鐘張起

(中國石化中原油田分公司濮東采油廠，河南濮陽 457001)

六西格瑪是一個統(tǒng)計量，表示每百萬次事件中出現(xiàn)缺陷的概率為3.4。狹義的六西格瑪管理法是指將研究對象作為一種流程，按照定義、測量、分析、改進和控制的步驟，采用定量化的方法分析流程中影響質(zhì)量的關(guān)鍵因子并加以改進，從而實現(xiàn)更高質(zhì)量水平的管理方法[1-2]。隨著六西格瑪?shù)陌l(fā)展，涵蓋的理論和應(yīng)用范圍都發(fā)生明顯變化，六西格瑪并不局限于一種方法和工具。廣義的六西格瑪技術(shù)是利用數(shù)理統(tǒng)計、假設(shè)檢驗、實驗設(shè)計等工具和方法對數(shù)據(jù)進行分析、優(yōu)化改進方案、使控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定、降低缺陷的一門綜合技術(shù)，其本質(zhì)是基于數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用的技術(shù)，尤其重視原始數(shù)據(jù)，為解決實際問題提供技術(shù)支撐[3]。近年來，六西格瑪技術(shù)被引入到勝利油田、中原油田等油田企業(yè)中，并成為企業(yè)打破制約發(fā)展瓶頸、攻克技術(shù)難關(guān)的重要手段[4-5]。目前，國內(nèi)大多數(shù)油田進入注水開發(fā)中后期，增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難度逐年增加。為了適應(yīng)油田開發(fā)的新形勢，交聯(lián)聚合物、凝膠顆粒、微球顆粒、微生物納乳等多種深部調(diào)剖技術(shù)在油田得到推廣和應(yīng)用，既提高了調(diào)剖增產(chǎn)效果，又延長了油藏開發(fā)壽命[6-15]。雖然調(diào)剖技術(shù)比較成熟，但地下油藏復雜，在礦場應(yīng)用方面仍存在較高風險，把六西格瑪技術(shù)引入到調(diào)剖措施研究中，能夠降低調(diào)剖措施的風險，為油藏開發(fā)提供一種新的研究方向。

1 評價指標改進

油田開發(fā)過程中，對水井實施調(diào)剖措施是水驅(qū)油藏實現(xiàn)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要手段之一，但調(diào)剖措施存在較高風險，調(diào)剖后日產(chǎn)油沒有明顯增加或者低于措施前日產(chǎn)油。調(diào)剖措施主要評價指標為日增油、累增油、有效率。日增油是指措施前后日產(chǎn)油的增加量，累增油是指自增油日期開始至增油日期結(jié)束或至當年年底的累計增油量，有效率是指措施前后日增油大于0.10 t的井次與總井次比值的百分數(shù)。

實際生產(chǎn)中，措施后日產(chǎn)油變化比較復雜，日增油的界定也比較困難。六西格瑪技術(shù)重點關(guān)注生產(chǎn)中存在的隱形缺陷，若定義調(diào)剖無效井次為缺陷，則在調(diào)剖有效率統(tǒng)計中，存在把實際沒有增油的調(diào)剖措施統(tǒng)計成有效的調(diào)剖措施，成為調(diào)剖隱形缺陷[16]。為了使有效率更具客觀性，降低隱形缺陷的發(fā)生，進行統(tǒng)計時，日產(chǎn)油取穩(wěn)定生產(chǎn)30 d的平均值；有效性判定標準綜合考慮日增油和累增油兩個指標。根據(jù)中原油田的實際情況，設(shè)定日增油小于0.30 t或累計增油小于20.00 t的措施為無效措施。

2 影響因素分析

中原油田濮東采油廠的油氣儲量主要集中在東濮凹陷西斜坡帶和中央隆起帶南端的構(gòu)造圈閉，其他圈閉儲量相對較少且分散。研究區(qū)含油面積為101 km2，地質(zhì)儲量為1.1×108t，采收率為20.5%，油藏中深為2 953 m，孔隙度為18.0%，滲透率為83.5×10-3μm2，原油黏度為4.5 mPa·s，屬于復雜斷塊油藏，具有埋藏深、含油斷塊小、滲透率極差大、生產(chǎn)層數(shù)多、單層厚度小等特點，油藏非均質(zhì)性嚴重，層間、層內(nèi)、平面矛盾突出。為改善注采剖面、增加注入水波及體積、提高油藏采收率，對水井實施了調(diào)剖措施。2019年，研究區(qū)實施水井調(diào)剖措施29井次，平均單井日增油為0.58 t，對應(yīng)油井46井次，見效油井31井次，缺陷4井次，缺陷率為13.8%。

