司 睿 石成方 王英圣 石為為 錢(qián)其豪 吳 桐

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510075；3.中國(guó)華油集團(tuán)油氣資源事業(yè)部，北京 100020）

0 引 言

油田進(jìn)入特高含水后期，剩余油分布高度分散，無(wú)效循環(huán)日益嚴(yán)重［1?2］，剩余油與無(wú)效循環(huán)主要賦存于井間層內(nèi)。評(píng)價(jià)、調(diào)整剩余油以及無(wú)效循環(huán)必須深入到井間和層內(nèi)［3?4］。基于井間和層內(nèi)的精細(xì)化動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)調(diào)整的前提［5］。目前油田動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)方法主要有宏觀(guān)評(píng)價(jià)方法、綜合判斷方法、油藏?cái)?shù)值模擬方法以及動(dòng)態(tài)測(cè)試監(jiān)測(cè)方法。其中宏觀(guān)評(píng)價(jià)方法包括可采儲(chǔ)量的計(jì)算、采收率的標(biāo)定、水驅(qū)曲線(xiàn)預(yù)測(cè)、水驅(qū)指數(shù)確定、存水率分析等，主要針對(duì)油田或區(qū)塊整體動(dòng)用狀況展開(kāi)評(píng)價(jià)［6?7］；綜合判斷方法主要為油水生產(chǎn)狀況及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)綜合分析，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)已有資料進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，建立評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)油層動(dòng)用狀況定量評(píng)價(jià)［8］，通過(guò)計(jì)算儲(chǔ)層滲流阻力，實(shí)現(xiàn)注水量、產(chǎn)量劈分，以此綜合判斷油層的動(dòng)用狀況［9］；油藏?cái)?shù)值模擬方法是通過(guò)建立地質(zhì)模型，歷史擬合模擬計(jì)算后，對(duì)油藏的壓力、含油飽和度等進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此來(lái)評(píng)價(jià)油層的動(dòng)用狀況；動(dòng)態(tài)測(cè)試監(jiān)測(cè)方法主要是根據(jù)產(chǎn)吸剖面測(cè)試得到油井各層產(chǎn)液、水井各層吸水狀況，通過(guò)巖心室內(nèi)實(shí)驗(yàn)獲得含油飽和度，進(jìn)而計(jì)算驅(qū)油效率來(lái)評(píng)價(jià)油層的動(dòng)用狀況，老油田打調(diào)整井、更新井后通過(guò)測(cè)井進(jìn)行水淹層解釋。上述對(duì)于油層動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)的研究對(duì)象主要是油田、區(qū)塊、小層，為了能夠?qū)g和層內(nèi)的水驅(qū)油藏動(dòng)用狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，還需要對(duì)注采井間每一層每一方向的動(dòng)用狀況進(jìn)一步研究，因?yàn)槭Ｓ嘤秃蜔o(wú)效循環(huán)在特高含水后期主要賦存在“井間層內(nèi)”。

為了開(kāi)展井間和層內(nèi)注采井間每一層每一方向的動(dòng)用狀況精細(xì)化評(píng)價(jià)研究，提出了驅(qū)替單元的概念。驅(qū)替單元的定義是“點(diǎn)源點(diǎn)匯之間流線(xiàn)包裹的空間”，實(shí)質(zhì)上，油田部署井網(wǎng)形成注采關(guān)系后，油藏水驅(qū)油體系是由所有驅(qū)替單元的集合組成的。每個(gè)驅(qū)替單元控制調(diào)整好了才能取得更好的整體開(kāi)發(fā)效果。

1 驅(qū)替單元

驅(qū)替單元是指點(diǎn)源點(diǎn)匯之間流線(xiàn)包裹的空間。如圖1所示，可以看出注采井間每一層不同方向都會(huì)形成驅(qū)替單元，平面、縱向上注采井間驅(qū)替單元的集合就組成了整個(gè)注水開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。由于目前對(duì)于油層開(kāi)采的控制設(shè)備只能延伸到注采井底，通過(guò)注采井底壓力和注入劑對(duì)油層實(shí)施控制，因此點(diǎn)源點(diǎn)匯之間流線(xiàn)包裹區(qū)域形成的驅(qū)替單元可以認(rèn)為是目前對(duì)油層實(shí)施控制的最小單元。

