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海上低渗油田注水潜力评价及应用潘杰（中国海洋石油国际有限公司，北京100020）摘要：注水开发是海上低渗油田提高采收率的有效手段，但目前针对海上低渗油田尚无完善的注水潜力评价方法。文章在陆上低渗油田注水开发经验的基础上，从水驱难易程度、水驱均匀程度两个方面筛选评价指标，引入低渗油田启动压力梯度，建立了 7 个一级指标共 16 个二级指标的评价体系，再利用模糊数学算法经过两次模糊变换，建立了低渗油田注水开发潜力综合评价模型。将该方法应用于渤海低渗油田 A 油田，与油田实际注水效果一致，为油田下一步开发策略提供了合理的理论依据，有利于指导海上低渗油田的进一步挖潜。关键词：海上低渗油田；注水潜力评价；模糊数学算法中图分类号：TE348文献标识码：A文章编号：1673-5285（2023）0苑-0011-05DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.20圆3.0苑.003Evaluation and application of water injection potential inoffshore low permeability oilfieldPAN Jie（CNOOC International Limited，Beijing 100020，China）Abstract:Water injection is an effective method to improve oil recovery in low permeabilityoffshore oilfields,but there is no perfect water injection potential evaluation method for lowpermeability offshore oilfields at present.On the basis of low permeability oilfield waterflooddevelopment experience onshore fields,set up the seven primary indicators,a total of 16secondary index evaluation system with the introduction of start-up pressure gradient of lowpermeability oilfield from the degree of water-drive difficulty and water flooding uniformity.Using fuzzy mathematical algorithm after two fuzzy transformation,establish a comprehensiveevaluation model of low permeability oilfield waterflood development potential.This methodis applied to A oilfield of low permeability in Bohai Sea,which is consistent with the actualwater injection effect.It provides reasonable theoretical basis for the next development strate原gy of oilfield,and is beneficial to guide the further development of offshore low permeabilityoilfield.Key words：offshore low permeability oilfield；water injection potential evaluation；fuzzy ma-thematical algorithm*收稿日期：圆园22原10-08基金项目：国家科技重大专项“渤海油田加密调整及提高采收率油藏工程技术示范”，项目编号：2016ZX05058001。作者简介：潘杰，油藏工程师，硕士学位，现从事油田生产管理及油藏工程研究工作。E-mail：石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 42 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.42 No.7July.2023随着海上勘探开发的深入，新增探明储量主要集中在低渗油田。但由于开发投资大、操作成本高，海上低渗油田的开发较陆上低渗油田更加困难，一直未成规模1-3。如何将这部分储量转变为产量，是维持海上高效开发的关键。根据陆上低渗油田开发的经验以及室内实验分析4，注水开发可以有效提高低渗油田采收率，因此对低渗储层进行注水潜力分析是关键。前人对陆上低渗油田注水潜力评价做了大量的研究工作5-8，但未考虑低渗油田启动压力梯度。由于启动压力梯度增加了低渗油田注水难度，本文引入该指标，使低渗油田注水潜力评价指标更加全面。