三結合開發(fā)模式下，兩套井網同步開發(fā)兩類油層，平面縱向連通關系復雜。各井組在各單元平面上注采井距不同，導致井控面積差異較大，注采關系復雜，因此需要開展水驅階段合理配注水量研究，同時確定化學驅階段的合理注采參數。

本文結合大慶油田薩爾圖北一區(qū)斷東二、三類油層同期分質化學驅試驗區(qū)的實際物性參數，建立單層均質概念模型。運用灰色關聯方法分析水驅與化學驅配注影響因素，通過設計正交方案，進行二三結合模式下配注規(guī)律數值模擬研究。對配注量進行公式回歸，通過回歸公式計算實際區(qū)塊的單井配注量，使用地層系數劈分法進行配產，實現水驅與化學驅二、三類油層均衡合理的開采，以期對二、三類油層結合開發(fā)調整提供一定的技術支撐。

1 水驅配產配注優(yōu)化

1.1 水驅配注影響因素正交方案設計

基于實際區(qū)塊資料，找到影響二、三類油層水井配注的若干因素，運用灰色關聯分析方法，得到每個因素的影響權重；經過關聯算法，得到各個因素與配注量的關聯度（見表1）。最后選取關聯度較高的影響因素：地層壓力、砂巖厚度、凈毛比、水井周圍油井含水率、滲透率，結合油水井井史數據庫和射孔數據庫，確定合理正交設計水平值，建立十因素五水平正交設計方案（見表2）。根據正交設計方案提供的基礎油藏參數，進行水驅配注數值模擬研究。

表1 各因素對注水量的關聯度Table1 Relevance of various factors to water injection

表2 正交設計因素Table2 Orthogonal design factor table

1.2 二三結合模式下的水驅配注

正交設計所得50個數值模擬方案，以其中的一個方案為例，對二、三類油層水井進行單井日配注量設計，數值模擬結果如表3所示。以采收率和壓力變異系數作為指標，對配注量進行優(yōu)選。結果表明，方案1-4的采收率最高，地層壓力變異系數較小，即為最優(yōu)配注量。壓力變異系數借鑒滲透率變異系數的概念，其中壓力變異系數定義為，

式中，Pi為單個網格的壓力，P為平均地層壓力，n為網格個數。

參照方案1-1的做法，對正交設計所得的其余49個方案進行數值模擬研究，得到各方案的二、三類油層單井最優(yōu)日配注量。

表3 水驅單井日配注量設計Table3 Water flooding single well daily fluence design table

基于50個正交設計方案的單井最優(yōu)日配注量數據，運用1STOPT回歸軟件的通用全局優(yōu)化算法對二、三類油層單井的日配注量進行曲線擬合和配注量公式回歸。

式（1）、（2）為二、三類油層水驅配注影響因素擬合公式：

式中，P2為二類油層平均地層壓力，MPa；P3為三類油層平均地層壓力，MPa；NTG2為二類油層凈毛比，無量綱；NTG3為三類油層凈毛比，無量綱；H2為二類油層砂巖厚度，m；H3為三類油層砂巖厚度，m；K2為二類油層滲透率，mD；K3為三類油層滲透率，mD；fw2為二類油層水井周圍油井含水率，%；fw3為三類油層水井周圍油井含水率，%。

圖1為二、三類油層水驅配注影響因素擬合。由圖1可知，二類油層曲線的均方差為5.31，相關系數為0.90，擬合精度較好。三類油層擬合曲線的均方差為5.25，相關系數為0.92，擬合精度較好。

1.3 二三結合模式下水驅配產優(yōu)化

基于水驅配注結果，根據井組注采平衡，以聯通油井地層系數劈分法為主進行水驅配產研究，劈分出單井各層段產液量，各層段產液量累加得到單井產液量。具體步驟如下：

（1）以水井為中心，求各小層與之聯通油井方向上的平均滲透率K平均和平均厚度H平均，得到平均地層系數KH[9]。

按：“虋”，涵芬樓、三家本原作“釁”?！疤姟弊终`錄?！疤姟弊趾庇M，音mén，義為赤粱粟，乃谷的良種?！稜栄拧め尣荨罚骸疤?，赤苗?！惫弊ⅲ骸敖裰嗔凰?。”明李時珍《本草綱目·谷二·黍》：“赤黍曰虋?！薄皟瘁叀敝^禍患、禍亂?！逗鬂h書·隗囂傳論》：“夫功全則譽顯，業(yè)謝則釁生。”元紀君祥《趙氏孤兒》第三折：“如今削除了這點萌芽，方才是永無后釁?！?/p>

（2）將單層平均地層系數KH累加，得到每個連通方向的總地層系數∑KH。

（3）將單層注水量按地層系數比重劈分到各油井所對應的層段。

（4）將各油井得到的水量進行累加，根據注采平衡，即為單井合理配產量[10]。

圖1 數模配注量與公式回歸配注量對比Fig.1 Comparison between the injection of numerical simulation and the calculation of the formula