圖1 驅(qū)替單元平面及縱向分布Fig. 1 Areal and vertical distribution of displacement units

驅(qū)替單元受5方面因素控制，一是層系井網(wǎng)，二是水井井底壓力，三是油井井底壓力，四是注入劑（包括驅(qū)油劑、調(diào)剖劑、堵水劑等各種助劑），五是完井方式和油層改造措施。其中最重要的控制因素是層系井網(wǎng)。確定井網(wǎng)后，在注采壓力系統(tǒng)作用下驅(qū)替單元的控制區(qū)域就確定了。在某種注采井網(wǎng)狀態(tài)下，油藏中建立注采關(guān)系的點(diǎn)源（注水井）、點(diǎn)匯（采油井）的最大驅(qū)油范圍或獨(dú)立采油井的最大泄油范圍，稱(chēng)之為控制單元。在多個(gè)相鄰注采關(guān)系同時(shí)存在情況下，相鄰單元控制范圍存在重疊部分，實(shí)際驅(qū)替單元的分界線(xiàn)在重疊部分之內(nèi)且在相關(guān)油水井井底壓力等控制下發(fā)生變化。由于控制單元存在重疊部分，相鄰驅(qū)替單元分別在不同時(shí)刻對(duì)重疊區(qū)域起到了驅(qū)替作用，因此驅(qū)替單元之間可以“互相幫助”，改善驅(qū)油效果，這也是可以控制調(diào)整油層驅(qū)油狀況的基礎(chǔ)和依據(jù)。實(shí)際上就是通過(guò)改變?nèi)S空間中油藏壓力分布來(lái)對(duì)油層實(shí)施控制?？刂品绞街饕P(guān)停井層、措施改造、分層調(diào)整注水、油水井別調(diào)整、調(diào)驅(qū)調(diào)剖、加密或抽稀井網(wǎng)等。

控制是動(dòng)用的前提，驅(qū)替單元小于控制單元，一般情況下控制單元中總存在未動(dòng)用部分。驅(qū)替單元為目前精細(xì)化評(píng)價(jià)油層動(dòng)用狀況的最小單元，即對(duì)油水井間每一層一個(gè)方向油層動(dòng)用狀況的精細(xì)化評(píng)價(jià)。由于驅(qū)替單元是最小可控單元，對(duì)驅(qū)替單元的評(píng)價(jià)可為油藏精細(xì)化挖潛提供最直接的量化評(píng)價(jià)依據(jù)。

2 驅(qū)替單元的領(lǐng)地

在驅(qū)替單元的控制因素中，層系井網(wǎng)是最關(guān)鍵的控制因素，這是因?yàn)樵诰W(wǎng)確定之后控制程度（井網(wǎng)中控制儲(chǔ)量占總體儲(chǔ)量的比值）就可以確定，將井網(wǎng)確定情況下注采井間的控制區(qū)域定義為驅(qū)替單元的“領(lǐng)地”，驅(qū)替單元的領(lǐng)地是驅(qū)替單元的工作區(qū)域。

以非均質(zhì)規(guī)則五點(diǎn)井網(wǎng)流線(xiàn)分布圖為例（圖2中紅色線(xiàn)條），在驅(qū)替單元之間存在一個(gè)由注采井底壓力系統(tǒng)形成的油藏壓力空間分布的分水嶺，即壓力平衡點(diǎn)（圖2中綠色點(diǎn)）。

在井網(wǎng)確定后，不同壓力系統(tǒng)下，不同開(kāi)發(fā)階段分水嶺的位置是變化的，即驅(qū)替單元會(huì)隨著油水井的井底壓力和不同開(kāi)發(fā)階段飽和度場(chǎng)、物性場(chǎng)變化而發(fā)生變化。為了簡(jiǎn)化處理實(shí)際情況造成的復(fù)雜性，分析一下非均質(zhì)地層、單相流動(dòng)、規(guī)則井網(wǎng)、油水井井底壓力不變情況下驅(qū)替單元的范圍。對(duì)于五點(diǎn)法井網(wǎng)，對(duì)2口水井和2口油井的速度方程進(jìn)行推導(dǎo)，由勢(shì)的疊加原理可得4口井共同作用下的壓力平衡點(diǎn)坐標(biāo)，見(jiàn)圖3中的綠色點(diǎn)。將4口井的幾何中心點(diǎn)（黃色點(diǎn)）與平衡點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，在規(guī)則井網(wǎng)條件下，壓力平衡點(diǎn)和幾何中心是重合的；變化其中一口井的位置，形成不規(guī)則井網(wǎng)，從圖3中可以看出，即使在井網(wǎng)極不規(guī)則狀況下，壓力平衡點(diǎn)和幾何中心點(diǎn)仍十分相近。