同时利用模糊数学算法8-9，经过两次模糊评判，建立注水开发潜力综合评价模型。将该方法应用在渤海 A 油田，与实际注水生产动态一致，为海上低渗油田有效注水开发提供了指导意见。1建立评价指标体系根据油藏水驱理论，水驱采收率取决于水驱效率和水驱波及体积。水驱效率反映了油藏水驱难易程度，油藏水驱越容易，水驱效率越大。水驱波及体积反映了油藏水驱均匀程度，水驱越均匀，水驱波及体积越大。所以判断油田注水潜力，建立评价指标体系，需从这两方面入手，筛选能反映这两方面的评价指标8。耘砸越耘灾伊耘阅（1）式中：耘砸原水驱采收率，无因次；耘灾原水驱波及体积，无因次；耘阅原水驱效率，无因次。1.1水驱难易程度指标筛选水驱难易程度主要与油藏的岩石颗粒结构、孔隙结构、敏感性、储层渗流能力、流体物性等有关5-8。低渗储层岩石颗粒粒度小，多为中小孔隙，喉道以管状和片状的细喉道为主，导致储层渗流能力低10。注水开发时，毛细管力比常规油藏大，贾敏效应更显著，敏感性对储层伤害更大，以上因素导致注水效果较差。水驱难易程度从微观上反映了注水能力，通过油田岩心实验数据、地质测井资料等方法确定以上影响因素的评价指标。但以往文献均未考虑低渗油田的启动压力梯度。由于低渗储层岩石表面积大，原油易吸附于岩石表面，造成原油不易流动，只有当注水压力梯度大于启动压力梯度时，原油才能流动，影响水驱效率。因此加入启动压力梯度更能全面评价水驱难易程度（表 1）。表 1水驱难易程度评价指标1.2水驱均匀程度指标筛选水驱均匀程度主要与储层非均质性、砂体分布、流体物性有关，从宏观上反映了注水能力。储层非均质性越强，舌进、指进现象越严重，水驱越不均匀，储量动用程度越低，导致注水效果变差。非均质性可以通过渗透率变异系数、突进系数表征。砂体分布可以通过单层厚度、砂地比表征。砂体越厚，砂地比越大，油藏越整装，水驱越均匀（表 2）。表 2水驱均匀程度评价指标2注水开发潜力综合评价模型建立由于注水潜力评价指标较多，必须寻找合理、简便的评价方法。油藏上常采用模糊数学综合评判法进行多因素处理11-13。模糊数学综合评判法应用模糊变换原一级指标二级指标岩石颗粒结构颗粒粒度分选系数岩石孔隙结构排驱压力退汞效率均质系数孔隙度敏感性水敏速敏应力敏感储层渗流能力渗透率启动压力梯度流体物性流体黏度一级指标二级指标储层非均质性变异系数突进系数砂体分布单层厚度砂地比流体物性流体黏度图 1单级模糊评判流程图确定评价对象评价因素集合评语集合评判矩阵权重集合模糊变换结论最大隶属度原则石油化工应用2023 年第 42 卷12理和最大隶属度原则，将评判中有关的模糊概念用模糊集合表示，以模糊概念的形成直接进入评判的运算过程，通过模糊变换得出一个对模糊集合的评价结果。本文建立了二级评价指标体系，因此需要进行两次模糊变换（图 1）。2.1二级指标模糊变换根据陆上低渗油田注水开发经验5-7，14，对二级指标分为好、较好、中等、较差、差共 5 个评语级别，称之为评语集合，并确定取值范围（表 3）。用区间上的离散数值，确定每个评语级别对应的单因素评判向量，代表每个评语级别的隶属度（表 4）。表 4评语对应的因素评判矩阵对每个评价因素确定权重，反映其重要程度。对可以定量表征的参数采用正交试验法，比如单层厚度、砂地比，进行两因素两水平的正交试验（表 5）。对于无法定量表征的参数采用经验法确定二级指标的权重，比如水敏、速敏、应力敏感等。结合以上两种方法，确定二级指标权重分布表（表 6）。对二级指标的单因素评判向量、单因素权重进行模糊变换，即得到一级指标评判向量，7 个一级指标评判向量组成一级指标评判矩阵。表 5单层厚度/砂地比正交试验设计表 6二级指标权重分布表表 3二级指标划分标准指标好较好中等较差差颗粒粒度/mm1.000 00.500 00.250 00.500 00.062 50.250 00.031 00.062 50.003 90.031 0分选系数1.02.52.53.03.03.53.54.04.0均质系数0.750.450.750.300.450.170.30.050.17退汞效率/%6050604050304030排驱压力/MPa0.20孔隙度/%3025301525101510速敏0.70水敏0.050.050.300.300.500.500.700.700.90应力敏感0.050.050.300.300.500.500.700.700.90渗透率/mD100.0500.050.0100.010.050.01.010.00.11.0启动压力梯度/（MPa m-1）0.50变异系数0.8突进系数3.25单层厚度/m4.02.54.01.52.50.81.50.8砂地比0.81.00.60.80.40.60.20.40.2流体黏度/（mPa s）40.0评语因素评判行矩阵好（0.8，0.1，0.1，0，0）较好（0.1，0.8，0.1，0，0）中等（0，0.1，0.8，0.1，0）较差（0，0，0.1，0.8，0.1）差（0，0，0.1，0.1，0.8）试验组合单层厚度砂地比试验结果试验 1110.35试验 2120.38试验 3210.40试验 4220.44均值 10.3650.375均值 