海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法

摘要

本发明涉及一种海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，包括：1)建立适用于薄互层砂岩油田的小层动态注采连通程度评价流程；2)定量评价薄互层砂岩油田的纵向非均质严重程度；3)建立薄互层砂岩油田的层间干扰系数定量预测图版，准确预测目标井的不同含水阶段的层间干扰变化规律；4)建立适用于薄互层砂岩油田的定向井产能公式；5)针对新区开发井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优选层系划分方案，并预测产能及开发效果；6)针对老区加密井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优化射孔方案，并预测产能及开发效果。本发明可有效指导海上薄互层砂岩油田开发层系划分和射孔方法设计等关键工作，且不确定性较小。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，具体是关于一种海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法。

背景技术

海上薄互层砂岩油田分布范围广，储量占比大，是国内未来产量接替的主要组成部分，但由于受到开发成本和经济性的限制，此类油田在开发前期多采用定向井大段合采的开发方式。薄互层砂岩油田的储层特征不同于常规多层砂岩油田，其同一油组内部小层层数多、有效厚度薄、砂体展布范围小，各小层的注采连通程度不同，同时，纵向跨度大，小层物性及流体的差异大，诸多因素均导致薄互层砂岩油田实际生产过程中的层间干扰现象非常严重，因此，开发层系划分、射孔方案设计等工作尤为关键。而目前传统方法大多针对常规砂岩油田展开，考虑因素单一，研究尺度大，并不适用于薄互层砂岩油田开发，开发层系划分、射孔方案设计等工作缺乏有效理论依据和技术支持，导致海上薄互层砂岩油田初期开发和后期调整的不确定性较大，这一问题始终制约着海上薄互层砂岩油田的生产管理水平。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，可有效指导海上薄互层砂岩油田开发层系划分和射孔方法设计等关键工作，且不确定性较小。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)针对薄互层砂岩油田的储层发育特征及开发特点，采用动静态资料相结合的方法，建立适用于薄互层砂岩油田的小层动态注采连通程度评价流程；

2)全面考虑薄互层砂岩油田的储层物性、流体性质以及注采连通状况，并引入各小层的流动能力和流动能力级差，定量评价薄互层砂岩油田的纵向非均质严重程度；

3)基于典型油田的生产数据统计，建立薄互层砂岩油田的层间干扰系数定量预测图版，准确预测目标井的不同含水阶段的层间干扰变化规律；

4)针对薄互层砂岩油田储层发育特征，同时引入干扰系数和流动能力两项参数修正传统定向井产能公式，建立适用于薄互层砂岩油田的定向井产能公式；

5)针对新区开发井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优选层系划分方案，并预测产能及开发效果；

6)针对老区加密井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优化射孔方案，并预测产能及开发效果。

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，在所述步骤1)中，首先通过公式(1)计算各小层动态注采连通率，然后通过所述各小层动态注采连通率评价薄互层砂岩油田的小层的注采连通状况：

式中，T

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，在所述步骤2)中，通过公式(2)获取各小层的流动能力为：

式中，F

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，在所述步骤2)中，通过公式(3)获取各小层的流动能力级差为：

式中，R为流动能力级差；F

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，在所述步骤4)中，适用于薄互层砂岩油田的定向井产能公式为：

式中：Q为合采产量；K

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，所述步骤5)包括如下子步骤：

5.1)根据步骤2)中目标井区小层流动能力级差的评价结果初步判断层系划分必要性，对于流动能力级差小于5.0的小层划分同一层系合采开发，直接执行步骤5.4)；对于流动能力级差大于5.0的小层，在经济性及工艺条件允许的情况下建议分层系开发，需执行步骤5.2)；

5.2)根据现场实际情况，将小层按照各自的流动能力进行等级划分，注意同一等级的小层流动级差需控制在5.0以内；

5.3)设计不同等级小层的组合方案，注意同一组合内的小层流动级差需控制在5.0以内，利用修正后的定向井产能公式预测各方案产能情况；

5.4)综合考虑经济性和工艺水平，确定最优的层系组合方案。

所述的海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，优选地，所述步骤6)包括如下子步骤：

根据步骤2)中目标井区小层流动能力级差的评价结果初步判断层系划分必要性：对于流动能力级差小于5.0的小层可划分同一层系合采开发，主要针对水淹程度设计不同射孔方案，具体步骤如下：