圖3 平衡點(diǎn)與幾何中心點(diǎn)位置Fig. 3 Locations of balance points and geometric center points

在油田實(shí)際生產(chǎn)情況下，油層非均質(zhì)性極其嚴(yán)重且井間物性參數(shù)難以精準(zhǔn)確定，加上飽和度場(chǎng)、壓力場(chǎng)變化不定，壓力平衡點(diǎn)也無(wú)法精準(zhǔn)確定。因此，可以用幾何中心點(diǎn)近似代替平衡點(diǎn)，將幾何中心點(diǎn)和油水井用直線(xiàn)依次連接形成的區(qū)域確定為驅(qū)替單元的工作領(lǐng)地（圖2中淺綠色線(xiàn)）。由于相鄰控制單元存在重合部分，而劃分的領(lǐng)地彼此不存在重合區(qū)域，因此定性來(lái)說(shuō)這樣確定的驅(qū)替單元領(lǐng)地一般小于控制單元。通過(guò)評(píng)價(jià)井網(wǎng)對(duì)油層的控制程度和驅(qū)替單元領(lǐng)地的驅(qū)替狀況可以對(duì)油層的動(dòng)用狀況進(jìn)行精細(xì)評(píng)價(jià)。對(duì)驅(qū)替單元領(lǐng)地的評(píng)價(jià)就是對(duì)驅(qū)替單元工作狀況的評(píng)價(jià)，即驅(qū)替單元領(lǐng)地的驅(qū)替狀況反映了該驅(qū)替單元的工作狀況。

由于油層非均質(zhì)性和開(kāi)采條件的復(fù)雜性，驅(qū)替單元與所確定的領(lǐng)地關(guān)系有3種情況：

第1種情況，驅(qū)替單元能夠全面動(dòng)用，其所屬領(lǐng)地恰好控制在領(lǐng)地范圍之內(nèi)，這種情況較少。

第2種情況，驅(qū)替單元控制在領(lǐng)地范圍之內(nèi)但動(dòng)用區(qū)域只占其中一部分，驅(qū)替單元工作狀況欠佳，存在未動(dòng)用剩余油潛力。

第3種情況，驅(qū)替單元超出了自己的領(lǐng)地，不但動(dòng)用了自己領(lǐng)地的油量，而且動(dòng)用了相鄰驅(qū)替單元領(lǐng)地的油量。在油層非均質(zhì)性不太嚴(yán)重情況下，自己領(lǐng)地的油層一般動(dòng)用較好。但在非均質(zhì)性嚴(yán)重情況下，如斷層、相變劇烈等，也可能存在本領(lǐng)地動(dòng)用不好而動(dòng)用了相鄰單元領(lǐng)地油層的情況。

對(duì)于上述3種情況，由于油層性質(zhì)的差別，各個(gè)驅(qū)替單元的領(lǐng)地都有開(kāi)采快慢之分和含水高低之分。對(duì)于含水低的單元應(yīng)加快或改善注水采油速度，對(duì)于含水高的單元，若已達(dá)到無(wú)效循環(huán)必須采取措施進(jìn)行控制和調(diào)整。相鄰領(lǐng)地之間單元的相互動(dòng)用也是改善油層動(dòng)用狀況的一種有效途徑。

3 驅(qū)替單元分類(lèi)評(píng)價(jià)方法

為評(píng)價(jià)各個(gè)驅(qū)替單元的驅(qū)油狀況，首先建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析計(jì)算不同驅(qū)替單元產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、注水量、驅(qū)替單元內(nèi)部的驅(qū)替狀況和采出程度、剩余油等指標(biāo)，然后再對(duì)不同驅(qū)替單元進(jìn)行分類(lèi)。

3.1 分類(lèi)指標(biāo)

