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水驱油田特高含水期开发效果评价体系

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油田 含水 开发 效果 评价 体系
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2009年4月 第28卷第2期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000009.02.013 水驱油田特高含水期开发效果评价体系 苑保国 (中国地质大学能源学院,北京100083) 摘要:通过分析各个评价指标的关系,利用逻辑分析、灰关联度分析及矿场统计分析等方法,最终确定出包括 水驱储量控制程度、水驱储量动用程度、年注采比、地层能量保持水平、自然递减率、综合递减率、含水上升 率、剩余可采储量采油速度(储采比)、水驱状况(含水与采出程度)、油水井综合生产时率、措施有效率和吨 油操作成本等12个开发效果评价指标并制定了其标准,利用层次分析法给出了这些指标的权重,进而基于模糊 综合评判方法建立了水驱油田特高含水期开发效果评价体系,经实践证明了该体系的准确性和有效性,从而使 水驱油田特高含水期开发效果评价向方法科学化、程序规范化的方向发展,为老油田的调整提供科学的决策依 据。 关键词:水驱油田;特高含水期;开发效果;评价指标;评价体系 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1000—3754(2009)02Ⅱ 00083,on of 2 of by of he n of of /P of of of of of is by n of in of is in on of by of a of 稿日期:2008者简介:苑保国,男,1978年生,在读博士,现从事油气田开发方面的研究。 E—26.54· 大庆石油地质与开发 2009正 随着油田的深度开发,越来越多的油田进入特 高含水期(含水率大于90%) 1正确认识和评 价油田特高含水期的开发规律和开发状况,系统有 效的判别其开发效果,是进一步提高油田开发水平 的前提,但目前国内外尚未针对水驱油田特高含水 期建立定量的开发效果评价体系。 油田开发效果评价体系一般包括开发效果评 价指标、开发效果评价指标的标准、开发效果评 价指标的权重和开发效果评价方法等四个方面的 内容 开发效果评价指标的筛选 油田开发效果评价指标主要包括开发技术、生 产管理和经济效益等三大类40多个指标 ,本次 筛选过程中遵循了以下几点原则:①具有动态性, 能够反映油田的开发状况和开发趋势;②具有相 对独立性,各项指标之间相对独立;③具有可操 作性,方便统计分析;④具有可对比性,便于对 比不同油田、开发单元的开发效果。 1.1筛选方法 筛选过程中主要应用了逻辑分析、矿场统计、 灰关联分析等方法。 1.1.1逻辑分析法 首先分析指标的物理意义,从指标的计算方法 人手,找到影响该项指标的主要因素以及与该项指 标之间的关系;研究指标与开发效果之间的关系, 以及在整个影响过程中,又涉及哪些指标,从而确 定指标问的逻辑关系。各类指标之间的逻辑关系可 分为因果关系、等价关系及过程评价指标等。 (1)因果关系,指某种指标是引起另一种指标 的原因。主要从相互作用的机理以及发生的时间顺 序方面判断因果关系。 以井网密度 m 和水驱储量控制程度的关系 为例: 从分油砂体法估算水驱控制程度的表达式来 看,水驱储量控制程度主要受井网密度的影响,因 此水驱控制程度是井网密度的结果指标,两者为因 果关系,井网密度为因,水驱储量控制程度为果, 因此井网密度不予保留。 (2)过程关系,有一些指标处于因果链中的中 间位置,它对结果的影响完全可以用最初的原因指 标来替代。 以耗水比、耗水量和水驱指数的关系为例: 由耗水比与耗水量的定义可以看出,二者之差 即为水驱指数,因此两个指标可以用水驱指数来代 替,即耗水比是过程指标。 水驱指数是油藏某一阶段的注水量与产出水量 之差除以该阶段产出油量的地下体积之比值 D=(Q 沣一Q 产)/Q。=R+ (/[(B 。(1一 )] (1) 耗水比是油藏某一阶段的注水量与该阶段产 出油量的地下体积之比 Q 沣/(B Q。)=R[B 。+ /(1 (2) 耗水量指注水开发的油田在含水采油期每采出 1水量=Q 产/Q。=1一 ) (3) 式中D——水驱指数; Q 沣——注水量,t; 产水量,t; ——体积系数; Q ——产油量,t; R——采出程度,%; . ——含水率。 可以看到水驱指数都包括了耗水比和耗水量的 内容,所以只留下水驱指数。 (3)定义关系,某些指标的定义已经暗含了其 他一些指标,因此那些被暗含的指标可以被排除。 分析产油量、产水量、产液量、含水率、采出 程度、含水上升率的关系,可以得到关系式:产液 量=产油量+产水量;含水率=产水量/产液量; 含水上升率=含水率增加值/采出程度增加值。 