王婷婷，吳貴彬，陳建玲，孫勤江，王正波，馮笑含，趙萬春

（1.東北石油大學電氣信息工程學院，黑龍江大慶163318；2.黑龍江省網絡與智能控制重點實驗室，黑龍江大慶163318；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300459；4.中國石油勘探開發(fā)研究院提高采收率國家重點實驗室，北京1000835；5.東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶163318；6.東北石油大學非常規(guī)油氣研究所，黑龍江大慶163318；7.東北石油大學陸相頁巖油氣成藏及高效開發(fā)教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318）

三次采油技術是提高采收率、穩(wěn)定老油田原油產量的一項重要技術[1]，主要包括采用注入蒸汽、二氧化碳和化學驅等開采技術[2-4]。由于不同驅替方式受多種因素影響和限制，在某些區(qū)塊究竟選擇哪一種驅替方式能夠最大程度提高采收率還未形成統(tǒng)一的優(yōu)選方法，這嚴重制約著油氣的高效開發(fā)[5-10]。為了不同研究區(qū)塊能夠優(yōu)選出最佳的驅替方式，提出了一種基于多因素分析提高采收率驅替方式優(yōu)選方法。

模糊綜合評判法是計算多因素影響下參數(shù)優(yōu)選的有效方法之一。苗德山等[11]對邊坡技術狀況評價指標進行等級劃分過程中引入模糊綜合判別法，解決邊坡穩(wěn)定狀態(tài)與判別指標之間的界限問題；雷柏茂等[12]采用模糊綜合判別法對中子管故障中不方便量化的系統(tǒng)合成模糊關系，將一些模糊因素定量化，從而對多個因素進行了故障風險綜合評價；張云鵬等[13]在對遵化鳳良鐵礦地質環(huán)境影響評價研究中，提出用模糊綜合評判法確定地質災害、地形地貌景觀、土地資源問題等各項的隸屬度，進而建立礦山地質環(huán)境影響的模糊綜合評判模型；馬婧[14]運用模糊綜合評判法，將模糊綜合評判法與層次分析法相結合，建立水驅開發(fā)效果評價體系。模糊綜合評判法應用在各行各業(yè)的多因素評價方法中，但在石油提高采收率方面鮮有報導。結合油田生產實際，調研得到影響三次采油的23 項關鍵參數(shù)，并通過精細量化篩選方法厘定了23 項參數(shù)的取值范圍，基于模糊綜合判別方法對選取的23項油藏參數(shù)在不同驅替方式下進行選取并綜合打分，給出該油藏條件下的各影響參數(shù)的綜合分析，依據(jù)分值結果選取滿足該區(qū)塊較為合適的驅替方式。對選取的較為合適的幾種驅替方式，進一步通過鄧氏關聯(lián)法預測目標區(qū)塊在已選適合驅替方式下的最終采收率，根據(jù)預測采收率的結果來選取最佳的驅替方式。使用改進的鄧氏關聯(lián)法，解決了原始鄧氏關聯(lián)法中不同油藏參數(shù)對驅替方式影響權重不同的問題。原始的鄧氏關聯(lián)法是對所有的油藏關鍵參數(shù)累積取平均值，但在實際情況中，不同的油藏參數(shù)對不同的驅替方式的權重也不同[15-16]。為貼近油田實際情況，在原始鄧氏關聯(lián)法的基礎上稍加改進，其改進后的鄧氏關聯(lián)法是按照不同三次采油驅替方式中所占重要程度的比重來進行分析目標區(qū)塊與實例區(qū)塊的具體參數(shù)關聯(lián)度。根據(jù)關聯(lián)度優(yōu)選出與目標區(qū)塊最匹配的實例區(qū)塊，并通過動用地質儲量之比，預測目標區(qū)塊最終采收率，最后通過預測目標區(qū)塊在不同驅替方式下的采收率，來優(yōu)選出新區(qū)塊最佳的驅替方式。

1 三次采油技術精細量化篩選方法

1.1 精細量化篩選模型建立

三次采油技術精細量化篩選方法主要是根據(jù)23項具體油藏條件，對每一種提高采收率技術可行性進行綜合性打分，快速對油田三次采油方式進行初步篩選及評估。綜合打分流程如下：

設集合U={xi|xi∈ }23項具體油藏參數(shù)，集合V={yi|yi∈ 9種三次采油驅油方式}；其中集合U和V的直積UV={(xi,yi)|xi∈23項油藏參數(shù)，yi∈9種三次采油驅油方式}中的模糊子集R被稱為U到V的二元模糊關系，用矩陣表示為：

式中：Si={[a1∧μ(x1,yi) ]∨[a2∧μ(x2,yi) ]∨[a3∧μ(x3,yi)]∨… ∨[an∧μ(xn,yi) ]}；S為篩選綜合打分結果（Si代表使用第i種驅油方式的打分結果）；a1,a2,…,am為單參數(shù)根據(jù)篩選標準打分結果；μ(x1,yi)代表第i個油藏篩選參數(shù)在第j個三次采油驅油方式中的占比，ai,μ(x1,yi) ∈(0,1)。

