一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法与流程

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一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法与流程
本发明涉及一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法,属于油气田开发过程中动态参数监测
技术领域

背景技术
:油气储层由于在形成过程中受沉积环境、成岩作用和构造作用的影响,其空间分布与内部属性(如孔隙度、渗透率和孔隙机构等)都存在非均质性,它是影响地下油气水运动及油气采收率的重要因素。且经过多年的注水开发,由于注入水的长期冲蚀,导致细微颗粒运移及地层出砂,在注入井和采油井之间形成水流窜流通道,加剧了地层的非均质性。窜流通道形成以后,注入水容易沿着窜流通道突进发生窜流现象,中低渗透层却吸水很少,纵向波及系数难以提高,注入水在地层中低效无效循环,严重影响水驱开发效果和油田开发整体效益。对于聚合物驱开发的油藏也存在相同的窜流问题,导致个别油井过早见聚,产出液中聚合物质量浓度高,既影响了聚合物驱的开发效果又增加了产出液的处理难度。掌握储层中窜流通道的发育情况是制定调剖、堵水等稳油控水措施方案的重要依据。现有的窜流通道判识方法,主要分生产动态监测、试井识别、示踪剂监测、测井资料识别等几类,这些方法都需要大量的测试资料,获取周期长、成本高,影响油田生产,而且只能对一个时间点进行判识,不能对后期发展趋势进行预警。技术实现要素:针对上述问题,本发明的目的是提供一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法,该方法既可以对现阶段窜流通道的发育位置及程度进行判识,也可以对后期窜流通道的发育情况进行预测,为聚合物驱油田开发过程中的优化和调整提供理论指导,从而改善和提高聚合物驱油效率,最大限度地提高动用储量。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法,其特征在于,包括以下步骤:1)寻找警源基于目标油田的动静态资料和监测资料,统计分析油井、注聚井和井组的各项参数值,寻找储层中形成窜流通道的影响因素和具体表现特征;2)分析警兆针对所述步骤1)中统计出的窜流通道的影响因素和具体表现特征的各参数,应用灰色关联分析方法确定影响聚合物驱窜流的主控因素,由主控因素组成聚合物驱窜流预警指标体系;3)判识警度利用模糊综合评判模型建立聚窜预警评价模型;4)预测警度步骤2)中确定的聚合物驱窜流预警指标体系由静态指标和动态指标两部分组成,其中,动态指标会随着生产过程发生变化,因此通过对动态指标进行预测,从而对后期窜流通道的发展趋势进行预测。所述步骤1)中的形成窜流通道的影响因素和具体表现特征即为目标油田的聚合物驱区域内储层静态参数和生产动态特征参数,其包括:渗透率级差、累积注入量、累积产液量、无因次见聚时间、产聚浓度、产聚浓度变化率、采液指数变化率、视吸水指数变化率、注采连通性、聚合物驱窜流强度因子;其中,视吸水指数变化率是指初期视吸水指数与目前视吸水指数的比值;聚合物驱窜流强度因子用于表征聚合物驱窜流的强弱,符号采用m表示,其计算公式如下:m=qp×vp×ω(1)式中:qp为无因次产聚量,等于油井产聚量除以劈分注聚量;vp为聚合物突破速度,等于井距除以见聚时间;ω为见效因子,当见聚时间早于见效时间时,ω=见效时间/(见效时间-见聚时间),当见聚时间等于见效时间时,ω=1,当见聚时间晚于见效时间时,ω=(见聚时间-见效时间)/见聚时间。所述步骤2)中建立聚合物驱窜流预警指标体系的具体过程如下:①将步骤1)计算出的聚合物驱窜流强度因子作为参考序列;②将步骤1)中其余的动静态参数作为比较序列;③采用灰色关联分析方法计算比较序列与参考序列的关联度,关联度越大,说明比较序列与参考序列变化的态势越一致,在此基础上对关联度做归一化处理,比较序列与参考序列的关联度为0.7以上则可作为主控因素,形成聚合物驱窜流预警指标体系。