李承龍

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

目前已有的低滲透裂縫性水驅(qū)竄流通道識(shí)別方法存在以下幾點(diǎn)不足：①在評(píng)價(jià)體系方面，一是已有竄流通道評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)耗時(shí)較長，工作量大；二是評(píng)價(jià)指標(biāo)多，不便于利用動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)制定竄流通道識(shí)別界限；三是已有方法中未考慮連通注采井各小層發(fā)育砂體的對(duì)應(yīng)關(guān)系（即厚注厚采、厚注薄采、薄注厚采及薄注薄采），未充分體現(xiàn)砂體對(duì)竄流通道發(fā)育的影響；四是已有竄流通道識(shí)別指標(biāo)中常常將與竄流通道相關(guān)的大量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)在一起，再利用模糊數(shù)學(xué)法篩選出影響較大的指標(biāo)，實(shí)際易出現(xiàn)篩選結(jié)果不合理的問題[1-3]。②在識(shí)別方法方面，目前常用的竄流通道識(shí)別方法有測井資料法、動(dòng)態(tài)資料法、示蹤劑法、試井資料法、模糊數(shù)學(xué)法、概率模型法等[4]；測井資料法和動(dòng)態(tài)資料法原理簡單，但是無法確定優(yōu)勢通道的發(fā)育方向；示蹤劑法，施工周期長，成本較大；試井資料法計(jì)算較復(fù)雜；概率模型法需數(shù)據(jù)量大，且無法確定竄流通道的發(fā)育方向；模糊數(shù)學(xué)方法使用較多，考慮因素全面，但權(quán)重計(jì)算方法具有一定的局限性，目前權(quán)重計(jì)算方法分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，主觀賦權(quán)法無法體現(xiàn)評(píng)估指標(biāo)的重要程度隨時(shí)間的漸變特性，客觀賦權(quán)法忽視了決策者經(jīng)驗(yàn)的重要性，可能出現(xiàn)權(quán)重值不合理的現(xiàn)象[5]。③在識(shí)別精度方面，已有方法在小層識(shí)別結(jié)果存在較大誤差，與礦場存在一定差距[6]。針對(duì)以上不足，以“明晰主次、遴選指標(biāo)、創(chuàng)新方法、提升精度”的思路為出發(fā)點(diǎn)，首先通過調(diào)研總結(jié)及礦場分析，明確低滲透裂縫性油藏竄流通道形成的主要影響因素及表現(xiàn)特征，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)采出井、注入井及小層三個(gè)方面分別遴選能夠反映礦場實(shí)際的指標(biāo)，構(gòu)建適用于低滲透裂縫性油藏竄流通道的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系；利用模糊數(shù)學(xué)分析法和主客觀組合賦權(quán)法，分別評(píng)價(jià)采油井和注入井是否存在竄流趨勢，明確竄流方向[7-8]，再以存在竄流趨勢注采井為目標(biāo)，根據(jù)連通注采井在各小層發(fā)育砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系、小層滲透率等因素，利用所建方法識(shí)別竄流層位，提高識(shí)別準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)竄流通道的精細(xì)識(shí)別，形成適用于低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別方法，為油田開發(fā)調(diào)整明確方向。

1 低滲透裂縫性油藏竄流通道形成特征

由于儲(chǔ)層條件不同，與中高滲透裂縫不發(fā)育油藏相比，低滲透裂縫性油藏竄流通道形成存在明顯差異。因此，需要結(jié)合低滲透裂縫性油藏儲(chǔ)層發(fā)育特征，明晰該類油藏竄流通道發(fā)育特征、形成主要影響因素及表現(xiàn)特征，為指標(biāo)遴選提供理論基礎(chǔ)。