通常描述油層動(dòng)用狀況的指標(biāo)是波及系數(shù)和驅(qū)油效率。由于油層非均質(zhì)性和井間監(jiān)測(cè)手段有限，波及系數(shù)和驅(qū)油效率很難直接獲得，因此，一般用更容易計(jì)量和監(jiān)測(cè)的采出程度和含水率這2項(xiàng)指標(biāo)來(lái)綜合分析油層的動(dòng)用狀況。利用水驅(qū)曲線(xiàn)應(yīng)用采出液中油水比例及其變化趨勢(shì)來(lái)計(jì)算可采儲(chǔ)量［7］，進(jìn)而綜合評(píng)價(jià)油層動(dòng)用狀況，評(píng)價(jià)開(kāi)采條件對(duì)油層的適應(yīng)性。單井的累計(jì)產(chǎn)油量和含水率可以直接計(jì)量或監(jiān)測(cè)，單層的產(chǎn)出狀況可直接從產(chǎn)出剖面獲得，并可依據(jù)油層性質(zhì)和測(cè)試結(jié)果劈分獲得。因此，驅(qū)替單元的采出程度和含水率可應(yīng)用測(cè)試和分析計(jì)算獲得。數(shù)值模擬方法通過(guò)模擬數(shù)據(jù)體進(jìn)一步處理也可獲得每口井、每個(gè)層、每個(gè)方向的含水率和產(chǎn)油數(shù)據(jù)，并可根據(jù)驅(qū)替單元領(lǐng)地地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算出采出程度。這樣就可以用含水率和采出程度指標(biāo)對(duì)驅(qū)替單元進(jìn)行分類(lèi)，再分類(lèi)評(píng)價(jià)油層的動(dòng)用狀況。

3.2 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

含水率分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以參照油田含水階段劃分標(biāo)準(zhǔn)［10］，即以含水率為20%、60%、90%作為驅(qū)替單元的低含水、中含水、高含水、特高含水的劃分界限，并以含水率98%作為經(jīng)濟(jì)極限含水率，當(dāng)驅(qū)替單元含水率大于98%時(shí)可認(rèn)為驅(qū)替單元已進(jìn)入無(wú)效循環(huán)狀態(tài)［11］。

由于受地層物性、構(gòu)造差異和驅(qū)替單元控制狀況的影響，一般情況下會(huì)導(dǎo)致相同含水率的驅(qū)替單元采出程度存在差別。采出程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)具體情況而定，主要從以下2方面考慮：一是不同油田采收率不同，不同油田在不同開(kāi)發(fā)階段的采出程度差異也較大，這就導(dǎo)致不同油藏驅(qū)替單元采出程度的變化范圍不同，分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)也就有所不同；二是不同開(kāi)發(fā)階段對(duì)采出程度的要求和調(diào)整對(duì)象不同，油田投產(chǎn)時(shí)間較短時(shí)大部分驅(qū)替單元采出程度都比較低，應(yīng)細(xì)劃低采出程度的分類(lèi)，放寬高采出程度的分類(lèi)范圍。比如，油田剛剛投產(chǎn)5 a，總采出程度僅有8%，采出程度超過(guò)20%的驅(qū)替單元會(huì)很少，絕大多數(shù)集中在10%以?xún)?nèi)。因此應(yīng)對(duì)采出程度10%以?xún)?nèi)的驅(qū)替單元細(xì)化分類(lèi)，以平均值為中心按高低進(jìn)行分類(lèi)級(jí)數(shù)均分，分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可確定為［0，6%）、［6%，10%）、［10%～20%］、（20%，100%）4類(lèi)。而對(duì)于投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)的老油田，總采出程度較高，就要與投產(chǎn)時(shí)間較短油田的分類(lèi)有所差別。如油田總采出程度為25%，應(yīng)用上述投產(chǎn)時(shí)間較短油田的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)顯然不妥。綜合分類(lèi)目的和驅(qū)替單元采出程度的分布狀況，提出根據(jù)當(dāng)時(shí)油田驅(qū)替單元采出程度分布狀況，應(yīng)用K聚類(lèi)方法［12?13］進(jìn)行分類(lèi)。既考慮分類(lèi)的均衡性，也可考慮分類(lèi)與調(diào)整對(duì)象的關(guān)聯(lián)性。

K聚類(lèi)分析首先需要確定有幾個(gè)聚類(lèi)中心，即k值，本文確定采出程度的聚類(lèi)中心個(gè)數(shù)為3，3個(gè)聚類(lèi)中心將采出程度分為低、中、高、特高采出程度4類(lèi)，在此基礎(chǔ)上具體步驟為

