（三〕低效循環(huán)場識別方法的研究

1、優(yōu)選低效循環(huán)井的判定指標

根據(jù)大孔道的影響因素及在開發(fā)中表現(xiàn)的特征，結合研究區(qū)塊的實際數(shù)據(jù)情況進行各項參數(shù)的篩選。各指標參數(shù)

的篩選遵循以下原則：i是以能大量、方便錄取，信息來源充足為原則，選取油水井日常生產(chǎn)過程中大量錄取的動、

靜態(tài)資料。二是選取的參數(shù)與形成低效循環(huán)場有直接的相關性。三是形成的判別方法以適用性強，能大范圍推廣應用

為目標。

1）靜態(tài)參數(shù)的選取

由于南六區(qū)的地層膠結程度、采油速度和原油粘度等參數(shù)采用區(qū)塊統(tǒng)一值描述，不能做為單井判別參數(shù)，因此優(yōu)

選出下列參數(shù)。

①滲透率

滲透率是制約注入能力的最主要因素，滲透率越高的井，驅替液對巖石的沖刷越嚴重，也越容易形成大孔道。南

六區(qū)油水井單井平均滲透率最小值為0.01最大值為0.67un）2,滲透率差異較大，容易在滲透率高的井組之間形

成油水運動的優(yōu)勢通道。

②有效厚度

射開層位有效厚度較大的井，一般都是儲層物性較好，基礎并網(wǎng)及一次加密并網(wǎng)投入開發(fā)時間較早，經(jīng)過注入水

的長期沖刷，容易產(chǎn)生低效循環(huán)條帶。南六區(qū)各井的有效厚度在0.8m?52.2m之間，基礎井網(wǎng)的井已有40多年的注水

開發(fā)歷史，因此容易在某些層位特別是厚油層的底部形成大孔道，造成注入水的突進。

③單層突進系數(shù)

儲層非均質性是儲層的基本性質，單層突進系數(shù)反映了儲層垂向上非均質性的大小，它是油層縱向上最大滲透率

與全井平均滲透率的比值。南六區(qū)各井的單層突進系數(shù)在L2?18.75之間，各井之間非均質性差異較大，在非均質性

較高的井中容易形成大孔道。

2）動態(tài)參數(shù)的選取

根據(jù)大孔道形成后油水井在開發(fā)過程中的表現(xiàn)特征，結合研究區(qū)塊油水井井史數(shù)據(jù)，選定低效循環(huán)油水井判定所

需的動態(tài)指標。

①日注水量

當注水壓力不變時，注水量大幅度增加，則地層可能出現(xiàn)大孔道，

②注水油壓

注水井注水油壓降低，則說明注水井與對應油井之間滲流阻力小，可能存在大孔道。

③視吸水指數(shù)