6.1)将小层按照各自的水淹程度进行等级划分；

6.2)设计不同水淹等级小层的射孔方案，预测按照厚度加权预测各方案的初始含水率；

6.3)利用修正后的定向井产能公式(4)预测各射孔方案的产能变化规律，根据各方案的初始含水率对产能曲线进行截断处理，确定各方案的实际产能曲线；

6.4)对比各方案产能情况，综合考虑经济性和工艺水平，确定最优射孔方案；

对于流动能力级差大于5.0的小层，需兼顾小层的流动能力差异和水淹程度差异来设计合理射孔方案，具体步骤如下：

6.5)根据现场实际情况，将小层按照各自的流动能力进行等级划分，注意同一等级的小层流动级差需控制在5.0以内；

6.6)设计不同等级小层的组合方案，注意同一组合内的小层流动级差需控制在5.0以内；

6.7)对同一组合内的小层按照各自的水淹程度进行等级划分，在同一组合内设计不同水淹程度小层的射孔方案，预测按照厚度加权预测各方案的初始含水率；

6.8)利用修正后的定向井产能公式(4)预测各射孔方案的产能变化规律，根据各方案的初始含水率对产能曲线进行截断处理，确定各方案的实际产能曲线；

6.9)对比各方案产能情况，综合考虑经济性和工艺水平，确定最优射孔方案。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明通过在蓬莱19-3油田一区的现场生产中的应用，已优化蓬莱19-3油田薄互层一口加密井的射孔方案，该井相比优化前产量提高约30m3/d，含水下降约15％，累产油增加2.0万方。

同时，海上薄互层砂岩油田分布范围广，储量占比大，是国内未来产量接替的主要组成部分，本发明为未来海上薄互层砂岩油田的储量高效开发提供了有力的技术支持，应用前景广阔。

附图说明

图1为薄互层砂岩油田小层动态注采连通状况分析流程图；

图2为薄互层砂岩油田层间干扰系数定量预测图版图；

图3为A-01井区干扰系数预测结果；

图4为A-01井区产能预测结果；

图5为薄互层砂岩油田新区开发井层系划分方案优化流程图；

图6为薄互层砂岩油田老区加密井射孔方案优化流程图；

图7为A-01井区不同射孔方案产能曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

下面结合典型井实例(A-01)对本发明进行详细的描述。

本发明提供一种海上薄互层砂岩油田层系划分及射孔方案优化方法，包括如下步骤：

1)针对薄互层砂岩油田的储层发育特征及开发特点，采用动静态资料相结合的方法，建立适用于薄互层砂岩油田的小层动态注采连通程度评价流程；

根据储层发育状况，利用小层的水淹程度、MDT测压资料、PLT测试资料及生产动态数据，按照图1流程分析A-01井区的小层动态连通状况。

首先通过公式(1)计算各小层动态注采连通率，然后通过各小层动态注采连通率评价薄互层砂岩油田的各小层的注采连通状况：

式中，T

表1 A-01井区动态注采连通率表

2)全面考虑薄互层砂岩油田的储层物性、流体性质以及注采连通状况，并引入各小层的流动能力和流动能力级差的关键参数，定量评价薄互层砂岩油田的纵向非均质严重程度；

不同小层的流动能力不同，流动能力强的优势层，流动阻力小，压降小，易形成高压系统，进而抑制流动能力弱的非优势层的产液贡献率和储量动用程度。同时，由于受到小层之间不同流动能力和产液速度的影响，流动能力强、产液贡献大的优势层位含水上升更快，反之，非优势层位的含水上升则更慢，含水上升速度的差异又加剧了小层之间的流动能力差异，最直观的表现即为随着含水上升非优势层的产量贡献率及储量动用情况越来越差，即层间干扰作用越来越严重。因此，层间干扰作用规律应与小层间的绝对流动能力差异，如小层的渗透率、有效厚度、流体黏度及注采连通程度，以及小层间的相对流动能力差异，如含水阶段、油水相渗有关。

然而，薄互层砂岩油田的储层特征不同于常规多层砂岩油田，其同一油组内部小层层数多、有效厚度薄、砂体展布范围小，各小层的注采连通程度不同，同时，纵向跨度大，小层物性及流体的差异大，诸多因素均导致薄互层砂岩油田实际生产过程中的层间干扰现象非常严重。

为了更加全面的考虑上述诸多因素对层间干扰现象的影响，首次，引入流动能力的概念，根据式(2)可计算各小层的流动能力，该参数综合考虑了小层的渗透率、有效厚度、流体黏度及注采连通程度，更全面地描述了小层之间的差异性，能够更为准确地评价薄互层油藏的层间非均质状况。

根据A-01井区的动静态资料，通过公式(2)获取各小层的流动能力为：

式中，F

表2 A-01井区流动能力表

为了更加全面地描述薄层之间的流动能力差异，根据式(3)计算纵向各小层的流动能力级差，作为衡量储层绝对流动能力强弱和薄层间绝对流动能力差异程度的主要指标。

根据表2计算结果，通过公式(3)获取A-01井区流动能力级差为：

式中，R为流动能力级差；F

3)基于典型油田大量的生产数据统计，建立薄互层砂岩油田的层间干扰系数定量预测图版，如图2所示，准确预测目标井的不同含水阶段的层间干扰变化规律；

统计实际油田50余口典型井的生产动态资料，通过相关性分析确定不同流动能力级差下层间干扰系数随含水率的变化规律，采用多元拟合的方法建立薄互层砂岩油田层间干扰系数定量预测图版。根据目标井区各小层流动能力级差情况，利用该图版可准确预测目标井的层间干扰系数随含水率的变化规律。