1.1 竄流通道發(fā)育特征

通過調(diào)研總結(jié)、理論分析及礦場統(tǒng)計(jì)等，低滲透裂縫發(fā)育油藏竄流通道具有以下特征：（1）低滲透油藏儲(chǔ)層膠結(jié)強(qiáng)度普遍較大，顆粒接觸牢固，油層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易出砂；長期注水沖刷對(duì)竄流通道的形成影響較小，在未采取儲(chǔ)層改造措施條件下，竄流通道穩(wěn)定分布，因此地質(zhì)因素是竄流通道形成的主要影響因素。（2）裂縫發(fā)育層段滲透性較好，吸水及產(chǎn)液能力好；基質(zhì)滲透性較差，且存在高啟動(dòng)壓力梯度，該層段吸水及產(chǎn)液能力較差。（3）基質(zhì)滲透率小于10 mD油層，受壓敏效應(yīng)影響明顯，滲透率損失嚴(yán)重，加劇了建立有效驅(qū)替的難度[9-10]，該層段吸水及產(chǎn)液能力進(jìn)一步降低，因此高滲層或裂縫發(fā)育層段易形成竄流通道。（4）通過礦場統(tǒng)計(jì)分析，同一區(qū)塊小層厚度越大，該層物性越好，吸水能力越好，而竄流通道形成的前提條件是注入端有穩(wěn)定的注入量且小層具有穩(wěn)定的吸水量，因此注采井間存在厚注厚采、厚注薄采的砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系有利于形成竄流通道，而薄注厚采、薄注薄采的砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系不利于竄流通道的形成。

1.2 竄流通道形成主要影響因素及表現(xiàn)特征

開發(fā)初期，注入水主要沿著裂縫方向突進(jìn)，部分采油井出現(xiàn)見水早，含水上升速度快的現(xiàn)象，沿裂縫方向采油井出現(xiàn)暴性水淹，形成竄流通道；裂縫不發(fā)育區(qū)域，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，平面上注入水沿著滲流阻力較小的高滲透區(qū)域平緩指進(jìn)，縱向上主要流入高滲層。經(jīng)過長期注水開發(fā)，受啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)影響，滲透率較低的層段吸水能力變小或不吸水，而高滲層水洗程度升高，含油飽和度降低，存水率降低，部分采油井含水率突增，注水無效循環(huán)，形成了竄流通道[11]。

因此，儲(chǔ)層非均質(zhì)性、裂縫發(fā)育程度及連通注采井發(fā)育砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系是低滲透裂縫性油藏竄流通道形成的主要影響因素，主要表現(xiàn)為：注入井注入能力強(qiáng)、視吸水指數(shù)（米視吸水指數(shù)）明顯上升；采出井見水早、含水高、含水上升速度快、產(chǎn)液量增大、采出程度低、采液指數(shù)（米采液指數(shù)）增大。

2 低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別方法

建立低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別模型的具體步驟：①遴選井層評(píng)判指標(biāo)。②構(gòu)建單井竄流趨勢評(píng)判集合。③單井指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。④單井指標(biāo)關(guān)聯(lián)度求解。⑤確定單井評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。⑥單井竄流趨勢綜合評(píng)判。⑦小層竄流通道識(shí)別。

2.1 竄流通道識(shí)別指標(biāo)遴選

針對(duì)注入井主要優(yōu)選能夠反映其非均質(zhì)性及注入能力的指標(biāo)，采出井主要優(yōu)選可代表其非均質(zhì)性、產(chǎn)液能力、開采程度及含水變化的指標(biāo)，小層主要優(yōu)選能夠反映儲(chǔ)層條件、砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系及裂縫發(fā)育規(guī)模的指標(biāo)，結(jié)果見表1。根據(jù)以上分析，優(yōu)選出適合低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別指標(biāo)體系，分為3類9項(xiàng)共13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別體系Table 1 Identification system of channeling channels in low permeability fractured reservoirs

2.2 竄流通道判別指標(biāo)集合的確定

設(shè)定評(píng)價(jià)系統(tǒng)中共有m個(gè)研究對(duì)象，每個(gè)研究對(duì)象包括n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則m個(gè)對(duì)象的原始評(píng)價(jià)指標(biāo)可建立矩陣C：

最優(yōu)指標(biāo)是從所有參評(píng)對(duì)象的同一指標(biāo)中選取最優(yōu)的一個(gè)，即：評(píng)價(jià)系統(tǒng)中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值（若評(píng)價(jià)指標(biāo)取值越大，結(jié)果越有利，則取該指標(biāo)在所有評(píng)價(jià)對(duì)象中的最大值；若評(píng)價(jià)指標(biāo)取值越小，結(jié)果越有利，則取最小值）。建立最優(yōu)評(píng)價(jià)指標(biāo)集C0。

由此，確定最優(yōu)評(píng)價(jià)指標(biāo)集后，可建立矩陣C*：

式中，cij為比較序列的數(shù)值；cj為最優(yōu)序列的數(shù)值；m為評(píng)判對(duì)象個(gè)數(shù)；n為指標(biāo)個(gè)數(shù)，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