注水井視吸水指數(shù)能夠反映注水井吸水能力的大小，視吸水指數(shù)的突變，表示注水井的吸水能力發(fā)生變化。對于

某個特定的時間點來說，視吸水指數(shù)越大的井，存在低效循環(huán)的可能性也越大。

④單位厚度累積注水量

單位厚度累積注水量的差異代表了油層吸水能力的差異，也反映了油層連通性以及導流能力大小的不同。單位厚

度累積注水量越大，表示油層吸水能力越強，存在大孔道的可能性也越大。

⑤日產(chǎn)液量

在采油井與其相對應的注水井之間注采壓差不變的情況下，產(chǎn)液量迅速上升，可能存在大孔道,

⑥含水率

大孔道形成后，注入水將沿著高滲透條帶突進，注入水的波及面積減小，對于大孔道以外的剩余油的驅替效率降

低，使得含水率發(fā)生突變。對于各采油井來說，含水率越高，存在大孔道的可能性越大。

⑦井底流壓

井底流壓是指地層流體滲流到井底后具有的壓力，采油井井底流壓變化情況也反映注水井和采油井之間的連通關

系。大孔道形成后，流體在近乎管流的狀態(tài)下流動，滲流阻力小，油升升底流壓逐漸增加到接近水升井底壓力。

⑧單位厚度累積產(chǎn)液量

單位厚度累積產(chǎn)液量的差異代表了油層吸水能力的差異，也反映了油層連通性以及導流能力大小的不同。單位厚

度累積產(chǎn)液最越大，表示油層吸水能力越高，越有可能存在低效循環(huán)，

2、低效循環(huán)層的判定指標

1）油水井間小層砂體連通關系

沉積微相控制注入水在油層中的運動，是影響油層中大孔道形成的主要因素。從沉積相帶圖上來看，同一個層中

的井所處的沉積微相各不相同，而同一II井在不同的層位也有不同的沉積特征。因此，對于相互連通的油水井，其連

通情況的好壞就取決于各井所處的沉積微相情況。

大型河道砂中的油層，砂體分布面積廣，平面上各井之間連通性好，是形成大孔道的有利場所；分流河道砂及水

下分流河道砂中的油層，特別是河道間薄層砂或河道邊部物性變差部位以及呈孤立分散狀且并網(wǎng)難以控制的小透境體

中，油水井間連通關系相對較差。在一注一采情況下，油水井間砂體連通關系可以看成是這四類砂體的16種組合，共

中矩形圈定的幾種連通類型的油水井間可能出現(xiàn)高滲透條帶，引起注入水的無效或低效循環(huán)，如圖1所示。

圖1油水井之間砂體連通關系類型圖

2）油水井井距

油水井間的距離也會影響低效循環(huán)條帶的形成，油水井井距越小，注入水在地層中運移的距離越短，所波及的面

積也越小，因此對主流線上的儲層結構沖刷越嚴重，越容易形成大孔道。

3）小層有效厚度和滲透率

油水井各射開小層的有效厚度和滲透率也不相同，很明顯地，注入水會優(yōu)先在有效厚度大、滲透率高的層中突進,

久而久之形成低效循環(huán)條帶。

4）分層生產(chǎn)動態(tài)參數(shù)

油井：單層驅油效率，水井：單層累積注入孔隙體積倍數(shù)。

3、分層動態(tài)指標的計算

用數(shù)值模擬方法預測壓力場和飽和度場時，首先把時間和空間離散化。時間離散化采用均勻步長，空間離散化時,

鑒于垂向上厚度相對于面積、垂向滲透率相對于平面滲透率以及垂向滲流速度相對于平面滲流速度均很小，把三維滲

流簡化為平面上的兩維滲流問題。

1）非均質二維單相流壓力場預測方法

黑油模型中數(shù)學模型為三維三相滲流模型，其中三相為油、氣、水相。由于高含水期后實際油層中含氣量很小，

把油水兩相流簡化成單相流不會有很大的誤差，囚此可用單相流公式預測壓力分布。實際“算時采用封閉外邊界條件

和井點定壓的內(nèi)邊界條件。

根據(jù)預測出的壓力分布，確定單井的動態(tài)控制范圍。在靜態(tài)連通面積內(nèi)，以單井為中心，根據(jù)預測的油層壓力分

布，確定出不同方向上壓力極小點的坐標，壓力極小點坐標連線，得到單井動態(tài)條件下的控制面積?？紤]到各種調(diào)整

措施前后壓力場的變化，在不同時間壓力極小點連線將隨之而變，則確定注水井動態(tài)控制面積時，用壓力極小點變化

范圍的中間點。

2）剩余油飽和度預測

對網(wǎng)格系統(tǒng)中的油、水井點進行研究，確定不同飽和度下個網(wǎng)格塊的滲流阻力，進而以水井為中心，根據(jù)滲流阻

力及與柞鄰網(wǎng)格塊的壓差劈分注入水量。注入井所在的網(wǎng)格劈分到的水量就是注入井的累積注入量,在其他網(wǎng)格處，

劈分到的水量和液量取決于與上游相鄰網(wǎng)格的壓差和滲流阻力。注水井注水量劈分的區(qū)域為前面所述的動態(tài)控制范圍,

在這一區(qū)域內(nèi)，注入井的注入量依次向下游網(wǎng)格逐次劈分，直到油井點為止。不同注入井有不同的控制范圍，而一口

油井的產(chǎn)水量則是從不同方向水井逐次劈分來的水量。以此為基礎，根據(jù)物質守恒原理，建立了各網(wǎng)格塊含水飽和度

的預測方法。該方法把網(wǎng)格塊中可流動部分流體單獨分開考慮，同時乂考慮到了注采比的影響，避免了數(shù)值模擬差分

處理后計算含水飽和度時出現(xiàn)的物質平衡誤差，而且不會出現(xiàn)計算過程中不收斂和不穩(wěn)定的問題。

3）垂向及平面劈分系數(shù)計算

水井垂向上的劈分系數(shù)在有準確的吸水剖面資料的情況下，可用吸水剖面進行計算，如果沒有吸水剖面資料或資

料不準確，則可借用上次的分層吸水指數(shù)曲線，計算注水層段的吸水量。根據(jù)層段的吸水量及油層滲透率和有效厚度

計算小層水量劈分系數(shù)的初值，利用該值求得水層劈分水量，進而利用本研究提出的分層動態(tài)指標預測方法計算不同

方向上油水兩相流的滲流阻力，從而得到平面分配系數(shù)和分配水量沿各油井方向上的變化。根據(jù)該系數(shù)計算出小層產(chǎn)