根据步骤2)中的A-01井区流动能力级差情况，借助层间干扰系数定量预测图版(图2)预测A-01井的层间干扰系数随含水率的变化规律，结果见图3。

4)针对薄互层砂岩油田储层发育特征，同时引入干扰系数和流动能力两项参数修正传统定向井产能公式，建立适用于薄互层砂岩油田的定向井产能公式，大幅度提高产能预测精度；其中，适用于薄互层砂岩油田的定向井产能公式为：

式中：Q为合采产量；K

将从图3中获取的干扰系数的结果代入公式(4)，计算A-01井产能随含水率的变化情况，计算结果见图4。

5)针对新区开发井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优选层系划分方案，并预测产能及开发效果；具体包括如下步骤

5.1)根据步骤2)中目标井区小层流动能力级差的评价结果初步判断层系划分必要性，对于流动能力级差小于5.0的小层划分同一层系合采开发，直接执行步骤5.4)；对于流动能力级差大于5.0的小层，在经济性及工艺条件允许的情况下建议分层系开发，需执行步骤5.2)；

5.2)根据现场实际情况，将小层按照各自的流动能力进行等级划分，注意同一等级的小层流动级差需控制在5.0以内；

5.3)设计不同等级小层的组合方案，注意同一组合内的小层流动级差需控制在5.0以内，利用修正后的定向井产能公式预测各方案产能情况；

5.4)综合考虑经济性和工艺水平，确定最优的层系组合方案。

步骤5)主要针对新区开发井的层系划分方案设计工作展开。对于新区开发井而言，各层水淹程度相对较弱，划分开发层系时主要考虑各小层的渗透率、有效厚度、流体黏度及注采连通程度的差异。具体操作流程见图5。

6)针对老区加密井实际情况，利用修正后的定向井产能公式优化射孔方案，并预测产能及开发效果。具体分为两种情况：

根据步骤2)中目标井区小层流动能力级差的评价结果初步判断层系划分必要性：对于流动能力级差小于5.0的小层可划分同一层系合采开发，主要针对水淹程度设计不同射孔方案，具体步骤如下：

6.1)将小层按照各自的水淹程度进行等级划分；

6.2)设计不同水淹等级小层的射孔方案，预测按照厚度加权预测各方案的初始含水率；

6.3)利用修正后的定向井产能公式(4)预测各射孔方案的产能变化规律，根据各方案的初始含水率对产能曲线进行截断处理，确定各方案的实际产能曲线；

6.4)对比各方案产能情况，综合考虑经济性和工艺水平，确定最优射孔方案。

对于流动能力级差大于5.0的小层，需兼顾小层的流动能力差异和水淹程度差异来设计合理射孔方案，具体步骤如下：

6.5)根据现场实际情况，将小层按照各自的流动能力进行等级划分，注意同一等级的小层流动级差需控制在5.0以内；

6.6)设计不同等级小层的组合方案，注意同一组合内的小层流动级差需控制在5.0以内；

6.7)对同一组合内的小层按照各自的水淹程度进行等级划分，在同一组合内设计不同水淹程度小层的射孔方案，预测按照厚度加权预测各方案的初始含水率；

6.8)利用修正后的定向井产能公式(4)预测各射孔方案的产能变化规律，根据各方案的初始含水率对产能曲线进行截断处理，确定各方案的实际产能曲线；

6.9)对比各方案产能情况，综合考虑经济性和工艺水平，确定最优射孔方案。

步骤6)主要针对老区加密井的射孔方案设计工作展开。对于老区的加密井而言，长期开采导致各小层已发生不同程度的水淹，因此，射孔优化时在考虑小层流动能力差异的同时还需重点考虑小层水淹程度的差异状况。具体操作流程见图6。

由于A-01井为老区的一口加密井，因此，射孔优化时在考虑小层流动能力差异的同时还需重点考虑小层水淹程度的差异状况。

①根据步骤2)中目标井区小层流动能力级差的评价结果初步判断A-01井区的各小层流动能力级差小于5.0，纵向非均质性较弱，可划分同一层系合采开发；

②统计A-01井区目前各小层水淹程度，发现A-01井区小层水淹状况差异显著，根据各小层水淹程度，将小层划分为Ⅰ～Ⅲ三个等级(表3)；

表3 A-01井区水淹程度表

③根据小层水淹等级，设计3套层系划分方案，分别为全射孔、避射Ⅰ类水淹层、避射Ⅰ+Ⅱ类水淹层，按照厚度加权平均预测各方案初始含水率(表4)。

④利用修正后的定向井产能公式(4)预测各射孔方案的产能变化规律，根据各方案的初始含水率对产能曲线进行截断处理，确定各方案的初始产能(表4)和产能变化曲线(图7)；

表4不同射孔方案初始含水率预测结果

⑤对比各方案产能情况，综合考虑经济性和工艺水平，确定最优射孔方案为“避射Ⅰ类水淹层”。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。