明显可以看出含水率与含水上升率中都包含了 产油量、产水量、产液量,所以初步只留下含水率 与含水上升率。在分析含水率与含水上升率,在油 田开发后期特别是高含水阶段,含水率都趋于稳 定,此时含水率只能表现目前含水情况,是个静态 值,不能动态的看出油田含水率变化的趋势,但含 水上升率却是一个含水的动态分析,能反映含水率 的微小变化,所以最终只保留含水上升率。 (4)等价关系,即有些指标并不在同一因果关 系链中,而是一种完全等价的关系,也可以理解为 同一类的指标。 以井网密度和单井控制地质储量的关系为例: 俞启泰等_J 在谢卡加乔夫公式的基础上,考 虑将“面积”概念的井网密度(为“体积” 概念的单井控制地质储量( n),提出新公式 谢卡加乔夫公式 第28卷第2期 苑保国:水驱油田特高含水期开发效果评价体系 ·55· 4) 俞启泰等的公式 EI)5) 其中 ——采收率; 卜井网密度,口/ Ⅳ——地质储量,10 t; 0——比例系数。 从上面的公式可以看出井网密度是采收率的重 要影响因素,在适当条件下,单井控制地质储量可 以替换井网密度,说明两者是等价的,即两者是并 列关系,两者可以选其一,我们习惯选用井网密 度。 1.1.2灰关联分析方法 此种方法也称多因素分析法 ,分析步骤为: 母序列为{ 。(t) },子数列为{ (t) },则在时刻t= 时,{ (t) }与{ (£) }的关联系数{Xj(t)}用下式计算 。 ( )=(A…+/ (△。 ( )+p△ ) (6) 其中 。 (后)—— 时刻两个序列的绝对差, 1 I 且口△。 ( ) = I 。( ) 一 ( ) I △ i ,△…——分别为各个时刻的绝对差中的 最大值和最小值; p——分辨系数,P∈(0,1)一般情况下取 0.1~0.5。 关联度计算 ,v =∑ (k)/N (7) 其中r ——子序列Ⅳ——序列的长度即数据个数。 实现过程举例: 分析具体单元采油速度与年注采比、累注采 比、存水率、储采比、自然递减率、综合递减率等 诸多参数的相关性,综合考虑各因素对采油速度的 影响程度。 从程序运行结果来看,6个因素的关联度远远 大于其他因素的关联度: 0.983 343(自然递减率)>0.982 193(累注 采比)>0.973 610(综合递减率)>0.899 455 (储采比)>0.894 810(年注采比)>0.654 614 (存水率)》… 因此通过灰色关联分析,可以确定各因素与采 油速度、采收率的关联度,从而筛选出对采收率、 采油速度影响较大的指标。 1.1.3矿场统计分析方法 也称单因素分析法。通过矿场实际资料,统计 分析单向开发指标的变化。如井网密度、水驱动用 程度、含水上升率与采收率的关系,存水率、储采 比、自然递减率与采油速度等的关系。最终归纳出 最为适合油田开发技术评价的指标。 1.1.4文献资料分析优选法 即全面查阅有关文献资料,分析各指标的优缺 点并加以取舍。 国内外关于油田开发效果评价指标的文章已经 发表了不少,可以搜集一些文献资料用来参考。例 如中石油和中石化两家的开发管理纲要、中华人民 共和国石油天然气行业标准 等,同时也要结合 油田的实际情况有区别的采纳。 1.1.5专家评价法 一些有经验的老专家对油田开发技术指标非常 敏感,深刻的理解某些指标的含义,因而能较准确 的定位这些指标的重要程度,从而能够提供极其重 要的指导。 1.2开发效果评价指标的确定 综合应用以上多种评价方法,最终筛选出了 别是: (1)反映开发技术的评价指标:水驱储量控 制程度、水驱储量动用程度、年注采比、地层能量 保持水平、自然递减率、综合递减率、含水上升 率、剩余可采储量采油速度(储采比)、水驱状况 (含水与采出程度); (2)反映生产管理的评价指标:油水井综合 生产时率、措施有效率; (3)反映经济效益的评价指标:吨油操作成 本。 2开发效果评价指标标准的确定 (1)为了确定水驱油田特高含水期开发效果 评价指标的标准,首先需要知道这些指标在生产运 行中的实际分布范围。 为此统计了胜利油田338个特高含水期开发单 元历年来的生产技术指标,分整装和断块两种油藏 类型,研究了其地质储量采油速度、剩余储量采油 速度(储采比)、注采比、含水上升率、递减率等 指标的变化范围。 (2)根据指标的理论计算公式,计算理论 极限值或经济界限值,作为“好”或者“差” ·56· 大庆石油地质与开发 2009正 的相对参照标准,对初步的参考标准进行合理 修正。 为此进行了水驱储量控制程度、自然递减、含 水上升率、剩余可采储量采油速度、水驱状况等指 标的理论计算。 (3)收集中石化、中石油以及各油田单位的 相关行业标准或评比规定 等作为借鉴,结合油 田的实际情况,对初步的参考标准进行合理修正。 (4)将经过上述修正的参考标准作为初步评 价标准,选择部分单元进行试算,验证其合理性, 根据试算结果对初步评价标准再进行合理修正,经 过反复验证确认其符合绝大多数单元的实际情况 后,将其作为最终的评价标准。 