液、產(chǎn)油和含水率指標，與油井找水資料對比，計算修正系數(shù)，對水井垂向上劈分系數(shù)再進行修正，直到擬合上找水

資料為止，此時的垂向劈分系數(shù)是最后要采用的結果。同一油層內(nèi)有若干口油井射開的情況下，注水量向各油井的平

面分配系數(shù)取決于井間油水兩相流情況下的滲流阻力和油井流壓。累積注入水晟取決于開發(fā)時期內(nèi)平面分配系數(shù)的變

化，平面分配系數(shù)又是油井端含水飽和度的函數(shù)。在計算水井平面分配系數(shù)時，考慮到邊界大斷層、內(nèi)部小斷層、不

同儲層單元砂體尖滅線，同一口井不同射孔層位和注采關系復雜的實際情況，首先建立起注采井不同儲層單元內(nèi)的連

通關系，然后計算平面分配系數(shù)，進而預測分層指標和剩余油分布。

4）注水井累積注水倍數(shù)的計算

地層孔隙體積由下式求得：

.

（3-1）

六1

式中：Vi一一注水井控制范圍內(nèi)的地層孔隙體積，

n——注水井控制范圍內(nèi)的網(wǎng)格數(shù)；

a---網(wǎng)格長度，m；

b---網(wǎng)格寬度，m；

h---該網(wǎng)格所在范圍內(nèi)單層的有效厚度，m；

°——該層的孔隙度，%o

利用南六區(qū)四口取芯井相對滲透率資料進行回歸分析，得到了孔隙度。與滲透率K之間的關系式如下:

0=0.9629ln(K)+27.168(3-2)

求得地層孔隙體積后，可得注水井分層累積注水倍數(shù)：

匕=叱/2匕(3-3)

式中：Vp——注水井分層累積注水倍數(shù)；

Wi——注水井單層累積注水量，n『；

Vi一一注水井控制范圍內(nèi)的單層孔隙體積，一。

5）油井驅油效率的計算

根據(jù)數(shù)值模擬計算所預測出的各網(wǎng)格點的剩余油飽和度，結合相滲曲線計算出的原始含油飽和度，進行采油井單

層驅油效率的計算。驅油效率計算公式：

(3-4)

E=oi°xl（X）%

nq

式中：￡口---驅油效率；

S'，——原始含油飽和度；

S。一一剩余油飽和度。

4、低效循環(huán)井分析判定數(shù)學模型

應用模糊數(shù)學評判原理建立數(shù)學模型，模糊綜合評判法就是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮與評價事

物相關較大的各個因素，對其所作的綜合評價。

1）評判集的確定

采用目前得到公認的行業(yè)或專家提供的經(jīng)驗作為判斷標準，這些標準形成的集合在模糊綜合評判中稱為評判集。

對有關專家進行意見征詢，并對其進行全面分析研究，最后將注入水在油水井間的流動狀態(tài)分無效循環(huán)、低效循環(huán)、

正常生產(chǎn)三類，則建立模糊綜合評判模型的評判集為V={%-2，%},評語匕依次為無效循環(huán)、低效循環(huán)、正常生產(chǎn)。

2）因素集的確定

因素集是指影響低效循環(huán)并形成的所有方面（即指標）構成的集合。若待評判井為注水井，則建立模糊綜合評判模

型的因素集為：

U注水井=各因素與依次為有效厚度、平均滲透率、單層突進系數(shù)、日注水量、注水油

壓、視吸水指數(shù)、單位厚度累積注水量。

若待評判并為采油井，則建立模糊綜合評判模型的因素集為：

“采油井={%，〃2，%，%，%，〃6，〃7},各因素/依次為有效厚度、平均滲透率、單層突進系數(shù)、日產(chǎn)液量、含水率、

井底流壓、單位厚度累積產(chǎn)液量。

3)隸屬度的求取

隸屬度是事物模糊性的一種度量，隸屬度的確定有一定的客觀性和主觀性。本項目利用模糊分布函數(shù)法來求得每

一項指標的隸屬度的大小。通過對南六區(qū)實際數(shù)據(jù)的歸納分析，得出上述各項指標分布近似服從正態(tài)分布規(guī)律，如圖

3-3所示。選其隸屬函數(shù)為：

3*)="吐沙片(3-5)