由于不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量級(jí)和單位不同，不便于比較，且大數(shù)據(jù)會(huì)減弱小數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)結(jié)果，增大評(píng)判結(jié)果的誤差，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使數(shù)據(jù)具有可比較性，提高評(píng)判結(jié)果的準(zhǔn)確性[17]。標(biāo)準(zhǔn)化處理過程見式（1）。

式中，d ij為各數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；為各評(píng)判指標(biāo)的平均值；cij為標(biāo)準(zhǔn)差。

標(biāo)準(zhǔn)化處理后的評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣可化為：

式中，d j為最優(yōu)序列數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。

2.4 關(guān)聯(lián)系數(shù)的求解

將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的原始指標(biāo)集D i＝(d i1…d in)作為比較序列，將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的最優(yōu)評(píng)價(jià)指標(biāo)集D0＝(d1…d n）作為參考序列，利用式（2）、（3）分別求得第i個(gè)對(duì)象的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)與第j個(gè)最優(yōu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)x ij。

式中，X ij為關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，一般取0.5；Δimin、Δimax分別為比較序列與其對(duì)應(yīng)的參考序列的絕對(duì)差值的最小值和最大差。

關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣X可表示為：

2.5 權(quán)重計(jì)算

為降低主觀賦權(quán)法中人為因素的影響度，同時(shí)修正客觀賦權(quán)法計(jì)算結(jié)果偏差，采用主客觀組合賦權(quán)法計(jì)算權(quán)重[12-16]，使計(jì)算結(jié)果更合理。具體步驟：①分別選用t1（t1≥1）種主觀賦權(quán)法和t2（t2≥1）種客觀賦權(quán)法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，得到主觀權(quán)重向量Y1，…，Y t1和客觀權(quán)重向量Z1，…，Z t2。②將t1個(gè)主觀權(quán)重向量和t2個(gè)客觀權(quán)重向量分別求取其期望并歸一化處理，得到主觀權(quán)重向量V＝(v1,…,v n)T和客觀權(quán)重向量W＝(w1,…,w n)T。③根據(jù)式（4）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的組合權(quán)重向量H＝(h1,…,hn)T。④根據(jù)式（5）求取概率系數(shù)a、b。

式中，t1、t2分別為主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法使用個(gè)數(shù)；a、b分別為主觀權(quán)重向量和客觀權(quán)重向量的概率系數(shù)，a≥0，b≥0。

此次研究主觀賦權(quán)法選用Delphi法和層次分析法[17]，客觀賦權(quán)法選用相關(guān)系數(shù)法和主成分分析法[18]。

2.6 評(píng)判結(jié)果計(jì)算

由評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣X和權(quán)重矩陣H的乘積，得出評(píng)判結(jié)果R：

2.7 小層識(shí)別

基于注入井和采出井竄流趨勢判別結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析各小層內(nèi)連通注采井發(fā)育砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系、井點(diǎn)滲透率、井點(diǎn)地層系數(shù)及裂縫發(fā)育，利用所建立模型精細(xì)識(shí)別各小層竄流通道，明確竄流通道分布特征。

3 實(shí)例分析

長垣外圍朝陽溝油田C76ˉ80井區(qū)開采扶楊油層，天然裂縫較發(fā)育，采用250 m×250 m五點(diǎn)法井網(wǎng)開發(fā)，注采井?dāng)?shù)為29口（注入井13口，采出井26口），區(qū)塊動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量為90.3×104t，空氣滲透率為22.5 mD，孔隙度為18.2%，有效厚度為5.4 m，原油黏度為8.2 mPa·s。截至2020年1月，C76ˉ80井區(qū)采出程度僅為19.93%，綜合含水率為62.5%，綜合遞減率為10.19%，采油速度為0.2%，其中，含水率高于80%的井?dāng)?shù)為8口，高含水率關(guān)井2口，水驅(qū)開發(fā)效果差，注水無效循環(huán)嚴(yán)重。選取C76ˉ80井區(qū)3個(gè)井組為研究對(duì)象，利用所建立方法識(shí)別水驅(qū)竄流通道，并綜合利用示蹤劑法、吸水剖面法、產(chǎn)液剖面法驗(yàn)證所建方法的準(zhǔn)確性。所選井組包括注入井3口，采出井8口，開采FI3、FI4、FI5小層。以注入井為例進(jìn)行計(jì)算（見表2）。

表2 所選注入井動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Static and dynamic data statistics of selected injection wells