由于地下油藏復雜，影響調(diào)剖措施效果的因素較多。根據(jù)研究區(qū)實際情況，初步篩選出注采對應(yīng)關(guān)系、注水參數(shù)、吸水剖面參數(shù)、采油參數(shù)、連通參數(shù)、調(diào)剖劑參數(shù)六類影響因素進行相關(guān)性分析。除了注采對應(yīng)關(guān)系，分析其他影響因素時，日增油采用的是見效最明顯的油井對應(yīng)的日增油。

2.1 注采對應(yīng)關(guān)系

實際開發(fā)過程中，注水井和采油井的對應(yīng)關(guān)系比較復雜。以注水井為中心，注采對應(yīng)關(guān)系有一對一關(guān)系(即一口水井對應(yīng)一口油井)和一對多關(guān)系(即一口水井對應(yīng)兩口或兩口以上油井)，此外，還有多對一關(guān)系和多對多關(guān)系。文中研究僅分一對一關(guān)系和一對多關(guān)系。統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，其中一對一關(guān)系有16井次，一對多關(guān)系有13井次。一對一關(guān)系平均日增油為0.42 t，一對多關(guān)系平均日增油為0.77 t，一對多關(guān)系的調(diào)剖增產(chǎn)效果比一對一關(guān)系的調(diào)剖增產(chǎn)效果更好，與理論認識相一致。

2.2 注水參數(shù)

注水參數(shù)包括調(diào)剖前注水井的注入壓力和注水量。為了定量地反映注水后大孔道發(fā)展程度和注水矛盾的嚴重程度，引入?yún)?shù)注入壓降。注入壓降指調(diào)剖前相同注水條件下注入壓力的穩(wěn)定值與壓力突降后的注入壓力的差值。注入壓降越大，注水矛盾越突出，調(diào)剖后增油效果就越好。統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，繪制日增油與注水參數(shù)矩陣圖。由圖1可知，隨著注入壓力、注水量增加，日增油均呈下降的趨勢，隨著注入壓降的增加，日增油呈上升的趨勢。對注入壓力、注水量、注入壓降與日增油進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為-0.302、-0.169、0.523。注入壓力和注水量與日增油存在一定程度負相關(guān)，注入壓降與日增油存在正相關(guān)，且注入壓降與日增油相關(guān)性更強，說明注入壓降對調(diào)剖效果影響更明顯。

圖1 措施日增油與注水參數(shù)矩陣

2.3 吸水剖面參數(shù)

吸水剖面測井是油田注水工作的主要監(jiān)測手段，能夠及時、準確地反映油藏層間或?qū)觾?nèi)矛盾，為注水井調(diào)剖提供重要依據(jù)[17-19]，但受注水井本身的復雜程度影響和吸水剖面資料標準化程度制約，吸水剖面參數(shù)很難在多種水平下進行合理地評價對比。

吸水剖面測井解釋成果主要由吸水厚度和吸水強度組成。吸水厚度與射孔厚度的比值動態(tài)地反映出注水井的層內(nèi)矛盾，吸水強度反映出注水井的層間矛盾。由于射孔層數(shù)和射孔厚度的差異，吸水厚度和吸水強度都不能直接用于不同注水井的評價對比。為了對不同射孔參數(shù)的注水井進行合理對比，構(gòu)建了由吸水厚度指數(shù)、吸水強度指數(shù)和吸水剖面指數(shù)組成的公式。

(1)

式中：Ip、Ih、Iq分別為吸水剖面指數(shù)、吸水厚度指數(shù)、吸水強度指數(shù)；hs、hp分別為吸水厚度和射孔厚度，m；qmin、qmax分別為最小吸水強度和最大吸水強度，m3/m。

若油藏完全均質(zhì)，吸水厚度等于射孔厚度、最小吸水強度等于最大吸水強度，吸水剖面指數(shù)為0；隨著油藏非均質(zhì)性增加，注水矛盾突出，吸水剖面指數(shù)也隨之增加，最大值不超過1。射孔層為單層時，吸水強度可以根據(jù)單層吸水剖面的形態(tài)進行劈分，構(gòu)建一個近似多層的情況。

一般來說，射孔層數(shù)越多，注水矛盾越突出，吸水剖面指數(shù)越高。為了校正不同射孔層對吸水剖面指數(shù)的影響，構(gòu)建修正剖面指數(shù)分析注水矛盾對調(diào)剖效果的影響。用吸水剖面指數(shù)與層數(shù)進行線性回歸分析，得到層數(shù)與剖面指數(shù)的回歸方程，可以計算不同層數(shù)下的回歸剖面指數(shù)，實際剖面指數(shù)與回歸剖面指數(shù)的差值即為修正剖面指數(shù)。

統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，繪制日增油與吸水剖面參數(shù)矩陣圖。由圖2可知，隨著吸水剖面指數(shù)和修正剖面指數(shù)增大，措施日增油均呈上升的趨勢；隨著射孔層數(shù)的增加，吸水剖面指數(shù)也呈增大的趨勢。