式中：x----評判因素；y----評語等級；a,b----指標參數(shù)

圖2正態(tài)分布晶數(shù)曲線

運用上述選定的函數(shù)，針對在同一個評語等級內(nèi)實際參數(shù)值比較離散，影響它們的因素又很多的情況，確定出同

一評語等級的隸屬函數(shù):

(3-6)

式中：勺——為第i個評判因素；〃抱)二e

《/、%---指標參數(shù)；

，工對)一一因素與在評語等級與的隸屬度。

正態(tài)分布的隸屬函數(shù)曲線本可無限延伸的，但在此擬定每個等級的隸屬函數(shù)曲線不超越相鄰等級的峰點。由(3-6)

式知：當〃=4時，1。所以。是某個評語等級的因素集的數(shù)學期望或平均值，，即:

_W).+〃下

a=u=—;---L(3-7)

2

相鄰評語等級的隸屬度相等的點稱為過渡點.過渡點在〃軸上的值即是前一個評語等級的上界俏，又是下一個評

語等級的下界值。若過渡點的隸屬度近似地取0.5,則由(3-6)和(3-7)式有：，

,“上+昨丫

b7

//vy(M1=e~?0.5(3-8)

2

bx[it]-wF)/4In0.5(3-9)

式中：〃卜，〃卜一一第/個評語等級區(qū)間對應因素范圍的上、下界值，

通過對該區(qū)塊實際數(shù)據(jù)大小分布情況進行統(tǒng)計，以一定的標準進行指標區(qū)間的提取，便可得到注水井及采油井低

效循環(huán)分級區(qū)間，代入（3-7）、（3-9）式即可求得各評語等級上的。、〃參數(shù)值。將為、％參數(shù)代入（3-6）式中可

取的模糊關系矩陣中的元素分,即：

(3-10)

G二

由。、Z?參數(shù)值及（3-10）式，即可建立起此研究問題的模糊關系矩陣為

無效循環(huán)低效循環(huán)正常生產(chǎn)

占七力有效厚度

凡=勺?%平均滲透率

無效用「低效彳臚正常知

非均質系數(shù)

%小小日產(chǎn)窺吞

(3-16)r2\rt>r23含水率

&二

勺&公井底流壓

%Q3單位厚度累積注水量

式中：飛一一靜態(tài)指標評判矩陣；&一一采油井開發(fā)動態(tài)指標評判矩陣。

4）指標權重的計算

權重是一個相對的概念，是針對某一指標而言的。某一指標的權重，是指該指標在整體評價中的相對重要程度。

確定權重的方法主要可以分為以下幾類:烯權法、離差最大法、模糊聚類分析法、主成分分析工層次分析法，專家評價

法。

本項目采用咨詢專家意見選用層次分析法確定權重，就是直接由專家評判出指標權重的大小，然后利用層次分析

法對專家們的意見進行統(tǒng)計處理、歸納、綜合，然后進行多次信息反饋使意見逐步集中，從而做出比較正確的判斷。

確定南六區(qū)低效循環(huán)場評價指標體系的權重關系如表9和表10所示。

存在低效循環(huán)條帶水井參數(shù)權重（表9）

全井滲透率：0.15

靜態(tài)因素0.35有效厚度：0.3

單層突進系數(shù)：0.55

日注水量：0.175

注水油壓：0.175

動態(tài)因素0.65

視吸水指數(shù):0.15

單位厚度累積注水量：0.5

存在低效循環(huán)條帶油井參數(shù)權重（表10）

全井滲透率：0.75

靜態(tài)因素0.6有效厚度:0.125

單層突進系數(shù)：0.125

E產(chǎn)液量：0.3

含水率:0.3

動態(tài)因素

0.4井底流壓：0.15

單位厚度累積產(chǎn)液量：0.25

5）低效循環(huán)井指標區(qū)間的判定

采用專家提供的經(jīng)驗，根據(jù)南六區(qū)儲層物性的特點，選定以15%以及40%為分界點。通過對南六區(qū)油水井的實際數(shù)