（1）設(shè)k個(gè)初始聚點(diǎn)集合

分別判斷所有數(shù)據(jù)點(diǎn)與k個(gè)聚點(diǎn)之間的距離，把每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分配到與之最近的聚點(diǎn)集合中，記作

式中：x——任意一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；

d(x，x(i0))——各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與聚點(diǎn)的距離。

（2）樣本數(shù)據(jù)就被分為了k個(gè)不相交的初始類(lèi)別，記作

（3）按照新的聚點(diǎn)集合L(1)，進(jìn)行新的樣品分類(lèi)，記作

（4）重復(fù)上述步驟m次得：

表1 驅(qū)替單元分類(lèi)Table 1 Displacement units classification

3.3 含水率與采出程度

3.3.1 產(chǎn)量劈分

確定了驅(qū)替單元的領(lǐng)地后，為了獲取驅(qū)替單元的產(chǎn)量，需要對(duì)油水井的產(chǎn)量進(jìn)行劈分，不但要進(jìn)行縱向產(chǎn)量劈分，而且要進(jìn)行平面產(chǎn)量劈分。

縱向產(chǎn)量劈分方法已較為成熟，常用的方法包括地層系數(shù)法和常規(guī)數(shù)值模擬等方法。平面產(chǎn)量劈分方法尚未完全成熟，目前已有的平面產(chǎn)量劈分方法包括計(jì)算幾何學(xué)方法、流線(xiàn)模擬方法、數(shù)值模擬方法。其中計(jì)算幾何學(xué)方法是在收集到油藏靜態(tài)數(shù)據(jù)以及單井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)后，建立反映注采井間流動(dòng)關(guān)系的幾何模型，通過(guò)對(duì)井間最短阻力路徑的查找、砂體和泥巖多重區(qū)域的布爾運(yùn)算等算法的研究，識(shí)別油藏注采井間分層流動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)注采井間平面產(chǎn)量的劈分［9］；流線(xiàn)模擬方法［14?16］是通過(guò)追蹤注采井間的流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)獲取任意時(shí)刻注采井間的流量分配系數(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的劈分；數(shù)值模擬方法是根據(jù)達(dá)西公式中壓力、面積、滲透率參數(shù)綜合計(jì)算得到任意時(shí)刻任意網(wǎng)格的產(chǎn)量，進(jìn)行平面產(chǎn)量的劈分。

數(shù)值模擬方法采用的網(wǎng)格主要包括角點(diǎn)網(wǎng)格以及徑向網(wǎng)格。在利用角點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)值模擬劈分驅(qū)替單元產(chǎn)量時(shí)，會(huì)存在2個(gè)問(wèn)題。第一，當(dāng)一口油井周?chē)嬖诙嗫谒畷r(shí)，即形成了多個(gè)驅(qū)替單元，此時(shí)多個(gè)單元有可能占用與油井井底網(wǎng)格相連的同一個(gè)網(wǎng)格，那么劈分時(shí)壓力梯度、物性都會(huì)相同，只能根據(jù)不同的截面積來(lái)進(jìn)行劈分。第二，由于角點(diǎn)網(wǎng)格的取向效應(yīng)，流體只能沿著網(wǎng)格以固定的方向流入流出，并非是沿著注采井間的流線(xiàn)流動(dòng)，使得利用角點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)值模擬劈分驅(qū)替單元產(chǎn)量時(shí)與實(shí)際驅(qū)替單元的產(chǎn)量出入較大。

