張志軍，張維易，魏 俊，華科良，李 芳，徐 浩

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

我國大多數(shù)油田在利用天然能量生產(chǎn)后，轉(zhuǎn)為注水開發(fā)，即二次采油。由于地下儲層及流體的非均質(zhì)性，以及生產(chǎn)制度的差異，導(dǎo)致注入水沿著某些高滲通道突進(jìn)而造成注水利用率低。因此需要針對注入突進(jìn)的井組開展調(diào)剖作業(yè)［1-6］，封堵高滲通道，擴(kuò)大注入水的波及效率，進(jìn)而提高采收率。而如何進(jìn)行調(diào)剖井組篩選，是油藏工作者研究的課題之一，也是決定調(diào)剖效果的關(guān)鍵因素之一。

趙福麟［7］提出利用壓力指數(shù)PI、FD來指導(dǎo)調(diào)剖選井，該方法雖然簡單但存在數(shù)值范圍小、可比性差、易引起誤判、受測試計算時間影響大等問題。李宜坤等［8］提出修正注水井PI與地層參數(shù)和流體物性參數(shù)方法，但未考慮壓降速率對壓力指數(shù)值的影響，且受選取時間對壓力指數(shù)的影響。陳存良等［9-10］雖完善了壓力指數(shù)，但并未考慮儲層物性及注入流體性質(zhì)對壓力指數(shù)的影響。其他學(xué)者通過模糊綜合評判法［11］、數(shù)值模擬［12］等方法指導(dǎo)調(diào)剖選井，雖然選井的準(zhǔn)確性增強(qiáng)，但操作復(fù)雜，可操作性大大降低。本文綜合目前調(diào)剖選井決策方法，從常規(guī)PI決策技術(shù)出發(fā)，提出了一種操作簡單、考慮因素全面且操作性強(qiáng)的新型壓力指數(shù)方法，能夠更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)調(diào)剖選井。

1 常規(guī)決策技術(shù)存在的問題

PI 決策技術(shù)［13］是指通過測定注水井井口壓降曲線來計算注水壓力指數(shù)，其計算公式為:

考慮到進(jìn)行區(qū)塊整體評估時各井關(guān)井前注入?yún)?shù)差異較大，因此對PI決策技術(shù)進(jìn)行修正，修正后的PI計算公式為:

FD 決策技術(shù)是在PI 決策技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行求解，即

式中，PI為壓力指數(shù)，MPa；p為注入井關(guān)井后的井口壓力，MPa；t0為壓降測試時間（通常取90 min），min；PI G為修正后的PI值，MPa；h為地層厚度，m；Q為關(guān)井前的注水量，m3/d；G為區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值，m3/（d·m）；FD為充滿度，無量綱；p0為關(guān)井前井口壓力，MPa。

根據(jù)FD的計算公式（3）可知，F(xiàn)D＜1，即使兩個PI值差異較大，F(xiàn)D值的差異也不明顯，特別是對低滲透油藏，因此直接利用FD 決策技術(shù)來調(diào)剖選井存在較大誤差。

而PI 決策法雖然計算值差異較易區(qū)分，但沒有考慮儲層的物性以及壓降，很容易造成選井失誤。如圖1（a）、（b）所示。

當(dāng)S1=S2時，由圖1（a）PI決策法，PIw1＞PIw2，W2井需要調(diào)剖，圖1（b）中的PIw1=PIw2，兩井或同時調(diào)剖。然而實(shí)際上根據(jù)壓降曲線變化趨勢，W1 井壓力降落速度更快，比較而言W1井更需要調(diào)剖。

當(dāng)S1＞S2 時，W1 井壓降曲線包圍的面積大于W2 井，即W1 井對應(yīng)的PI值大于W2 井，則W2 井需要調(diào)剖。但實(shí)際上由于W1 井的壓降曲線變化劇烈，則W1井更應(yīng)該調(diào)剖。

而只有當(dāng)S1＜S2時，W1井壓降曲線包圍的面積小于W2 井，則W1 井更需要調(diào)剖，與利用PI決策的結(jié)論一致。

同時由圖1（a）可以看出，選取不同的關(guān)井時間對PI值同樣有較大影響。

圖1 井口壓降曲線示意（圖中S1、S2分別表示W(wǎng)1、W2井壓降曲線包絡(luò)面積）

由以上條件分析可知:采用PI 決策技術(shù)指導(dǎo)調(diào)剖選井時，只有在部分情況下才能準(zhǔn)確，在其他情況下容易造成選井偏離實(shí)際情況而達(dá)不到最優(yōu)的調(diào)剖選井結(jié)果。因此需要完善PI決策技術(shù)，以更好地指導(dǎo)調(diào)剖選井工作。