所述步骤3)中建立聚窜预警评价模型的具体过程如下:①根据目标油田的相关参数建立不同基础渗透率的典型数值模拟模型;②应用建立的典型数值模拟模型,分别模拟在不同注入聚合物驱溶液体积条件下,聚合物驱的含水率下降幅度在不同渗透率级差下的变化趋势,得到步骤2)确定的聚合物驱窜流预警指标体系中各个主控因素的界限值:根据典型数值模拟模型中,渗透率级差和聚合物驱的含水率下降幅度的变化趋势,以渗透率级差为横轴,含水率下降幅度为纵轴,建立不同渗透率级差下的聚合物驱的含水率下降幅度变化曲线,定义聚合物驱的含水率下降幅度开始下降时对应的渗透率级差为聚窜观察的界限,当含水率下降幅度超过1.2%时对应的渗透率级差为聚窜发育的界限;根据不同聚窜程度的界限定义,得到在不同注入聚合物驱溶液体积条件下的各个主控因素的界限值;③针对聚合物驱窜流预警指标体系中各主控因素参数值应用控制变量法,即单一主控因素参数值按照+10%和-10%改变,应用式(1)计算对应的窜流因子,不同主控因素对聚合物窜流的影响程度不同,通过敏感性分析和归一化处理得出各指标的权重用符号ai表示:式中:|δmi|为单一指标参数值改变+10%和-10%后,对应的窜流因子变化的绝对值;n为聚合物驱窜流预警指标体系中主控因素个数;i为聚合物驱窜流预警指标体系的任一主控因素;④最后将确定的聚合物驱窜流预警体系中的各主控因素的界限值和权重代入模糊综合评判模型中,建立聚窜预警评价模型,进而能够对各井的聚窜发育、聚窜观察、无聚窜的情况分别进行判断,在井位图上绘制聚窜判识结果图,该结果图能直观看出井位图上聚窜的分布。所述步骤④中建立聚窜预警评价模型的具体计算过程如下:i)确定评语集,在聚窜预警模型中一般将评语集定为聚窜发育、聚窜观察和无聚窜三个级别,评语集记为:v={v1,v2,v3}(3)式中:v为评语集;v1代表油井处于聚窜发育状态;v2代表油井处于聚窜观察状态;v3代表油井未发生聚窜;ii)确定影响评语集的因素集,即步骤2)中确定的聚合物驱窜流预警指标体系,因素集记为:u={u1,u2,…,un}(4)式中:u代表聚合物驱窜流预警指标体系;u1,u2,…,un一一对应聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素;n为主控因素个数;iii)根据步骤②确定的聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素的界限值,并通过归一法处理后,得到评价矩阵:式中,ri=(ri1,ri2,ri3)为任一主控因素对应的评价矩阵;i为任一主控因素,i=1,2,……,n;iv)根据步骤③确定的聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素的权重,建立权重集,权重集记为:a={a1,a2,…,an}(6)式中:a代表权重集;ai为任一指标的权重,i=1,2,……,n;v)应用模糊变换的合成运算,得到综合评判结果:b=a×r={b1,b2,b3}(7)式中:b为综合评判结果;b1对应为评语集中v1的评价结果;b2对应为评语集中的v2的评价结果;b3对应为评语集中v3的评价结果;在综合评判结果中,b1、b2或b3哪个数值大,则油井处于评语集中对应的聚窜状态下,从而对聚窜的情况作出判定。所述步骤4)中对后期窜流通道的发展趋势进行预测的具体过程如下:①首先选取数值模拟方法、支持向量机方法和灰色预测方法中的一种或多种相结合,对步骤2)中聚合物驱窜流预警指标体系中的动态指标t+n时间点的数值进行预测;②将预测得到的数值代入步骤3)建立的聚窜预警评价模型中,得到t+n时间点的聚窜发育情况,在井位图上绘制聚窜预测结果图,该结果图能直观看出聚窜的发育情况。