為避免角點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)值模擬出現(xiàn)的問(wèn)題，本文選擇徑向網(wǎng)格數(shù)值模擬劈分驅(qū)替單元產(chǎn)量。根據(jù)物質(zhì)守恒原理（連續(xù)性方程），在穩(wěn)態(tài)滲流情況下，流入流管的流體體積等于流出流管的流體體積。流入流管的流體體積等于注水井井底流入相鄰網(wǎng)格的流體體積，流出流管的流體體積等于相鄰網(wǎng)格流入油井井底的流體體積。無(wú)論是前者還是后者，都能通過(guò)數(shù)模計(jì)算出來(lái)。而徑向網(wǎng)格在油水井之間會(huì)形成多根流管代表的網(wǎng)格，這些代表流管的網(wǎng)格可以描述來(lái)自多個(gè)方向的流體滲流情況。在數(shù)值模擬后每根流管的產(chǎn)量都可以得到，因此在確定出領(lǐng)地的邊界線(xiàn)后，單元內(nèi)部的流管已經(jīng)完成了劈分，只需劈分徑向網(wǎng)格線(xiàn)與單元領(lǐng)地邊界線(xiàn)未重合的邊界處的流管的產(chǎn)量，劈分時(shí)由于同一網(wǎng)格內(nèi)壓力、滲透率均相同，因此只需按照面積占比確定出流管中屬于單元內(nèi)這部分的產(chǎn)量。如圖4所示，在單元內(nèi)部每根流管的產(chǎn)量已經(jīng)完成了劈分。在邊界處當(dāng)徑向網(wǎng)格線(xiàn)與邊界線(xiàn)不重合時(shí)（圖4中橙色線(xiàn)區(qū)域），即邊界線(xiàn)將原本一根流管劃分為兩部分的情況下，這根流管的產(chǎn)量是需要劈分的。這時(shí)就根據(jù)流管中屬于單元內(nèi)這部分的面積占整根流管的面積的比值，確定出對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量。最后統(tǒng)計(jì)驅(qū)替單元領(lǐng)地內(nèi)與油井所連接流管的流出體積，就可以獲得驅(qū)替單元的產(chǎn)量。

圖4 徑向網(wǎng)格繪制驅(qū)替單元示意Fig. 4 Schematic diagram of displacement unit plotted by radial grids

3.3.2 數(shù)值模擬

實(shí)際區(qū)塊是在建立地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上通過(guò)輸入下列數(shù)據(jù)后對(duì)生產(chǎn)井采用定液量生產(chǎn)，以此進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算的。數(shù)據(jù)包括：

（1）實(shí)驗(yàn)獲得的相滲曲線(xiàn)數(shù)據(jù)；

（2）初始參數(shù)包括參考深度、參考深度處的初始?jí)毫?、初始含油飽和度、油水界面、以及油水界面處的毛管壓力?/p>

（3）油藏高壓物性PVT數(shù)據(jù)；

（4）生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；

（5）射孔數(shù)據(jù)。當(dāng)生產(chǎn)井的產(chǎn)油量、含水率與生產(chǎn)井生產(chǎn)情況在誤差允許范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)為此時(shí)模型數(shù)據(jù)體是可以代表實(shí)際區(qū)塊的。此時(shí)通過(guò)上述產(chǎn)量劈分方法可以得到任意時(shí)刻驅(qū)替單元內(nèi)的產(chǎn)油量、產(chǎn)水量數(shù)據(jù)，即可以計(jì)算得到任意時(shí)刻驅(qū)替單元的含水率。此時(shí)驅(qū)替單元的含水率即可以代表注采井間每一層每一方向?qū)嶋H的含水率。同時(shí)，通過(guò)容積法可計(jì)算得到網(wǎng)格的地質(zhì)儲(chǔ)量，統(tǒng)計(jì)驅(qū)替單元領(lǐng)地內(nèi)所有網(wǎng)格的地質(zhì)儲(chǔ)量，即為驅(qū)替單元的地質(zhì)儲(chǔ)量。根據(jù)驅(qū)替單元原始地質(zhì)儲(chǔ)量與當(dāng)前剩余油儲(chǔ)量之差計(jì)算累計(jì)采油量，累計(jì)采油量與原始地質(zhì)儲(chǔ)量的比值即是驅(qū)替單元當(dāng)前的采出程度。這樣就計(jì)算得到了驅(qū)替單元的含水率和采出程度，以此對(duì)驅(qū)替單元進(jìn)行分類(lèi)。分類(lèi)后統(tǒng)計(jì)每一類(lèi)驅(qū)替單元當(dāng)前的剩余油儲(chǔ)量，以此定量化分類(lèi)評(píng)價(jià)油層動(dòng)用狀況并制定調(diào)整措施。

3.4 評(píng)價(jià)步驟

基于驅(qū)替單元的水驅(qū)油藏動(dòng)用狀況分類(lèi)評(píng)價(jià)方法包括以下步驟：

（1）確定研究區(qū)塊中所有驅(qū)替單元的領(lǐng)地；

（2）通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到所有驅(qū)替單元的含水率和采出程度；

（3）以k均值聚類(lèi)方法計(jì)算得到研究區(qū)塊中驅(qū)替單元采出程度的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；

