翟上奇，孫廣義，常會江，陳曉明，張言輝

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

自2002年起，化學驅已在國內外多個油田開展了大規(guī)模應用，并取得顯著的經(jīng)濟效益。定向井相對于其他井型而言成本較低，且便于油藏后期開發(fā)調整，目前的化學驅礦場實施以定向井開發(fā)為主[1-7]。Batonyi等[8]研究發(fā)現(xiàn)，定向井開展化學驅過程中，較高的注入速度會導致機械降解，從而影響化學驅實施效果。Beliveau等[9]研究表明，水平井相較于定向井具有更高的注入能力、更大的波及面積。

水平井與化學驅結合有助提高化學驅采收率，是抑制含水上升、提高采收率的有效手段。曹緒龍等[10]從室內研究、機理探討方面分析了國外稠油化學驅研究與應用進展，于天忠[11]通過開展水平井化學驅室內物理模擬實驗，初步分析了水平井化學驅的驅油機理與生產(chǎn)動態(tài)；張立輝[12]、劉平等[13]開展了水平井聚合物驅后剩余油室內實驗，優(yōu)選了適合于水平井的注采井網(wǎng)模式，水平井最佳井網(wǎng)模式為一注一采井網(wǎng)。由于室內實驗受所用巖心限制，儲層物性及布井模式單一，與礦場生產(chǎn)實際有較大差距。礦場實踐應用中，對于已實施化學驅礦場試驗區(qū)域效果分析及未來有利區(qū)篩選鮮有學者研究。

1 化學調驅效果評價方法優(yōu)選

行業(yè)標準中，化學驅效果評價一般采用累積增油量(或噸聚合物增油量)及含水下降幅度2個參數(shù)，該參數(shù)能夠簡單評價化學驅應用效果，但無法反映化學驅效果差異出現(xiàn)的根本原因。部分學者引入了如含水下降速度、日產(chǎn)油上升速度、單位含水增油率等參數(shù)完善化學驅評價體系[14-15]，但未能將評價參數(shù)與油田的地質油藏因素建立聯(lián)系，無法反映化學驅應用區(qū)塊的主要開發(fā)矛盾，不能為后續(xù)擴大應用提供依據(jù)。

筆者選用圖版形式評價[16-18]，通過確定合適的橫、縱坐標代表化學驅的應用效果，并建立橫、縱坐標與地質油藏關鍵參數(shù)的聯(lián)系，然后根據(jù)實際區(qū)塊化學驅應用效果，使不同評價單元落在圖版的不同區(qū)域，以此確定效果評價分級標準。圖版評價方法的優(yōu)勢在于可直觀形象地評價各類型區(qū)塊水平井化學驅的開發(fā)效果，便于明確效果差異的地質或油藏原因，分類結果與評價單元或區(qū)塊主要開發(fā)矛盾相匹配。

2 圖版評價方法

橫、縱坐標參數(shù)的選擇依據(jù)已實施水平井化學調驅井組的生產(chǎn)特征，確定表征調驅效果的特征參數(shù)，該參數(shù)既能體現(xiàn)油田區(qū)塊地質油藏條件，又能反映后期人為開發(fā)因素對化學驅效果的影響。

2.1 坐標參數(shù)優(yōu)選

圖1 生產(chǎn)井含水變化曲線模式圖

圖中1代表含水下降幅度；2代表有效期；3代表含水低值期時間。含水率變化曲線與時間軸圍成的面積大小可代表水平井化學調驅效果，根據(jù)三角形與梯形的面積確定方法可知：1代表三角形與梯形的高；2、3分別代表三角形與梯形的下底、上底。以上3個特征參數(shù)可大致確定水平井化學調驅效果優(yōu)劣。將含水下降幅度及有效期分別定義為水平井化學驅效果評價圖版的橫、主縱坐標，將含水低值期時間定義為圖版的次縱坐標。以上橫縱坐標大小皆為地質油藏特征的綜合反映。