本发明采用以上技术方案,其具有如下优点:本发明的预警方法能对聚合物驱过程中的窜流情况进行实时监控,并对后期聚窜发育趋势进行预测,该方法的操作性强,预测精度高,计算结果准确可靠,可为聚合物驱开发阶段优化调整措施的实施提供理论指导。附图说明图1是本发明的整体流程示意图;图2是j油田聚合物驱区域井位分布图;图3是不同渗透率级差下的聚合物驱的含水率下降幅度变化曲线;图4是j油田注聚4年后聚窜判识结果;图5是j油田注聚5年半后聚窜预警结果;图6是j油田注聚5年半后聚窜实际判识结果。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明提供了一种监测聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法,其包括以下步骤:1)寻找警源基于目标油田的动静态资料和监测资料,统计分析油井、注聚井和井组的各项参数值,寻找储层中形成窜流通道的影响因素和具体表现特征。得到目标油田的聚合物驱区域内储层静态参数和生产动态特征参数,其包括:渗透率级差、累积注入量、累积产液量、无因次见聚时间、产聚浓度、产聚浓度变化率、采液指数变化率、视吸水指数变化率、注采连通性、聚合物驱窜流强度因子。其中,视吸水指数变化率是指初期视吸水指数与目前视吸水指数的比值。聚合物驱窜流强度因子用于表征聚合物驱窜流的强弱,符号采用m表示,其计算公式如下:m=qp×vp×ω(1)式中:qp为无因次产聚量,等于油井产聚量除以劈分注聚量;vp为聚合物突破速度,等于井距除以见聚时间;ω为见效因子,当见聚时间早于见效时间时,ω=见效时间/(见效时间-见聚时间),当见聚时间等于见效时间时,ω=1,当见聚时间晚于见效时间时,ω=(见聚时间-见效时间)/见聚时间。2)分析警兆针对所述步骤1)中统计出的窜流通道的影响因素和具体表现特征的各参数,应用灰色关联分析方法确定影响聚合物驱窜流的主控因素,由主控因素组成聚合物驱窜流预警指标体系。建立聚合物驱窜流预警指标体系的具体过程如下:①将步骤1)计算出的聚合物驱窜流强度因子作为参考序列;②将步骤1)中其余的动静态参数作为比较序列;③采用灰色关联分析方法计算比较序列与参考序列的关联度,关联度越大,说明比较序列与参考序列变化的态势越一致,在此基础上对关联度做归一化处理,一般认为比较序列与参考序列的关联度为0.7以上则可作为主控因素,根据实际情况也可以做相应调整,形成聚合物驱窜流预警指标体系。3)判识警度利用模糊综合评判模型建立聚窜预警评价模型,可根据聚窜预警评价模型定量评价聚合物驱过程中已经形成的窜流通道,具体过程如下:①根据目标油田的相关参数建立典型数值模拟模型。一般来说,对于一个实际油田,渗透率分布范围比较广,在不同渗透率范围内,判断窜流通道的标准不一样,因此可以根据不同的渗透率范围,建立不同基础渗透率的典型数值模拟模型;②应用建立的典型数值模拟模型,分别模拟在不同注入聚合物驱溶液体积条件下,聚合物驱的含水率下降幅度在不同渗透率级差下的变化趋势,得到步骤2)中各个主控因素的界限值:根据典型数值模拟模型中,渗透率级差和聚合物驱的含水率下降幅度的变化趋势,以渗透率级差为横轴,含水率下降幅度为纵轴,建立不同渗透率级差下的聚合物驱的含水率下降幅度变化曲线,定义聚合物驱的含水率下降幅度开始下降时对应的渗透率级差为聚窜观察的界限,含水率下降幅度快速下降(下降速度超过1.2%)时对应的渗透率级差为聚窜发育的界限;根据不同聚窜程度的界限定义,得到在不同注入聚合物驱溶液体积条件下对应步骤2)中聚合物驱窜流预警指标体系中各主控因素的界限值;③针对聚合物驱窜流预警指标体系中各主控因素的参数值应用控制变量法,即单一主控因素参数值按照+10%和-10%改变,应用式(1)计算对应的窜流因子,不同主控因素对聚合物窜流的影响程度不同,通过敏感性分析和归一化处理得出各指标的权重用符号ai表示:式中:|δmi|为单一指标参数值改变+10%和-10%后,对应的窜流因子变化的绝对值;n为聚合物驱窜流预警指标体系中主控因素个数;i为聚合物驱窜流预警指标体系的任一主控因素;④最后将确定的聚合物