（4）以驅(qū)替單元的含水率和采出程度為橫縱坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖，根據(jù)分類(lèi)結(jié)果分類(lèi)評(píng)價(jià)；

（5）分析每一類(lèi)每一個(gè)驅(qū)替單元剩余油狀況、無(wú)效循環(huán)狀況及其主控因素，從而為制定調(diào)整措施提供依據(jù)。

4 應(yīng)用實(shí)例

L區(qū)塊綜合含水率在96%左右，無(wú)效循環(huán)嚴(yán)重。剩余油平面上主要分布在注采不完善井區(qū)、斷層邊部、相變部位以及擴(kuò)邊部位，縱向上主要集中在厚油層頂部，挖潛難度大，導(dǎo)致區(qū)塊操作成本上升速度較快，無(wú)效益產(chǎn)量比例增加較快，開(kāi)發(fā)效益差。

選取L區(qū)塊南部最大斷層以南的斷塊作為研究區(qū)，包括2套油層（S、P）、105口井、37個(gè)小層。將37個(gè)小層劃分為5套層系（R1—R5），每套層系含有的小層數(shù)分別為6、12、6、5、8。采用徑向網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)值模擬，網(wǎng)格分布見(jiàn)圖5。通過(guò)歷史擬合，得到油藏生產(chǎn)到當(dāng)前狀態(tài)的油藏模型數(shù)據(jù)體，按照驅(qū)替單元采出程度與含水率計(jì)算方法得到油藏中所有驅(qū)替單元當(dāng)前的含水率和采出程度。

圖5 層系R1網(wǎng)格平面分布Fig. 5 Areal distribution of grids of R1 strata series

數(shù)值模擬得到每個(gè)驅(qū)替單元的采出程度后，按照K聚類(lèi)方法計(jì)算得到采出程度的分類(lèi)界限為16.9%、33.7%、43.4%，結(jié)合含水率分類(lèi)界限為20%、60%、90%、98%，對(duì)區(qū)塊所有的驅(qū)替單元進(jìn)行分類(lèi)。以含水率和采出程度為縱橫坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖，如圖6所示。

圖6 驅(qū)替單元實(shí)際區(qū)塊分類(lèi)結(jié)果Fig. 6 Actual block classification of displacement units

從圖6中可以看出數(shù)據(jù)點(diǎn)廣泛分散，實(shí)際油藏中驅(qū)替單元類(lèi)別眾多，驅(qū)替狀況差別較大，總體可歸結(jié)為4類(lèi)單元。

第1類(lèi)是驅(qū)替效果較好的高含水高產(chǎn)出單元，該類(lèi)單元物性和連通性好，是目前開(kāi)采的主體單元。由于目前含水率已達(dá)到96%，進(jìn)入高含水高產(chǎn)出單元的數(shù)量較多，這使得表2中該類(lèi)單元中的剩余油總量最多，但是每個(gè)單元中的剩余油量較少，這部分單元目前挖潛難度和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用較大［17］。

表2 驅(qū)替單元剩余油量和平均剩余油量Table 2 Remaining oil and average remaining oil of diaplacement units

第2類(lèi)是驅(qū)替速度較慢的低含水低速開(kāi)發(fā)單元，其中包括了采出程度較高的單元，這部分單元物性、連通性好，其采出程度較高而含水低的原因是相鄰單元（領(lǐng)地）之間產(chǎn)生了流動(dòng)（竄流）。油井轉(zhuǎn)注、打加密井都會(huì)使得單元之間易發(fā)生竄流，而單元中實(shí)際注采對(duì)應(yīng)時(shí)間較短，這使得單元含水率低。含水率低說(shuō)明單元仍然具有剩余油潛力，因此這類(lèi)單元是改善注水采油能力、加快采油速度的潛力單元，應(yīng)該繼續(xù)加大注水開(kāi)發(fā)。同時(shí)也有采出程度較低的單元，這類(lèi)單元物性、連通性均較差，在開(kāi)采初期并沒(méi)有被著重關(guān)注，這類(lèi)單元可采取酸化、壓裂，加大注水挖潛剩余油［18?20］。