據(jù)進行統(tǒng)計分析，將各項指標排序，以15%以及40%為分界點，進行低效循環(huán)油水井各項判定指標區(qū)間的提取，得到注

水井及采油井低效循環(huán)分級區(qū)間表，如表11和表12所示。

注水井低效循環(huán)分級區(qū)間表（表11）

--------無效循環(huán)低效循環(huán)正常生產(chǎn)

有效厚度（m）17-4210-170-10

平均滲透率（Um2）0.14-0.310.1-0.140-0.1

單層突進系數(shù)5.1-18.83.5~5.10-3.5

日注水量（mb141-47387-1410-87

注水油壓（MPa）5-1313-1414-16

視吸水指數(shù)（nfVMPa）16-418-160-8

單位厚度累積注水量（10W7m）13-234-130-4

采油井低效循環(huán)分級區(qū)間表（表12）

'''''--------無效循環(huán)低效循環(huán)正常生產(chǎn)

有效厚度（m）24-5414-240-14

平均滲透率（口而）0.13-0.670.09-0.130-0.09

單層突進系數(shù)4.5-13.53.2-4.50-3.2

日產(chǎn)液量（t）80-30231-800-31

含水率（%）97-10094-970-94

井底流壓（MPa）7-124-70-4

單位厚度累積產(chǎn)液量（104t/m）6-252-60-2

6）模糊綜合評判的運算及結論的轉化

本項目運用公式q=AxR,（矩陣乘積）進行模糊變換運算計算坊。由一級評判可以構成模糊相似矩陣，最后

根據(jù)油水井靜態(tài)和動態(tài)指標對應的權重，由R=~公式3=4xR進行二級模糊綜合評判，得最終的評判結果:

為

B=｛仇也也｝

根據(jù)最大隸屬原則來判斷所給油水井是否為無效或低效循環(huán)井。即評判結果向量3=包,與,仇｝中，若4為三個

值中的最大值，則該井存在著無效循環(huán)，若與為最大值，則該井存在著低效循環(huán)，若久為最大值，則該井屬于正常生

產(chǎn)井。

5、低效循環(huán)層分析判定數(shù)學模型

低效循環(huán)層位的判定采用三級模糊綜合評判來完成，其評判過程和低效循環(huán)油水井的判定相類似。以選出的低效

循環(huán)油水井為基礎，首先以水井為中心進行評判，根據(jù)油水井連通圖找到與其連通的油井，分別對各自的動靜態(tài)數(shù)據(jù)

進行評判，其評判結果作為二級評判的初始數(shù)據(jù)，對油水井進行二級評判以后，再結合油水井井距和連通程度進行三

級評判，得到一個最終評判值，以此數(shù)值的大小判定該層位是否為低效循環(huán)層位。

首先是相控控制系數(shù)，根據(jù)各沉枳微相的地質特征，結合油水井所處的沉積微相來確定連通程度的隸屬度。若油

水井之間存在尖滅或斷層，則油水之間不連通。否則，可根據(jù)所處的沉積微相情況來確定油水井的連通類型，最終用

隸屬度值表示油水井連通情況的好壞，如表13所示。

圖3升半梯形分布圖

其隸屬度函數(shù)為:

00<x<q

如)=

%<x<a2

a2-a

1x>a2

若x為單層有效厚度，則%為1m,%為3%；

若x為單層滲透率，則4為1()04,生為600"；

若工為水井單層累積注入孔隙倍數(shù)，則《為0.2,生為2；

若x為油井單層驅油效率，則可為20%,%為60%。

S=a2-a1

S稱為低效循環(huán)層過渡區(qū)間。

第三油水井井距的隸屬度用降半梯形分布來表示，如圖3所示，代入數(shù)據(jù)后其隸屬度求解方程為:

10<x<!25

1000-x

U(')=125<x<100()

875

01()0()

圖4降半梯形分布圖

最后，低效循環(huán)層位各級參數(shù)權重同樣采用層次分析法給出，如表14所示。利用上述給出的各級指標權重和計算

得到的隸屬度，選擇”(?,+)模型進行模糊變換運算。經(jīng)過統(tǒng)計和分析對比，將評判結果分值大于0.4的層位確定為低

效循環(huán)層位。

低效循環(huán)層位各級評判參數(shù)及其權重（表14）

連通程度0.3

油水井井距0.3

有效厚度：0.25

油井0.5滲透率：0.25

驅油效率：0.5

單井因素0.4

有效厚度：0.25

水井0.5滲透率：0.25

注入PV數(shù)：0.5

薩南開發(fā)區(qū)壓裂井選井選層標準:

壓裂選井標準