驱窜流预警体系中的各主控因素的界限值和各主控因素的权重代入模糊综合评判模型中,建立聚窜预警评价模型,进而能够对各井的聚窜发育、聚窜观察、无聚窜的情况分别进行判断,在井位图上绘制聚窜判识结果图,该结果图能直观看出井位图上聚窜的分布,具体计算步骤如下:首先,确定评语集,在聚窜预警模型中一般将评语集定为聚窜发育、聚窜观察和无聚窜三个级别,评语集可记为:v={v1,v2,v3}(3)式中:v为评语集;v1代表油井处于聚窜发育状态;v2代表油井处于聚窜观察状态;v3代表油井未发生聚窜;其次,确定影响评语集的因素集,即步骤2)中确定的聚合物驱窜流预警指标体系,因素集可记为:u={u1,u2,…,un}(4)式中;u代表聚合物驱窜流预警指标体系;u1,u2,…,un一一对应聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素;n为主控因素个数;根据步骤②确定的聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素的界限值,并通过归一法处理后,得到评价矩阵:式中,ri=(ri1,ri2,ri3)为任一主控因素对应的评价矩阵;i为任一主控因素,i=1,2,……,n;根据步骤③确定的聚合物驱窜流预警指标体系中的各主控因素的权重,建立权重集,权重集可记为:a={a1,a2,…,an}(6)式中,a代表权重集;ai为任一主控因素的权重,i=1,2,……,n;最后,应用模糊变换的合成运算,可以得到综合评判结果:b=a×r={b1,b2,b3}(7)式中:b为综合评判结果;b1对应为评语集中v1的评价结果;b2对应为评语集中的v2的评价结果;b3对应为评语集中v3的评价结果;在综合评判结果中,b1、b2或b3哪个数值大,则油井处于评语集中对应的聚窜状态下,从而对聚窜的情况作出判定。4)预测警度步骤2)中确定的聚合物驱窜流预警指标体系由静态指标和动态指标两部分组成,其中,动态指标会随着生产过程发生变化,因此通过对动态指标进行预测,从而对后期窜流通道的发展趋势进行预测,具体过程如下:①首先选取数值模拟方法、支持向量机方法和灰色预测方法中的一种或多种相结合,对聚合物驱窜流预警指标体系中的动态指标t+n时间点的数值进行预测;②将预测得到的数值代入步骤3)建立的聚窜预警评价模型中,得到t+n时间点的聚窜发育情况,在井位图上绘制聚窜预测结果图,该结果图能直观看出聚窜的发育情况。实施例:以渤海j油田聚合物驱注采井间窜流通道发育的预警方法为例,j油田的注聚区域的井位图(如图2所示),区域内共28口井,其中8口注聚井,20口采油井。具体步骤如下所示:1)统计注聚区域储层的静态参数和实施4年注聚后的生产动态特征参数,计算油井的窜流强度因子,分析窜流强度因子与储层静态参数和各项生产动态特征参数的关系,由于静态参数和生产动态特征参数较多,下面仅展示部分分析结果。表1j油田部分注聚井生产动态特征参数统计结果注聚井累积注入量(万方)视吸水指数变化率(小数)j9154.190.58j7221.450.31j592.640.75j3154.820.52j1206.220.42在储层性质不发生变化的情况下,注聚井的吸水指数变化平稳,窜流通道形成后,日注水量不变时井底压力下降,视吸水指数增加。通过对比目前视吸水指数相对初期视吸水指数的变化来跟踪聚窜发生的可能性,聚窜后,视吸水指数变化率小于1,其值越小说明窜流越厉害。从表1统计的结果可以看出,累积注入量越大的井,视吸水指数变化率越小,说明水驱倍数高的地方,冲刷越严重,也越容易形成窜流通道,吸水能力增加。表2为注聚初期和注聚4年后部分井组的存水率和连通率的统计结果。表2j油田部分井组生产动态特征参数统计结果井组初期存水率4年后存水率初期连通率4年后连通率j10.680.570.580.76j30.770.620.520.68j50.850.710.750.79j70.530.460.630.68j90.790.720.610.67从表2的统计结果可以看出,经过4年注聚,窜流通道形成后,由于大量注入水的直接产出,导致地层存水率降低,同时窜流通道将油水井直接连通起来,注采关联性非常强,注采连通性非常明显,具有明显的窜流特征。