第3類(lèi)是高含水低產(chǎn)出單元，這類(lèi)單元注水突進(jìn)，應(yīng)采取調(diào)剖堵水、深部調(diào)驅(qū)［21?23］來(lái)抑制高滲透條帶的注入水竄流。這類(lèi)單元剩余油較多，也是目前挖潛的主要對(duì)象。

第4類(lèi)是無(wú)效循環(huán)單元，這類(lèi)單元是目前治理的主要對(duì)象，對(duì)于高采出程度的單元，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格地經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，對(duì)于沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益和措施后仍沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益的單元應(yīng)采取相應(yīng)措施，或油井堵水或水井控制，關(guān)閉這類(lèi)單元，剩余油潛力留給可大幅度提高采收率的三次采油。對(duì)于低采出程度的單元，應(yīng)對(duì)地質(zhì)和動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行深入分析，制定經(jīng)濟(jì)有效的挖潛措施，遏制注水突進(jìn)，改善驅(qū)油效果［24?26］。

上述計(jì)算結(jié)果表明，基于驅(qū)替單元的油藏動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)方法可以對(duì)注采井間油層的動(dòng)用狀況進(jìn)行定性、定量、定位地精細(xì)化評(píng)價(jià)。研究清楚注采井間每一層每一方向的動(dòng)用狀況，就可以針對(duì)具體類(lèi)別的驅(qū)替單元和最小可控單元實(shí)施控制，采用不同的調(diào)整措施，包括改變平面和縱向的注采關(guān)系、治理無(wú)效循環(huán)、縮小驅(qū)替程度差異、挖潛剩余油等，從而實(shí)現(xiàn)特高含水油田的精細(xì)挖潛，這對(duì)于評(píng)價(jià)、調(diào)整特高含水時(shí)期油田復(fù)雜的驅(qū)油狀況，挖潛零散分布的剩余油具有重要意義。

按照對(duì)上述不同類(lèi)別單元制定的開(kāi)發(fā)策略，以研究區(qū)塊R3油組為例，針對(duì)油水井制定了具體的措施（表3）。

表3 不同層位油水井實(shí)施措施（部分）Table 3 Stimulations for different layers of producers and injectors(partial)

5 結(jié) 論

（1）提出了最小可控單元的概念，分析了影響最小可控單元的5個(gè)控制因素中最重要的因素——層系井網(wǎng)；提出了驅(qū)替單元的領(lǐng)地的概念，并提出通過(guò)評(píng)價(jià)驅(qū)替單元領(lǐng)地驅(qū)替狀況評(píng)價(jià)驅(qū)替單元工作狀況的思想，從而可以根據(jù)其領(lǐng)地的狀況控制調(diào)整驅(qū)替單元的工作狀態(tài)，改善開(kāi)發(fā)效果。

（2）以徑向網(wǎng)格數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)了驅(qū)替單元采出程度與含水率指標(biāo)的計(jì)算，通過(guò)K聚類(lèi)方法確定了驅(qū)替單元采出程度指標(biāo)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合含水率標(biāo)準(zhǔn)建立了基于驅(qū)替單元的水驅(qū)油藏動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)方法，該方法可對(duì)井網(wǎng)控制范圍內(nèi)每口井、每個(gè)層、每個(gè)方向?qū)?yīng)注采井控制的領(lǐng)地動(dòng)用狀況進(jìn)行定性、定量、定位地深入分析和評(píng)價(jià)，可以給出與最小可控單元相對(duì)應(yīng)的精細(xì)評(píng)價(jià)結(jié)果，為今后按驅(qū)替單元進(jìn)行精細(xì)調(diào)整提供依據(jù)。

（3）應(yīng)用建立的評(píng)價(jià)方法結(jié)合油藏實(shí)際情況將L區(qū)塊油層動(dòng)用狀況分為高含水高產(chǎn)出、低含水低速開(kāi)發(fā)、高含水低產(chǎn)出、無(wú)效循環(huán)4類(lèi)。分析各類(lèi)單元成因并統(tǒng)計(jì)各類(lèi)油層剩余油儲(chǔ)量，可得到低含水低速開(kāi)發(fā)與高含水低產(chǎn)出單元為該油藏下一步重點(diǎn)挖潛的單元，以此為依據(jù)對(duì)具體井別提出下一步的調(diào)整方案。