利用式（1）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到矩陣：

利用式（2）、（3）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

根據(jù)式（4）、（5），分別計(jì)算得到注入井和采出井各指標(biāo)的權(quán)重（見表3、4）。

表3 注入井指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 3 Calculation r esult of index weight of injection well

表4 采出井指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 4 Calculation result of production well index weight

經(jīng)過分析礦場實(shí)際生產(chǎn)情況，分別制定注入井和采出井竄流通道評(píng)判界限（見表5），判別存在竄流趨勢的注采井。

表5 注采井竄流趨勢判別界限Table 5 Identification limit of cr ossflow tr end in injection-production wells

根據(jù)單井竄流趨勢判別結(jié)果，以存在竄流趨勢注采井為目標(biāo)，統(tǒng)計(jì)各小層連通注采井發(fā)育砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系，單井在各小層滲透率、地層系數(shù)及裂縫發(fā)育等數(shù)據(jù)，利用所建立模型對(duì)小層竄流通道進(jìn)行精細(xì)識(shí)別。小層指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表6。為了便于計(jì)算，對(duì)4種連通注采井發(fā)育砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行賦值，將厚注厚采、厚注薄采、薄注厚采及薄注薄采分別賦值為1、2、3和4。

表6 小層指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 6 The r esult of the weight calculation of the sub-layer Index

根據(jù)礦場實(shí)際情況，分別制定注入井和采出井小層竄流通道評(píng)判界限（見表7），判別小層竄流通道分布。

表7 小層竄流趨勢判別界限Table 7 Boundary of crossflow trend in small layer

利用示蹤劑法測定注采井間竄流通道（見表8），基于單井含水率數(shù)據(jù)，綜合利用吸水剖面法、產(chǎn)液剖面法測定小層竄流通道（見表9）。將測定結(jié)果與所建立方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證所建方法的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，在注采井竄流通道識(shí)別方面（見表8），所建方法識(shí)別出存在竄流趨勢注入井和采出井分別為2口、5口，竄流方向共6個(gè)，識(shí)別結(jié)果與示蹤劑測定結(jié)果一致，證明所建方法在注采井間竄流通道識(shí)別方面具有較高的準(zhǔn)確性；在小層竄流通道識(shí)別方面（見表9），所建方法共識(shí)別出竄流通道9條，其中強(qiáng)竄流通道4條，弱竄流通道5條，礦場測定結(jié)果共識(shí)別竄流通道10條，其中強(qiáng)竄流通道4條，弱竄流通道6條。對(duì)比得出，9條竄流通道判別結(jié)果一致，1條竄流通道判別不一致。分析其原因，由于C76井區(qū)于2019年對(duì)采出井C76-O3實(shí)施壓裂措施，目的層為FI5小層，因施工規(guī)模未按計(jì)劃實(shí)施，導(dǎo)致上方FI4小層被壓穿，注入井C76-CW2與采出井C76-O3井間在FI4小層發(fā)育竄流通道。結(jié)果證明了本文所建方法識(shí)別結(jié)果與礦場實(shí)際情況基本一致。

表8 注采井間竄流通道判別結(jié)果Table 8 Distinguishing result of channeling channel between injection and pr oduction wells

表9 小層竄流通道判別結(jié)果Table 9 Discrimination result of channeling channel in small layer

4 結(jié) 論

（1）深化了對(duì)低滲透裂縫性油藏竄流通道發(fā)育特征、表現(xiàn)特征的認(rèn)識(shí)，揭示了竄流通道形成主要影響因素。分別遴選了井層評(píng)價(jià)指標(biāo)，考慮了單井小層滲透率、地層系數(shù)等因素，并且首次引入了砂體對(duì)應(yīng)關(guān)系，使評(píng)價(jià)體系更符合礦場實(shí)際。

（2）利用模糊數(shù)學(xué)分析法和主客觀組合賦權(quán)法，建立低滲透裂縫性油藏竄流通道識(shí)別模型，降低了主觀賦權(quán)法中人為因素的影響度，修正客觀賦權(quán)法計(jì)算結(jié)果偏差，彌補(bǔ)了已有方法的不足。

（3）建立了低滲透裂縫性油藏水驅(qū)竄流通道精細(xì)識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了小層級(jí)竄流通道的精準(zhǔn)識(shí)別。通過礦場驗(yàn)證，證明了該方法具有較好的準(zhǔn)確性、可靠性及適用性，可為改善低滲透裂縫性油藏開發(fā)效果提供技術(shù)保障。