表3为j油田部分生产井的生产动态特征参数统计结果。表3j油田部分生产井的生产动态特征参数统计结果井号窜流强度因子含水率(%)当前产聚浓度(mg/l)j81.4970.55221.8j101.0065.95232.8j60.8966.99180.3j40.4246.22103.4j121.6682.51602.4j141.7886.72600.4j191.8182.43498.4j242.8372.81484.7j270.2365.89169.6j160.8774.99203.8j232.3370.94551.8j181.5682.14277.0j220.5250.78202.3j261.1456.44516.7j280.4669.05123.0j20.8140.82247.5j210.6883.02384.1j250.1320.48132.6从表3的统计结果可以看出,聚合物驱窜流强度因子较高的井的含水率和产聚浓度都较高,具有明显的窜流特征,说明聚合物驱窜流因子可以作为表征聚窜情况的重要参数。2)利用灰色关联分析法对储层静态参数和动态生产指标与窜流强度因子的关联度进行计算,得出与窜流强度因子比较密切的指标为渗透率级差、累积注入量、累积产液量、无因次见聚时间、产聚浓度、采液指数变化率、视吸水指数变化率、产聚浓度变化率和注采连通性。3)通过对j油田渗透率资料的统计分析,将渗透率分为250×10-3μm2、500×10-3μm2、1000×10-3μm2三个级别。建立了基础渗透率为250×10-3μm2、500×10-3μm2、1000×10-3μm2的典型数值模拟模型,分别模拟渗透率级差在1、2、5、8、10、12、15条件下的聚窜情况,得到在不同渗透率级差下聚合物驱的含水率下降幅度(如图3所示)。从图3中可以看出,在同一级差下,随着基础渗透率的升高,聚合物的降水幅度不断下降;对于同一基础渗透率,随着级差的增大,聚合物的降水幅度先上升后下降。根据含水下降幅度,对聚窜界限进行了标定,含水率下降幅度开始下降的级差为聚窜观测区,含水率下降幅度快速下降的级差为聚窜严重区,具体各指标的界限见表4。表4不同级差模型的窜流指标界限标定在典型数值模拟模型的基础上,通过控制变量法研究了聚窜指标的权重。在单一指标值变化情况下,即按照+10%和-10%改变各参数的值,计算窜流强度因子的变化量,得出不同指标对聚窜的影响程度,从而得出各指标的权重见表5。表5聚窜评价指标的权重序号指标权重1渗透率级差0.192累积注入量0.083累积产液量0.084产聚浓度0.065视吸水指数变化率0.156无因次见聚时间0.147产液指数变化率0.058产聚浓度变化率0.179注采连通性0.08应用模糊综合评判方法建立聚窜判识模型,对区域内的各个井的窜流情况进行判识,判识结果如图4所示。4)将灰色预测模型和支持向量机模型预测得到的动态生产指标进行算术平均,确定各项评价指标在注聚5年半后的数值,将得到的各项评价指标预测值代入聚窜判识模型,从而预测得到5年半后的聚窜发育情况,预测结果如图5所示。将5年半后各项评价指标的实际值代入聚窜判识模型,计算得到5年半后的聚窜实际发育情况,计算结果见图6所示。由图4与图5对比发现,随着注聚时间的延长,窜流区域有所扩大,聚窜发育区的井由6口增加到8口聚窜观察区的井由4口增加到11口。由图5与图6图对比发现,预警与实际结果不同的总共有4口井,全区有28口生产井,预测精度为86%。本发明仅以上述实施例进行说明,各个步骤及各参数的选取方法都是可以有所变化的,在本发明技术方案的基础上,凡根据本发明原理对个别步骤或个别参数取值进行的改进和等同变换,均不应排除在本发明的保护范围之外。当前第1页12
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