2.2 分類原則

橫、縱坐標參數(shù)確定后，需合理劃分圖版各區(qū)域類別。分類原則有兩個方面：一是根據(jù)橫、縱坐標參數(shù)范圍，在最大和最小范圍內盡可能均分；二是根據(jù)評價單元數(shù)量進行均分，避免某一類別過多或過少。

2.3 圖版建立

根據(jù)分類原則，將評價單元分成3類，采用三分法，即分為好、中、差3類評價水平井化學驅開發(fā)效果。越靠近評價圖版右上方，代表該單元內水平井化學驅開發(fā)效果越好；越靠近圖版左下方，代表該單元內水平井化學驅開發(fā)效果越差。

3 應用實例

3.1 油田概況

A油田是渤海首個依托單砂體采用水平井開發(fā)的河流相油田，平均孔隙度為31.8%，平均滲透率為1 857×10-3m2，整體上屬于高孔高滲儲層，地層原油黏度為2.22～22.80 mPa·s。A油田主力砂體采用水平井不規(guī)則井網(wǎng)注水開發(fā)，油水井井距300～400 m，油田目前采出程度為24.6%，平均含水率為83%，已進入高含水開發(fā)階段。

3.2 開發(fā)效果分類

A油田在2015～2018年陸續(xù)實施了10井組27口水平井聚合物微球調驅措施，井組設計注入量0.02 PV，不同井組調驅效果存在差異，但整體上水平井微球調驅措施在A油田取得了較高的增油量及經(jīng)濟效益。其中，不同井組地質油藏基本參數(shù)及效果評價特征參數(shù)分別見表1、表2。

表1 A油田水平井調驅井組地質油藏基本參數(shù)

表2 A油田水平井調驅井組效果評價特征參數(shù)

數(shù)值模擬方法采用CMG油藏數(shù)值模擬軟件，地質油藏參數(shù)設計均參照油田實際，變化范圍如表3所示。

表3 A油田水平井調驅數(shù)值模擬地質油藏參數(shù)設計范圍

在橫、縱(主、次)坐標計算及水平井調驅效果評價標準建立的基礎上，根據(jù)圖版建立方法，建立A油田水平井調驅效果評價圖版，如圖2所示，將不同井組調驅效果劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，位于圖版右上部的井組為Ⅰ類區(qū)塊，調驅效果最好；位于圖版中部的井組為Ⅱ類區(qū)塊，調驅效果中等；位于圖版左下部的井組為Ⅲ類區(qū)塊，調驅效果較差。

圖2 A油田水平井調驅效果評價圖版

3.3 水平井調驅效果主控因素

為分析不同井組水平井調驅效果差異原因，為后續(xù)調驅井組篩選提供依據(jù)，采用灰色系統(tǒng)理論法[19-24]對水平井調驅地質油藏影響因素與效果評價特征參數(shù)關聯(lián)性進行計算，灰色系統(tǒng)理論法源數(shù)據(jù)采用油田實際調驅井組與油藏數(shù)值模擬結果，具體步驟如下：

第1步：確定分析序列，確定因變量及自變量因素。各因變量數(shù)據(jù)構成參考序列，各自變量數(shù)據(jù)構成比較序列，分別表示為：

XO=(XO(1)，XO(2)，…，XO(M))

Xi=(Xi(1)，Xi(2)，…，Xi(M))

調驅效果評價中自變量Xi包括地質因素：滲透率級差、滲透率變異系數(shù)、地層系數(shù)；油藏因素：井控程度、非潤濕相流度、含油飽和度、采出程度、壓力保持水平、含水率、存水率。

調驅效果評價中因變量XO包括含水最大下降幅度、有效期、含水低值期時間。

第2步：初始序列的無量綱化；

第3步：求參考序列XO與各比較序列Xi的關聯(lián)序列：

(1)

式中：ρ為分辨系數(shù)，0<ρ<1，一般取ρ=0.5。

第4步：求關聯(lián)度：

(2)

