利用灰色综合评估法优选聚驱阶段压裂井层

2018-04-07李承龙

断块油气田 2018年2期

李承龙

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

0 引言

聚驱阶段，采用压裂措施开发技术能够进一步提高产能，可以解决由于聚合物吸附捕集而导致油层堵塞的问题，该技术已成为油田促效引效的重要手段，并且得到了广泛的应用［1-3］，压裂施工工艺和技术参数不同，对压后的产能也有较大影响［4-5］。目前，现场常用的压裂井层选取方法是人工分析法，通过对比分析储层参数、生产数据等因素，筛选压裂井层。该方法缺乏相关理论依据，受到技术人员经验的限制，筛选结果具有不可靠性，影响压裂效果［6-8］。

灰色综合评估法是一种以灰色关联分析理论为指导，基于专家评判的综合性评估方法［9-10］。该方法中的权重选择可以结合层次分析法，提高了评判结果的准确性［11-12］。该方法优点为评判过程思路清晰，可对大量数据进行计算，且结果准确、可靠。因此，本次研究以大庆油田A区块为例，采用灰色综合评估法优选聚驱阶段压裂井层，通过对优选井层实施压裂增产措施，进一步提高聚驱开发效果。

A区块平均渗透率为372.8×10-3μm2，平均孔隙度为23.4%，共26个沉积单元；生产井42口，注入井14口。该区块于2014年9月开展聚驱先导性试验，截至2016年6月，全区产油量90.1 t/d，产液量730.5 t/d，综合含水率87.67%，处于含水率低值期。结合现场实际生产情况，利用灰色综合评估优选该阶段具有压裂潜力的井层，并采取压裂措施。截至2017年7月，通过对比分析压裂井压裂前后生产情况，验证了灰色综合评估法的准确性。

1 压裂井层选取基本原则

在聚驱开发过程中，应根据试验区生产情况、储层发育特征及精细数值模拟的结果，分别对具有压裂潜力的采出井、层段及压裂时机进行优选，具体基本原则为［13-16］：1）井身条件好，套管的直径强度大、固井质量较好的采出井。2）压裂井在平面上应具有较完善的注采系统，平面连通方向数应在2个以上，聚驱阶段可以多方向受效，提高措施效果。3）在聚合物驱油的过程中，优选发生油层污染、聚合物吸附捕集而导致油层堵塞等现象引起产液量下降的采油井，这样的油井在油层发育和连通状况良好的情况下采取压裂措施后，能够改善注采关系。4）所选压裂井具有充足的能量，选择采出端近井地带发生堵塞的采油井，这些因为地层压力较高、流压相对较低的情况导致注入困难，地层压力较高，具有充足的能量。所选压裂井至少有3个小层的有效厚度在1 m以上。5）所选压裂层位砂体应以主河道砂体、主体席状砂及浅河道砂体为主，剩余油较富集，具有一定的挖潜潜力。6）所选压裂时机应以含水下降期及含水低值期为主。

2 灰色综合评估模型的建立

灰色综合评估法一般步骤为：1）确定评价指标；2）利用评价指标建立灰色综合评估模型；3）确定评价指标的权重；4）进行综合评判。

评价指标包括原始评价指标和最优评价指标，其中，原始评价指标为各评价对象中初始的评价指标。

2.1 评价指标的确定

设定评价系统中共有m个研究对象，每个研究对象包括n个评价指标，则m个对象的原始评价指标可建立成矩阵：

式中：amn为评判指标值。

最优指标是从所有参评对象的同一指标中选取最优的一个。即评价系统中各评价指标的最优值（若第i个评价指标取值越大，结果越有利，则取该指标在所有评价对象中的最大值；若评价指标取值越小，结果越有利，则取最小值）。建立最优评价指标集：

由此，确定最优评价指标集后，可建立矩阵：

2.2 评价指标的标准化处理

由于不同评价指标的数量级和单位不同，不便于比较，且大数据会减弱小数据的关联结果，增大评判结果的误差，因此，需要对数据进行标准化处理，使数据具有可比较性，提高评判结果的准确性［17］。标准化处理过程见式（4）和式（5）。