2 新型計算方法的建立

基于前人研究成果可知:PI 方法僅考慮了壓降曲線包絡(luò)的面積及測試時間，未考慮壓降變化速率，因此需要在新型決策方法上考慮壓降速率對決策的影響。

根據(jù)前人認(rèn)識，壓力指數(shù)或壓降曲線形態(tài)與儲層滲透率呈反比關(guān)系，即滲透率越大，壓力傳播速度越快，壓力指數(shù)越??；注入流體黏度越大，流動能力越低，壓力傳播越慢，其壓力指數(shù)越大；注水強(qiáng)度越大，井口及近井附近壓力越高，其壓力指數(shù)越大；而壓降速率變化越快，說明壓降曲線越陡，其壓力指數(shù)越小。

因此結(jié)合儲層物性、注入流體黏度、注水強(qiáng)度、壓降速率及PI 決策方法，建立一種新型壓力指數(shù)NPI:

式中，Q為關(guān)井前注入量，m3/d；μ為注入流體黏度，mPa·s；k為吸水段儲層滲透率，10-3μm2；h為吸水段儲層有效厚度，m；pc為關(guān)井至tc時井口壓力，MPa。

需要說明的是，公式（4）中的滲透率和有效厚度并不是射孔段的全部數(shù)據(jù)，而是該井實(shí)際吸水層位對應(yīng)的滲透率與有效厚度。若直接采用射孔段的數(shù)據(jù)，勢必會造成計算結(jié)果偏大而影響井組篩選。

對于注水井，注入流體黏度即為水的地下黏度；而對于化學(xué)驅(qū)注入井，注入流體黏度為化學(xué)藥劑溶液地下黏度，這里采用張志軍等［14］的聚合物地下黏度求解方法，即

由此可以得出:對于注水井，新型壓力指數(shù)NPI為:

對于化學(xué)驅(qū)注入井，新型壓力指數(shù)NPI為:

對存在水/化學(xué)驅(qū)干擾的區(qū)塊進(jìn)行調(diào)剖選井時，需要根據(jù)注入流體的差異選擇合適的公式予以計算和篩選。

新型壓力指數(shù)既考慮了儲層及流體物性，又考慮了壓降速率，同時規(guī)避了測試時間和測試前排量帶來的影響，有效規(guī)避了常規(guī)壓力指數(shù)PI、充滿度FD及已有成果中的計算復(fù)雜性，能更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)調(diào)剖選井。

3 實(shí)例應(yīng)用

渤海Z 油田是河流三角洲沉積復(fù)合體，儲層非均質(zhì)嚴(yán)重，地下原油黏度80～150 mPa·s。由于地下原油黏度較大，常規(guī)水驅(qū)動用儲量較難，因此近年來在部分區(qū)域開展化學(xué)驅(qū)先導(dǎo)試驗，通過增大驅(qū)替相流度來擴(kuò)大波及。為提高試驗效果，需要對區(qū)塊內(nèi)的注入井進(jìn)行選擇性調(diào)剖，以抑制竄流對開發(fā)效果的影響，其余區(qū)域進(jìn)行水驅(qū)。以下是針對化學(xué)驅(qū)及水驅(qū)區(qū)塊開展新型壓力指數(shù)的礦場驗證。

3.1 水驅(qū)區(qū)塊

Z 油田C 區(qū)塊投產(chǎn)早，目前該區(qū)塊整體高含水，需要穩(wěn)油控水措施。為篩選出優(yōu)先實(shí)施整體調(diào)剖的目標(biāo)井組，利用C 區(qū)注入井壓降曲線，結(jié)合PI、FD決策及新型壓力指數(shù)方法，篩選出亟需穩(wěn)油控水的目標(biāo)井組。區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值為10.57 m3/（d·m）。C區(qū)塊各評價方法結(jié)果見表1。

對比表1 中FD 評價方法可知，C 區(qū)塊各井FD值差異小，無法利用FD值結(jié)論進(jìn)行井組篩選，這也與前文的論述相一致。

對比表1中PI決策方法與新型壓力指數(shù)決策方法可知:二者的結(jié)論大部分一致，僅C9、C12 井結(jié)論不一致，現(xiàn)針對C9、C12 井進(jìn)行分析。兩口井壓降曲線如圖2所示。

表1 C區(qū)塊不同方法調(diào)剖選井決策對比

由圖2可知:測試初始階段，C12井較C9井壓力下降速度更快；測試后期C12井壓力明顯再次下降，而C9 井壓力趨于穩(wěn)定。由井組受益井動態(tài)可知，C12 井組含水85%，且部分受益井含水上升速度明顯高于C9 井組。因此C12 井較C9 井更應(yīng)進(jìn)行調(diào)剖。綜上可知，新型壓力指數(shù)決策方法與現(xiàn)場分析結(jié)果一致性更強(qiáng)，說明NPI決策方法更加合理，對礦場的指導(dǎo)性更強(qiáng)。