圖2 措施日增油與吸水剖面參數(shù)矩陣

對射孔層數(shù)與吸水剖面指數(shù)進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)為0.424，為線性正相關(guān)。對吸水剖面指數(shù)和修正剖面指數(shù)與日增油進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為0.350、0.377，兩者與日增油均存在正相關(guān)，其中修正剖面指數(shù)與日增油相關(guān)性更強，說明修正剖面指數(shù)對調(diào)剖效果影響更明顯。

2.4 采油參數(shù)

采油參數(shù)主要包括調(diào)剖前采油井的日產(chǎn)液、日產(chǎn)油和含水。統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，繪制日增油與采油參數(shù)矩陣圖。由圖3可知，三者與日增油不存在明顯的線性關(guān)系，進行二次模型回歸，日產(chǎn)液回歸曲線是下凹型，日產(chǎn)油回歸曲線是上凸型，含水曲線關(guān)系不明顯。日產(chǎn)油上凸型曲線說明日產(chǎn)油在0.8～1.8 t時，日增油存在極大值，措施效果最好。日產(chǎn)油較低時，采油井剩余油潛力較小，增加了調(diào)剖風險；日產(chǎn)油較高時，采油井生產(chǎn)矛盾不突出，增油效果也不明顯。因此，調(diào)剖時生產(chǎn)井日產(chǎn)油需在合理區(qū)間內(nèi)，才能取得較好的調(diào)剖效果。

圖3 措施日增油與采油參數(shù)矩陣

2.5 連通參數(shù)

連通參數(shù)指注采井組在注水和采油時連通射孔層的油藏參數(shù)，通過相關(guān)性分析，選擇采油井的油層連通參數(shù)，主要包括連通厚度、孔隙度、滲透率和含油飽和度。統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，繪制日增油與連通參數(shù)矩陣圖。由圖4可知，隨著連通厚度增加，日增油明顯呈下降趨勢，孔隙度、滲透率和含油飽和度與日增油的趨勢不明顯。對連通厚度、孔隙度、滲透率和含油飽和度與日增油進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為-0.503、0.043、-0.107、0.056，說明連通厚度與日增油負相關(guān)較明顯。連通厚度越大，調(diào)剖劑的效用就越分散，調(diào)剖效果越差；連通厚度的準確度較高，對調(diào)剖效果的影響更明顯。

圖4 措施日增油與連通參數(shù)矩陣

2.6 調(diào)剖劑選擇

調(diào)剖劑類型和注入?yún)?shù)也是影響調(diào)剖效果的主要因素之一，研究區(qū)常用調(diào)剖劑類型主要有A類(交聯(lián)聚合物)和B類(凝膠顆粒)，調(diào)剖劑用量是注入?yún)?shù)中最重要的因素。調(diào)剖劑類型屬于非連續(xù)數(shù)據(jù)，調(diào)剖劑用量屬于連續(xù)性數(shù)據(jù)。統(tǒng)計29井次調(diào)剖數(shù)據(jù)，按照調(diào)剖劑類型分組，繪制日增油與調(diào)剖劑用量的散點圖。由圖5可知，A類調(diào)剖劑增產(chǎn)效果整體上優(yōu)于B類調(diào)剖劑，且A類調(diào)剖劑用量較少。隨著調(diào)剖劑用量增加，A類調(diào)剖劑效果沒有明顯增加，反而有下降趨勢，說明A類調(diào)剖劑調(diào)剖效果較好，在一定條件下，增加調(diào)剖劑用量不能改善調(diào)剖效果。B類調(diào)剖劑增產(chǎn)效果隨調(diào)剖劑用量增加有一定程度改善。當調(diào)剖劑達到一定劑量后，調(diào)剖劑用量對調(diào)剖效果影響不明顯。A類調(diào)剖劑比B類調(diào)剖劑用量少、時間短、費用低、增產(chǎn)效果好。因此，條件合適的情況下，研究區(qū)調(diào)剖劑優(yōu)選A類調(diào)剖劑。

圖5 措施日增油與調(diào)剖劑參數(shù)散點分布

3 調(diào)剖措施優(yōu)選

通過影響因素分析，可以確定注采對應(yīng)關(guān)系、注入壓降、修正剖面指數(shù)、日產(chǎn)油、連通厚度、調(diào)剖劑類型是影響增產(chǎn)效果的主要因素。利用六西格瑪技術(shù)中的回歸分析方法，綜合多種因素對調(diào)剖措施進行優(yōu)選，定量分析各因素對調(diào)剖后日增油的影響。