则标准化处理后的评价指标矩阵可转化为

2.3 关联度的求解

将标准化处理后的原始指标集Di=（di1，di2，…，din）作为比较序列，将标准化处理后的最优评价指标集D0=（d1，d2，…，dn）作为参考序列，利用式（7）和式（8）分别求得第i个对象的第k个评价指标Δi（）k与第k个最优指标的关联系数Xi（k）。

式中：ρ为分辨系数，取 0.5；Δimin，Δimax分别为比较序列与其对应的参考序列的绝对差值的最小和最大值；i为正整数，1，2，…，m；k 为正整数，1，2，…，n。

2.4 确定评价指标权重

本次研究采用层次分析法，并结合现场专家经验，来确定各评价指标的权重。

式中：yj为权重值。

2.5 灰色综合评估

由评价指标矩阵关联度X和权重矩阵Y的乘积，求得出灰色综合评估结果：

式中：W为灰色综合评估结果。

3 实例分析

根据压裂井层选取基本原则，筛选出15口井，共134个井层数据作为评价对象，利用灰色综合评估法优选出该阶段具有压裂潜力的井层。为了提高选取结果的科学性、合理性，将评判指标进行了分类，包括采出井指标、压裂层段指标和压裂时机指标。其中：采出井指标为综合含水率、生产压差及连通方向数，压裂层段指标为渗透率、孔隙度、有效厚度、剩余油储量丰度，压裂时机指标为含水降幅、产液降幅。为方便运算，根据灰色综合评价法编制软件，进行计算。

在确定关联度的基础上，本次研究采用层次分析法和经验法确定各指标的权重。通过9标度法确定各指标间的相互影响比值，获得各评判指标间的判断矩阵。9标度法定义见表1。

表1 9标度定义

结合现场实际情况，通过详细对比分析各评价指标间的重要程度，由大庆油田专家和技术人员对9个评价指标因素进行打分，从而建立评判矩阵C。

采用方根法求评判矩阵的权重矩阵和最大特征值，在此基础上，检验评判矩阵的一致性，确定权重结果是否可靠。

由表2获取随机一致性指标RI=1.45，则一致性指标CI和一致性比率CR为

一致性比率CR＜0.1，则评判矩阵C满足一致性，权重计算结果可靠。

表2 随机一致性指标取值

由灰色综合评价式（10），得到134个井层数据的最终评判结果。经过对比分析现场人工选取结果，确定了具有压裂潜力井层的评判值界限（W≥0.5），从而优选出该阶段具有压力潜力的井层。通过计算，共优选出5口采出井，共28个井层具有压裂潜力（见表3）。

4 矿场试验

根据压裂井层优选结果，2016年7月，分别对W7，W8，W12，W17，W18 井的相应层位进行了压裂措施，截至2017年7月，5口压裂井压裂前后生产对比情况如表4所示。

表3 压裂井层优选结果

表4 5口压裂井压裂前后生产情况

由5口压裂井压裂前后生产情况可以看出，5口压裂井压裂效果均较好，平均增油量达904 t，平均有效期为324 d。其中：W7，W8井增油效果显著，截至2017年6月，2口井仍处于压裂有效期，增油量在853 t以上；W12，W17，W18井有效期 281 d以上，单井增油量624 t以上，增产效果较好。

5 结束语

利用灰色综合评估法优选了聚驱阶段具有压裂潜力的井层。该方法综合考虑了A井区采出井因素、层段因素及压裂时机因素，采用层次分析法并结合现场专家经验，确定了各评价指标的权重，经过对比分析现场人工选取结果，明确了评判值界限，从而使得评判结果更具合理性、可靠性、准确性、科学性。由现场实际情况得出：在聚驱阶段，通过灰色综合评估法优选出的压裂井层，压后增产效果明显，其中2口采出井仍处于压裂有效期。证明了该方法的有效性，可用于聚驱阶段压裂井层的选取。

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