吸水剖面预测模型研究进展及展望

2020-01-14陶德硕

化工设计通讯 2020年3期

陶德硕

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257061）

准确获取分层注水量是油藏动态分析、数值模拟、措施优化等技术的重要基础。作为矿场实际监测的吸水剖面测试资料，相对渗流力学计算、数值模拟等方法，能较准确获取各层段吸水量大小，但测试数据点少，应用受到限制。如何充分利用现有的吸水剖面和动静态资料，实现无吸水剖面时间点和测试井点的吸水剖面预测成为亟待解决的难题。目前，国内外学者关于吸水剖面预测模型方法及应用开展了大量研究工作[1-5]，本文从吸水剖面影响因素研究现状出发，综述了吸水剖面预测模型建立思路、方法现状，并进行了研究技术方向展望，以期为吸水剖面预测模型建立及应用提供支撑。

1 吸水剖面预测模型研究目的及意义

中国老油田陆相沉积储层非均质性严重，层间、层内、平面矛盾突出，水驱后期表现为注入水平面上高渗条带舌进现象和纵向上高渗层段突进现象，注入水在注采井间无效或低效循环，层间干扰越来越严重，注水井吸水差异逐渐增大。分层注水、分层组合开发技术是改善吸水均衡状况，提高油藏水驱动用程度的重要措施。分层措施优化及评价过程中，准确获取分层注水量十分必要。同时，分层注水量也是油藏动态分析、数值模拟、剩余油分析等的重要基础。

传统的渗流力学计算法、流动系数法和数值模拟法等分层吸水量劈分方法，不能准确反映油藏层段实际注水情况。矿场吸水剖面测试通过在注水条件下将同位素等注入井内，能获取各层放射性强度差异即吸水量大小。该方法得到的吸水剖面符合实际吸水情况，但是需要专门测试，成本较高，测试资料较少，且测试数据时间点不连续，很多注水井点没有进行测试，无法有效利用吸水剖面监测资料计算分层吸水量，动态分析、技术措施优化等不能全面准确评价，开展无测试时间点和注水井点的吸水剖面演化预测模型研究十分必要。

2 吸水剖面预测模型研究进展

2.1 吸水剖面影响因素研究进展

通常吸水剖面是通过测试手段获得的，但由于受工艺、测试周期等条件的影响，部分井和时间点吸水剖面无法获取，给油藏分析等带来诸多不便及困难，因此，需要对注水井吸水剖面进行预测，而预测结果的准确性取决于对主要影响因素认识的准确性。

周琦等认为注水井吸水剖面的变化受多种因素的影响，根据传统的达西定律渗流公式，地下流体流动与储层渗透率、地下流体黏度、流动压差、流动通过的多孔介质面积及流动距离有关。影响注水井吸水剖面变化主要因素包括：注水井各小层渗透率、小层有效厚度、地层原油黏度、注水压力等；对应油井各层渗透率、有效厚度、油井产液量及井距。王继强等认为应从地质和开发资料中选取有可能影响吸水剖面的因素，包括渗透率、地层系数、渗透率级差、油水井连通状况、砂体类型、连通油井数、连通井距、措施情况，实际测试结果表明，选取地层系数、渗透率级差、油水井连通状况、砂体类型、连通油井数、连通井距的数据进行吸水剖面预测是切实可行的。

2.2 预测模型建立方法研究进展

（1）层次分析多因素线性回归法。定量了解各个吸水剖面影响因素的影响程度，采用层次分析方法计算各因素对吸水剖面影响的权数分配，以各自的权数作为因素相对重要性的评价指标，建立多因素线性回归的吸水剖面预测模型。

（2）基于洛伦兹曲线模型评价法。高大鹏等为了定量评价不同时间精细分层注水油藏的吸水效果，基于改进的四参数Sarabia 洛仑兹曲线模型，结合多年次单井吸水剖面测试数据，建立了描述单井累计射开砂岩厚度与累计吸水量之间关系的洛仑兹曲线模型。提出了无因次注水强度、油层动用程度和吸水非均衡程度3个评价指标及其计算方法，分别用于定量评价各油层的注水强度、有效动用的油层厚度所占比例以及整体吸水均衡状况，采用粒子群智能优化算法对模型进行求解。

（3）基于数据挖掘的吸水剖面预测智能方法。通过对现有吸水剖面数据中隐藏的规律和关系进行深度挖掘，建立吸水剖面与注采系统的相关关系模型，进而实现吸水剖面的反演和预测。

隋义勇等建立了基于支持向量机和神经网络隐式非线性吸水剖面预测法。将归一化的地层系数、油水井连通状况、连通油井数、连通井距、量化的砂体类型和措施类型以及渗透级差倒数作为输入参数，相对吸水量作为目标参数，结合支持向量机和神经网络方法建立隐式非线性吸水剖面预测模型，通过模型的样本学习，建立地质、开发参数和相对吸水量之间的隐式非线性关系。

余传谋等建立了基于粒子群、智能群等算法优化的支持向量机吸水剖面预测法。该方法在历史吸水剖面资料的基础上，利用粒子群优化支持向量机方法，通过回归拟合历史吸水剖面资料，建立了吸水剖面预测模型，实现了无吸水剖面时间点注水井吸水剖面的预测，从而达到准确劈分注水量的目的。实例应用结果表明，本文方法考虑了各种影响小层吸水的动静态因素，预测结果准确可靠，可用于注水井分层注水量的劈分研究。

3 吸水剖面预测模型研究展望

目前，吸水剖面预测模型考虑影响因素相对较少。储层静态和动态非均质性强，剩余油分布复杂，注入井吸水状况异常复杂，受到工程、地质、测试工艺等影响，因此，建议吸水剖面影响参数与储层不同的地质特点、采油井实时状况、测试工艺方法等结合，才能更全面、准确反映注入井吸水状况。目前吸水剖面预测方法主要存在以下问题：不能准确反映吸水剖面资料的动态变化；偏向于存在少量吸水剖面资料注水井的吸水剖面预测，对于无吸水剖面资料注水井的吸水剖面预测研究较少；吸水剖面预测精度较低。应该在地质数据、开发数据、监测数据等动静态大数据分析、处理基础上，基于专家知识库，发展基于机器学习的吸水剖面预测模型方法，实现无时间点和测试井点的吸水剖面更加准确的预测。