3.1 回歸分析

設(shè)定調(diào)剖日增油為響應(yīng)變量，用一般線性模型進行回歸分析，連續(xù)預測變量為注入壓降、修正剖面指數(shù)、連通厚度、日產(chǎn)油，類別預測變量為調(diào)剖劑類型。經(jīng)過逐步優(yōu)化回歸分析，確定注入壓降、修正剖面指數(shù)，連通厚度為影響日增油的關(guān)鍵因子。由方差分析可知，三個因子的假設(shè)概率P值都小于0.05，說明找到關(guān)鍵因子[20]。通過回歸分析，可以得到調(diào)剖日增油的回歸方程式(2)。

ΔRo=0.531+0.049 4ΔPi+1.102ΔIp-0.012hc

(2)

式中：ΔRo為調(diào)剖日增油，t；ΔPi為注入壓降，MPa；ΔIp為修正剖面指數(shù)；hc為連通厚度，m。

3.2 有利井組優(yōu)選

由于回歸分析存在一定的局限性，有些因素在回歸分析中不能體現(xiàn)出來?；貧w分析沒有考慮一對多注采對應(yīng)關(guān)系，日產(chǎn)油與日增油不存在明顯的線性關(guān)系。雖然調(diào)剖劑類型在回歸分析中沒有體現(xiàn)出對調(diào)剖效果的影響，不同類型調(diào)剖劑增產(chǎn)效果有差異，但差異不明顯。調(diào)剖優(yōu)選時，不只考慮日增油，還要考慮措施成本和施工周期等因素。因此，在有利井組優(yōu)選時，它們都可以增加為調(diào)剖措施的篩選條件。在對調(diào)剖效果影響因素分析的基礎(chǔ)上，對有利井組優(yōu)選，設(shè)置以下四個篩選條件：①回歸日增油，預測值優(yōu)先選擇大于0.30 t；②注采對應(yīng)關(guān)系，優(yōu)先選擇一對多注采井組；③日產(chǎn)油，對應(yīng)油井調(diào)剖前日產(chǎn)油優(yōu)先選擇在0.80～1.80 t；④調(diào)剖劑類型，優(yōu)先選擇適合交聯(lián)聚合物調(diào)剖的油藏條件。四個條件具有相互補償作用，有利井組篩選條件不是固定不變的，可以根據(jù)實際情況、以及調(diào)剖后的增產(chǎn)效果進行及時調(diào)整。

4 礦場應(yīng)用

研究區(qū)A39-6井組屬于一對多注采井組，對應(yīng)油井為A39-21井和A39-23井。A39-21井調(diào)剖前日產(chǎn)液22.60 t，日產(chǎn)油0.82 t，含水96.4%；A39-23井調(diào)剖前日產(chǎn)液24.50 t，日產(chǎn)油0.55 t，含水97.8%；A39-21井日產(chǎn)油在優(yōu)選條件范圍內(nèi)。利用回歸方程，預測調(diào)剖后日增油為0.72 t，表明該井組實施調(diào)剖措施風險較低。在相同配注條件下，對井組實施注交聯(lián)聚合物調(diào)剖，A39-6井油壓升高7.2 MPa，對應(yīng)油井A39-21井增產(chǎn)效果明顯，日產(chǎn)液下降9.00 t，日增油1.03 t，含水下降10%，井組累計增油383.00 t。

統(tǒng)計注采井組生產(chǎn)數(shù)據(jù)，初步篩選出45口適合調(diào)剖的注采井組。根據(jù)有利井組的四個篩選條件進行優(yōu)選，研究區(qū)在2020年實施調(diào)剖措施共計24井次，平均單井日增油為0.71 t，缺陷2井次，缺陷率為8.3%。與實施六西格瑪項目前對比，措施日增油提高22.4%，累計增油542 t。

目前，六西格瑪技術(shù)在油田開發(fā)方面的應(yīng)用還處于探索階段，不僅用于調(diào)剖措施的優(yōu)選，還可以應(yīng)用于油田開發(fā)其他領(lǐng)域，例如射孔、酸化、壓裂等增產(chǎn)措施。

5 結(jié)論

(1)國內(nèi)大多數(shù)油田進入到注水開發(fā)中后期，油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)難度逐年增加，把六西格瑪技術(shù)引入到調(diào)剖措施研究中，為油藏開發(fā)提供一種新的研究方向。

(2)根據(jù)研究區(qū)實際情況，對注采對應(yīng)關(guān)系、注水參數(shù)、吸水剖面參數(shù)、采油參數(shù)、連通參數(shù)、調(diào)剖劑參數(shù)六類因素進行相關(guān)性分析，通過回歸分析得到調(diào)剖日增油回歸方程，預測措施效果。

(3)有利區(qū)優(yōu)選時，提出四個篩選條件：回歸日增油、注采對應(yīng)關(guān)系、日產(chǎn)油、調(diào)剖劑類型。通過實施六西格瑪技術(shù)，研究區(qū)實施調(diào)剖措施24井次，累計增油542 t，平均單井日增油0.71 t。