最后本次研究给出了这些开发效果评价指标的 评价标准,标准分为5级:好、较好、中等、差、 较差(表1、2)。 表1 中高渗整装油藏开发效果评价指标的标准 of of 2 中高渗断块油藏开发效果评价指标的标准 of of 28卷第2期 苑保国:水驱油田特高含水期开发效果评价体系 。57· 3开发效果评价指标权重的确定 应用层次分析法作为确定权重的方法,层次分 析法¨ 是用层次分析法作系统分析,首先把问题 层次化,形成一个多层次的分析结构模型。为了将 比较判断定量化,层次分析引入1~9比率表度方 法,构成判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征 根及对应的特征向量,即可获得每个元素的权重系 数。通过层次分析法计算得到了本次评价标准的权 重(表3)。 表3 中高渗整装和断块油藏开发效果评价指标权重 of of of 号 指 标 权重/% 整装断块 4开发效果评价方法的确定 油田开发效果受到各种因素的影响,很难用某 一种指标对其给予精确评价,因此本文采用了模糊 综合评判法¨ 。叫来作为水驱油田特高含水期开发效 果的评价方法。 假定有个系统含有判,则决策评语集合为U={“ ,“ ,…“ },评 价油田开发效果的所有指标构成一个指标集,为 ={ , :,… },R=(r ) 是系,( , ,R)则构成评判空间。由于 中的 各指标因素的地位不一样,因此可以用A={W,, W ,…W }表示权重分配,其中,W ≥0且∑W = 1,应用模糊关系运算,可以得到模糊综合评判的 初始模型为B=6。,6:,…b },旦表示决 策上各种决策的可能性系数,最大值 则为评判结果。用开发效果评价指标体系的 12个评价指标建立指标因素集合 ,同时将开发效 果用模糊集合 来描述U={差,较差,中等,较 好,好},从而建立了开发效果评价体系,当评判 系统比较复杂时,可以采用多级评判模型。 5矿场应用 以东辛油田营八区块例,已知此单元的 指标参数如下: 油藏类型是整装油藏,标定采收率为25.65%, 水驱储量控制程度为82.1%,水驱储量动用程度为 65.8%,能量保持水平为68.2%,剩余可采储量采 油速度为21.8%,自然递减率是22%,综合递减 率是18.4%,含水上升率是0.9%,年注采比是 0.7,老井措施有效率是39.8%,油水井综合生产 时率是72.65%,吨油操作成本是0.5。 由于资料中没有给出水驱状况的数值,所以我 们做含水率与采出程度的关系曲线来确定其数值。 从图1上可以看到实际曲线随着采出程度的增 加逐渐靠近采出程度为70%的理论曲线,所以说这 个油藏的最终采出程度可以确定为70%,从而根据 水驱状况的定义可以求得其数值为1.73。此时就得 到了用于综合评价的全部12个指标的数值。运用 模糊综合评判法计算结果为:模糊评判值0.118, 评价等级是中等。 10 60 槲 加4o 2O 0 20 40 60 80 采出程度/% 图 of 过开发效果评价体系在东辛油田营八区块 的应用,结果能很好的反映营八区块开发的实际效 果,因此有效的证明了开发效果评价体系的准确性 ·58· 大庆石油地质与开发 2009年 及有效性。 6结 论 通过对三大类开发效果评价指标的分析,利用 逻辑分析、灰关联度分析及矿场统计等方法最终筛 选出了,分别为水驱储量控制程度、水驱储量动用程 度、年注采比、地层能量保持水平、自然递减率、 综合递减率、含水上升率、剩余可采储量采油速 度、水驱状况、油水井综合时率、措施有效率及吨 油操作成本。在出了各个 指标的标准及权重,并基于模糊综合评判方法建立 了有效的评价体系,从而使油田开发效果评价向方 法科学化、程序规范化的方向发展,为老油田的调 整提供科学的决策依据。 参考文献: [I]袁庆峰.认识油田开发规律,科学合理开发油田[J].大庆 石油地质与开发,2004,23(5):65[2]刘义坤,毕永斌,隋新光.高含水后期油田开发指标预测 [J].大庆石油地质与开发,2008,27(1):58[3]王怒涛,罗兴旺,张艳梅等.注水开发效果评价中单因素评价 向量的确定新方法[J].大庆石油地质与开发,2008,27 (1):614]宫长路,吴晓慧,孙铁.措施调整后开发指标预测的一种新方 法[J].大庆石油地质与开发,2006,25(4):27[5]张新征,张烈辉,熊钰,等.高含水后期油田开发效果评价方 法及应用研究[J].大庆石油地质与开发,2005,24(3): 48[6]任忠和,陈冰,陈舒薇,等.油田开发下限及经济极限的确定 [J].大庆石油地质与开发,2005,24(1):61【7]石成方,王凤兰。肖伟,等.油田水驱开发系统结构分析 [J].大庆石油地质与开发,2008,27(1):71.73. 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