各地質油藏主控因素與水平井調驅效果評價特征參數(shù)的關聯(lián)度如表4所示。

表4 地質油藏主控因素與效果評價特征參數(shù)關聯(lián)程度

研究表明，該類油田開展水平井化學調驅可取得顯著效果。其中，非潤濕相流度及調驅前井組含水率對含水下降幅度及有效期的影響較大，直接決定了化學調驅最終增油量，其次是滲透率級差及含油飽和度。壓力保持水平及井控程度對含水下降幅度及有效期影響相對較小，但對含水低值期作用較大。

3.4 不同類別水平井化學調驅開發(fā)特征

Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類井組調驅效果主控因素及特征參數(shù)分布范圍如表5所示。Ⅰ類井組儲層物性較好，局部存在優(yōu)勢滲流通道，滲透率級差較大，整體注采狀況良好，區(qū)域井網(wǎng)控制程度較高，壓力保持水平較好，含水率較高。但受儲層非均質性影響，局部存在儲量動用程度較差現(xiàn)象，造成剩余油富集。該類井組開展化學調驅可以有效改善儲層非均質性，抑制含水上升，提高區(qū)域采收率。

表5 A油田水平井調驅井組篩選標準

Ⅱ類井組儲層非均質性一般，井控程度有限，壓力保持水平一般，進入高含水期及特高含水期后，含油飽和度較小，可動油儲量較低。該類井組開展化學調驅后，含水下降幅度較小，有效期與含水低值期中等，提高采收率幅度有限。

Ⅲ類井組儲層非均質性較強，滲透率級差大，該類井組以單向水驅為主，注水方向單一，井網(wǎng)控制程度較低，一般由于強注強采造成局部水淹，無效水循環(huán)現(xiàn)象嚴重，井組壓力保持水平較低。該類井組開展化學調驅儲層非均質性沒有明顯改善，含水下降幅度及有效期短，含水回升速度快，化學調驅可作用范圍有限。

表5為不同級別水平井調驅效果地質油藏參數(shù)及特征參數(shù)分布范圍，對調驅效果評價結果的區(qū)分度較高，從Ⅰ類到Ⅲ類井組，壓力保持水平、含油飽和度、井網(wǎng)控制程度規(guī)律性減小，滲透率級差、含水率在變化中存在拐點，過低或過高均不易取得最佳調驅效果，可見該方法能夠合理區(qū)分各類井組，評價結果也符合地質油藏認識。

3.5 調整措施制定

Ⅰ類井組是未來開展水平井化學調驅篩選目標區(qū)域；Ⅱ類井組可通過將調驅時機提前、提升地層壓力水平等方式改善調驅效果；Ⅲ類井組可通過井網(wǎng)調整，提高井控程度，減少無效注水，提升壓力保持水平等方式改善調驅效果。

2018年，A油田進行調驅井組篩選，9月開始實施調驅，調驅井組A53H、A59H井組地質油藏參數(shù)如下：滲透率級差為8；井網(wǎng)控制程度為66%；含油飽和度為54%；壓力保持水平為97%；含水率為84%。兩水平井組實施化學調驅后，單井含水下降幅度達14%，有效期為0.024PV，含水低值期時間為0.069PV，提高階段采收率2.9%，實施效果達到Ⅰ類水平。

提出的開發(fā)效果評價圖版主要用于中輕質注水開發(fā)油田，尤其適用于開發(fā)單元多、地質油藏參數(shù)復雜、開發(fā)效果差別較大的斷塊油藏。

4 結論

(1)根據(jù)水平井化學調驅井組含水變化規(guī)律曲線獲得表征調驅效果的特征參數(shù)，依此建立了一種水平井調驅開發(fā)效果評價圖版，具有應用簡單、評價結果直觀等優(yōu)點。

(2)越靠近圖版右上方，評價單元的調驅效果越好；越接近圖版左下方，評價單元的調驅效果越差。該方法的評價結果與實際井組調驅效果相匹配，符合對油田地質油藏特征的認識。

(3)中輕質油田開展水平井化學調驅可取得顯著效果。其中，選取合適的調驅時機、滲透率級差，提高井網(wǎng)控制程度、含油飽和度、壓力保持水平，可最大程度提升水平井化學調驅效果。