1.2 精細定量篩選標準的制定

在三次采油過程中，針對不同驅油方式進行精細量化評價時，選用不同三次采油方式所需考慮影響因素存在差異[17-21]。經廣泛調研和專家論證，評選篩選參數(shù)共計23項，如表1所示。

表1 篩選參數(shù)匯總Table 1 Screening parameters

1.3 精細定量篩選法

根據(jù)不同的三次采油驅油方式確定對應精細量化篩選標準，劃分不同油藏影響中參數(shù)所占的比重。并進行賦值。根據(jù)此比例采用模糊判別方法計算目標區(qū)塊在不同三次采油方式下的綜合打分。最后系統(tǒng)篩選出綜合打分結果大于0.5 的驅替方式作為目標區(qū)塊三次采油驅替方式的備選方案。

2 三次采油潛力快速類比模型研究

先將三次采油不同區(qū)塊影響參數(shù)給予打分，結果共5 個檔位，分別為0、0.25、0.50、0.75、1.00，并記作Xi，即Xi={x1i，x2i，x3i，…，xni}。

將目標區(qū)塊的參數(shù)按照實例區(qū)塊的標準予以打分，并記作X0，即X0={x10，x20，x30，…，xn0}。

在對目標區(qū)塊X0和若干實例區(qū)塊Xi中使用鄧氏關聯(lián)法可先計算目標區(qū)塊和每個實例區(qū)塊的第k個關鍵油藏具體參數(shù)的關聯(lián)系數(shù)：

其中，Δi(k)代表目標區(qū)塊與第i個實例區(qū)塊的第k個關鍵油藏具體參數(shù)的絕對差，Δi(k)=|xki-x0i|(k={1，2…n}，i={1,2…m})；a為兩者的最小差，即a=為兩者的最大差，{Δi(k)}；ξ為分辨系數(shù)，用來提高關聯(lián)系數(shù)之間差異的顯著性，通常情況下取ξ=0.5。

改進的鄧氏關聯(lián)度算法為：

式中：Wi為第i個關鍵油藏參數(shù)的權重值，0≤Wi＜1，根據(jù)三次采油驅油方式的情況給出。

3 實例分析

以中國的實際油田研究區(qū)塊作為實例，利用模糊判別方法對不同驅替方式下目標區(qū)塊23項油藏參數(shù)進行綜合打分（圖1）。

圖1 不同方法篩選綜合打分結果Fig.1 Comprehensive scoring results of different screening methods

計算結果表明：目標區(qū)塊在重力驅、堿聚二元驅、聚表二元驅、混相氣驅、非混相氣驅和蒸汽驅中，按照油田專家的評審結果，綜合打分結果低于0.5，不適合作為驅油方式。因此，上述6 項驅替方法，不適合作為該區(qū)塊的驅油方式；聚合物驅、三元復合驅、火燒油層綜合打分結果高于0.5，該區(qū)塊適合聚合物驅、三元復合驅、火燒油層驅替方式，但具體選用哪一種驅替方式仍需進行潛力評價定量分析。將使用聚合物驅、三元復合驅和火燒油層驅替方式的油田分別標注為實例區(qū)塊A、B、C，其區(qū)塊和目標區(qū)塊的具體參數(shù)如表2 所示。對目標區(qū)塊的油藏具體參數(shù)在不同實例區(qū)塊的驅替方式下予以打分結果為0、0.25、0.50、0.75、1.00，共5 個檔位（圖2—圖4）。通過改進的鄧氏關聯(lián)法求解得出：目標區(qū)塊與實例區(qū)塊A、B、C之間的關聯(lián)度分別為0.275、0.912和0.484，目標區(qū)塊與實例區(qū)塊B 之間具有更高的關聯(lián)度。因此，可以選擇實例區(qū)塊B 作為參考目標，采用火燒油層的驅油方式作為開發(fā)手段。

表2 實例分析數(shù)據(jù)Table 2 Case analysis data

圖2 目標區(qū)塊與實例區(qū)塊A在聚合物驅替方式下主要油藏參數(shù)打分結果對比Fig.2 Scoring results comparison of main reservoir parameters of target block and example Block-A under polymer flooding mode

圖3 目標區(qū)塊與實例區(qū)塊B在火燒油藏驅替方式下主要油藏參數(shù)打分結果對比Fig.3 Scoring results comparison of main reservoir parameters of target block and example Block-B under fire flooding mode

圖4 目標區(qū)塊與實例區(qū)塊C在三元復合驅替方式下主要油藏參數(shù)打分結果對比Fig.4 Scoring results of main reservoir parameters of target block and example Block-C under compound flooding mode

4 結論

1）以23項儲層及流體特征參數(shù)作為評價指標，建立精細三次采油技術篩選標準；利用模糊判別方法，將原有定性篩選改進為定量打分方式，可直觀、快速、準確預測出研究區(qū)塊適宜的三次采油驅油方式。

2）通過改進原始鄧氏關聯(lián)度計算方法，類比得到代表區(qū)塊與數(shù)據(jù)庫中各油田實例區(qū)塊之間關聯(lián)度，根據(jù)類比打分指定與代表區(qū)塊最匹配的實例區(qū)塊，預測代表區(qū)塊的最終采收率為34.26 %，與火燒油層驅替方式接近。