根據配產配注優(yōu)化結果，應用數值模擬軟件Eclipse建立單層均質概念模型，將模擬生產結果與實際生產結果進行對比，檢驗配產配注優(yōu)化效果。

1.4 水驅配產配注結果與實際開發(fā)效果對比

將水驅配產配注結果模擬實際開發(fā)進行預測，各項生產指標如圖2所示。由圖2可知，配產配注后采收率比實際高出2.52%，平均地層壓力下降0.14 MPa，可為后續(xù)化學驅提供較好的壓力條件，含水率有所降低，開發(fā)時間增加。

圖2 采出程度、含水率對比Fig.2 Comparison of the degree of production and water cut

2 化學驅配產配注優(yōu)化

2.1 化學驅配注影響因素正交方案設計

參考水驅配注結果，運用灰色關聯分析方法得到化學驅配注影響因素的關聯度（見表4），選擇砂巖厚度、水井周圍油井含水率、滲透率、聚合物質量濃度和化學劑用量五個因素，進行化學驅配注影響因素正交方案設計（見表5）。

表4 各因素與配注量的關聯度Table4 Relevance of various factors to injection volume

表5 化學驅正交方案因素Table5 Chemical flooding orthogonal scheme factor table

根據正交設計方案提供的基礎油藏參數，建立對應的數值模擬模型，進行化學驅配注數值模擬。

2.2 二三結合模式下的化學驅配注

基于50個正交設計方案的單井最優(yōu)日配注量數據，考慮二、三類油層的砂巖厚度、水井周圍油井含水率、滲透率、聚合物質量濃度和化學劑用量，同樣運用1STOPT回歸軟件的通用全局優(yōu)化算法對二、三類油層單井的日配注量進行曲線擬合和回歸。

式（6）、（7）為二、三類油層化學驅配注影響因素擬合公式：

式中，Cp2為二類油層注入聚合物質量濃度，mg/L；Cp3為三類油層注入聚合物質量濃度，mg/L；PV2為二類油層化學劑用量，無量綱；PV3為三類油層化學劑用量，無量綱。

圖3為二、三類油層化學驅配注影響因素擬合曲線。由圖3可知，二類油層擬合曲線的均方差為6.16，相關系數為0.91。三類油層擬合曲線的均方差為5.90，相關系數為0.95。擬合精度均較好。

2.3 二三結合模式下化學驅配產研究

基于化學驅配注結果，參考水驅配產方法，按照井組注采平衡原則，以連通油井地層系數劈分法進行化學驅配產研究，劈分出單井各層段產液量，各層段累加得到單井產液量[11-16]。

圖3 數模配注量與公式回歸配注量對比Fig.3 Comparison between the injection of numerical simulation and the calculation of the formula

2.4 化學驅配產配注結果與實際開發(fā)效果對比

將化學驅配產配注結果模擬開發(fā)進行預測，各項生產指標如圖4所示。由圖4可知，配產配注后采收率比用實際注采數據模擬化學驅高出3.54%。

圖4 模擬方案與實際開發(fā)采出程度、含水率對比Fig.4 Comparison of the degree of production and water cut between the simulation plan and the actual development plan

3 礦場試驗

選擇北一區(qū)斷東二、三類油層同期分質化學驅試驗區(qū)為試驗對象。試驗區(qū)面積1.9 km2，總井數239口。其中，二類油層井網采用150 m注采井距規(guī)則五點法面積井網，井數85口，采油井49口，注水井36口，中心井25口；三類油層井網采用106 m注采井距規(guī)則五點法面積井網，井數154口，其中采油井80口，注水井74口。試驗區(qū)二類油層平均單井鉆遇有效厚度8.7 m，三類油層平均單井鉆遇砂巖厚度14 m，二、三類油層厚度在薩中開發(fā)區(qū)處于中等位置。

2018-2019 年對試驗區(qū)進行配產配注，并進行月產油量的預測。從實際結果來看，階段內實際月產油量與預測結果誤差為5.66%，說明該配產配注方法具有可行性，且效果較好。實際配產配注結果見表6。

表6 實際區(qū)塊部分井配產配注量Table6 Production and injection allocation in blocks

4 結 論

（1）將二、三類油層的地層壓力、砂巖厚度、凈毛比、滲透率及水井周圍油井含水率作為影響水井配注的主要因素。確定了二、三類油層單井各層段的合理注水量及產液量。與實際開發(fā)效果進行對比，配產配注優(yōu)化后采收率較實際方案提高2.52%，優(yōu)化效果較好。

（2）在水驅配產配注優(yōu)化基礎上，同時考慮化學驅的影響因素，選擇砂巖厚度、滲透率、含水率及聚合物質量濃度、段塞大小作為主要影響因素，將水驅配注配產方法推廣到化學驅，確定了二、三類油層單井各層段的合理注入量及產液量。將化學驅配產配注結果與沿用現階段水驅注采參數進行化學驅開發(fā)的結果對比，化學驅配產配注后采收率提高3.54%，說明該方法在化學驅階段同樣適用。