20.420.41极差0.0550.035归一化权重0.60.4一级指标二级指标岩石颗粒结构指标颗粒粒度分选系数权重0.50.5岩石孔隙结构指标排驱压力退汞效率均质系数孔隙度权重0.40.20.20.2敏感性指标水敏速敏应力敏感权重0.60.20.2储层渗流能力指标渗透率启动压力梯度权重0.70.3储层非均质性指标变异系数突进系数权重0.50.5砂体分布指标单层厚度砂地比权重0.60.4流体物性指标流体黏度权重1.0潘杰海上低渗油田注水潜力评价及应用第 7 期13评价参数岩石颗粒结构岩石孔隙结构敏感性储层渗流能力储层非均质性砂体分布流体物性岩石颗粒结构1.0000.3330.5000.2000.5000.2000.333岩石孔隙结构3.0001.0002.0000.5002.0000.5001.000敏感性2.0000.5001.0000.3331.0000.3330.500储层渗流能力5.0002.0003.0001.0003.0001.0002.000储层非均质性2.0000.5001.0000.3331.0000.3330.500砂体分布5.0002.0003.0001.0003.0001.0002.000流体物性3.0001.0002.0000.5002.0000.5001.0002.2一级指标模糊变换根据评价指标体系，共 7 个一级评价指标，由于数量较多，采用层次分析法确定权重9。层次分析法是一种对非定量事件作定量分析的简便方法，能将主观判断转化为客观的量化表（表 7）。表 7层次分析法 1耀9 比率对 7 个指标逐一进行比较，确定矩阵（表 8）。计算矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，该特征向量即为各评价因素重要性的顺序，将其归一化后，即可得到各个指标的权重，X=（0.045 9，0.142 0，0.080 3，0.255 0，0.080 3，0.254 6，0.142 0）。根据权重分布，影响注水潜力较大的因素是储层渗流能力和砂体分布。将一级指标评判矩阵、权重向量进行二次模糊变换，根据最大隶属度原则，评判结果中最大值对应的评语即为最终评判结果。3实例应用A 油田为渤海复杂断块薄互层低渗油田，有 3 个典型区块，各区块储层物性差异较大。区块 1 孔隙度17.4豫，渗透率 48.00 mD，为中孔低渗储层；区块 2 孔隙度 17.0豫，渗透率 34.85 mD，为中孔低渗储层，且单层厚度、砂地比均小于区块 1；区块 3 孔隙度 14.6豫，渗透率 6.46 mD，为中孔特低渗储层，在实际注水开发中需要考虑启动压力梯度。对油田实际数据统计分析，整理了 3 个区块 16 个二级指标的取值（表 9），利用注水开发潜力综合评价模型进行两次模糊变换后得到最终结果（表 10）。表 9各区块二级指标取值表 10各区块评价结果根据最大隶属度原则，确定各个区块评价结果，可以看出区块 1 和区块 2 注水潜力较大，可进行常规注水开发，与区块目前注水效果一致。区块 3 注水潜力较差，常规注水较难，目前未注水，下一步应适当缩小井距，注水井进行酸压注水。两个因素相比较的重要程度等级Pij（因素 i 与 j）Pji（因素 j 与 i）i 与 j 同等重要1i 比 j 稍微重要3i 比 j 明显重要5i 比 j 强烈重要7i 比 j 极端重要9两个因素相邻判断的中值2 4 6 8倒数关系表 8一级指标层次分析判断矩阵一级指标二级指标区块 1区块 2区块 3岩石颗粒结构颗粒粒度/mm0.160.190.11分选系数1.621.792.20岩石孔隙结构排驱压力/MPa0.080.060.26退汞效率/%39.139.121.6均质系数0.320.320.27孔隙度/%17.417.014.6敏感性水敏0.560.560.53速敏0.110.110.20应力敏感0.060.060.33储层渗流能力启动压力梯度/（MPa m-1）000.07渗透率/mD48.0034.856.46储层非均质性变异系数0.600.560.71突进系数1.741.712.36砂体分布单层厚度/m3.522.311.20砂地比0.630.470.48流体物性流体黏度/（mPa s）0.860.860.66区块评价向量（好，较好，中等，较差，差）评价结果区块 1（0.228，0.338，0.334，0.093，0.007）较好区块 2（0.209，0.202，0.470，0.113，0.007）中等区块 3（0.140，0.097，0.238，0.389，0.136）较差石油化工应用2023 年第 42 卷（下转第 25 页）144认识与结论（1）从水驱难易程度、水驱均匀程度两个角度，引入启动压力梯度，建立了海上低渗油田注水开发潜力评价体系，反映了低渗油田微观、宏观注水渗流特征。（2）运用模糊数学算法建立了由两级评判组成的注水开发潜力综合评价模型，该方法可快速判断低渗油田注水潜力，提供油田下一步注水策略。（3）运用该方法判断渤海 A 油田 3 个区块注水潜力，判断结果与油田目前注水认识一致，论证了该方法的可靠性。参考文献：1 曾祥林，梁丹，孙福街.海上低渗透油田开发特征及开发技术对策 J.特种油气藏，2011，18（2）：66原68.2 李志明，杨磊，张金庆，等.海上低渗透油田特点及开发策略探讨 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