圖2 渤海Z油田C9、C12井壓降曲線

根據(jù)篩選結(jié)果，推薦C12、C14、C57 三口井進(jìn)行調(diào)剖作業(yè)。調(diào)剖作業(yè)后，調(diào)剖前后三口井PI值及NPI值見表2。由表2 可知，調(diào)剖后封堵效果較好，壓力指數(shù)均有大幅提高。

表2 調(diào)剖前后三口井PI值及NPI值

三個井組均有降水增油效果，截至目前增油4 775 m3，典型受益井降水幅度5%，日增油幅度8.3 m3/d，因調(diào)剖作業(yè)剛完成，調(diào)剖最大效果待進(jìn)一步觀察。典型受益井生產(chǎn)曲線如圖3所示。

圖3 C區(qū)調(diào)剖典型受益井生產(chǎn)曲線

3.2 水/化學(xué)驅(qū)區(qū)塊

Z 油田D 區(qū)塊自2018 年D6、D11 井開始進(jìn)行化學(xué)驅(qū)技術(shù)，但隨著作業(yè)的繼續(xù)，區(qū)塊內(nèi)已存在含水上升速度過快、產(chǎn)劑濃度過高等現(xiàn)象，因此需要對區(qū)塊進(jìn)行選井調(diào)剖。區(qū)塊吸水強(qiáng)度平均值9.81 m3/（d·m）。由于注入流體的變化，其地下黏度必然存在差異，因此在進(jìn)行新公式驗證前，需求解化學(xué)藥劑的地下黏度。根據(jù)文獻(xiàn)［14］的方法，以注液量的對數(shù)為橫坐標(biāo)，以井口壓力與注入量的比值為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性擬合，求得D6井注入流體的地下黏度為1.89。

利用試驗區(qū)塊的井口壓降曲線，分別利用PI 決策技術(shù)和新型NPI 方法進(jìn)行了調(diào)剖選井決策，各井參數(shù)計算結(jié)果見表3。

表3 D區(qū)塊不同方法調(diào)剖選井決策對比

根據(jù)決策結(jié)論，新型NPI 方法與PI 決策技術(shù)結(jié)論基本一致，僅在D13 井的評判時存在問題，因此針對D6、D11、D13 井進(jìn)行分析。由圖4 可知，三口井中D6、D13 井壓力初始下降速度快，且隨著關(guān)井的繼續(xù)，D13 井壓力降幅更大，直至測試結(jié)束，D13井壓力仍是三口井中的最低值，因此相對于D6、D11井，D13井更應(yīng)進(jìn)行調(diào)剖。推薦D13、D6、D11井組開展調(diào)剖作業(yè)，為保證化學(xué)驅(qū)效果，結(jié)合礦場現(xiàn)狀，先對D6井進(jìn)行調(diào)剖，下一步再對D13、D11井調(diào)剖。

圖4 渤海Z油田D6、D11、D13井壓降曲線

D6 井調(diào)剖后視阻力系數(shù)為1.4，說明調(diào)剖起到封堵效果。井組調(diào)剖前后含水保持穩(wěn)定，部分受益井出現(xiàn)明顯的降水增油效果。典型受益井生產(chǎn)曲線如圖5 所示。該受益井調(diào)剖一個月后見效，含水下降2%，日增油15 m3/d，調(diào)剖效果顯著。

圖5 D6井組典型受益井生產(chǎn)曲線

4 結(jié)論

（1）針對目前調(diào)剖選井決策技術(shù)的不足，提出一種新型壓力指數(shù)，該指數(shù)既考慮了儲層物性和注入流體黏度，又考慮了注入井壓降速率及PI值，能更加準(zhǔn)確地反映注入井的壓力傳播能力，從而指導(dǎo)調(diào)剖選井。

（2）分析該新型壓力指數(shù)可知:該值越小，越需要進(jìn)行調(diào)剖。同時該指數(shù)具有分布范圍寬、可比性強(qiáng)、不受選取計算時間影響等性質(zhì)，能夠更加快速、準(zhǔn)確、靈敏地判斷需要調(diào)剖的井組。

（3）礦場應(yīng)用表明，新型壓力指數(shù)決策既較全面地考慮了油藏性質(zhì)及注入井特征，其計算又方便快捷，且優(yōu)選結(jié)果準(zhǔn)確度高于常規(guī)調(diào)剖決策技術(shù)，對現(xiàn)場綜合治理工作具有重要的指導(dǎo)意義，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，可以進(jìn)一步推廣應(yīng)用。