CN111706320A - 一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，包括以下步骤：（1）明确区块的基础地质及生产概况，确定油井的生产动态特征；（2）获取油井生产基础数据；（3）图版建立及分析：（31）建立油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版；（32）建立措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版；（33）建立产液量变化与含水率变化的关系图版。通过本发明提供的方法，可以分析得出正常生产油井、异常生产需要措施油井、需要保护油井、措施有效井、措施无效井等生产动态分析的关键参数，为生产动态分析人员提供直观明确选井依据，提高生产动态分析效率。
Description
技术领域
本发明属于油气藏开发动态分析评价技术领域，具体涉及一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法。
背景技术
随着油田开发水平的不断提高及油田稳产的需要，油井生产动态特征分析及油井措施挖潜已经成为各大油田生产中的核心工作内容。如何能够针对一个生产区块进行整体生产特征分析、正常生产井与异常井快速筛选、措施井效果分析及对比等进行快速识别，用比较简单明确的图版或计算关系式进行表达，是目前油田进行生产动态分析亟需解决的一项难题。
目前，国内大多数油田动态分析包括生产动态分析及油层(藏)动态分析，其中生产动态分析主要针对于单井，包括产油井及注水井；油藏动态分析主要以井组、区块等为单元进行的分析。以上分析主要针对生产动态曲线、压力、产量、含水变化(油气水分布)、井下技术状况、工作制度、生产能力等因素进行具体分析。但以上分析方法未能提供一种快速的油井措施井/层优选及措施类型判断的方法，也未对油层有效厚度及地层系数对油井产能贡献进行聚类分析，对于现场动态分析人员的支持力度不够，因此需要探索一种可以快速对区块油井进行分析诊断的图版或分析方法。
本发明提供了一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，该方法可以对整个区块采油井进行快速筛选，明确正常生产井及异常生产井状况，可以对油井有效措施类型进行快速识别，建立适合于该区块的一种应用图版，利用该图版可以有效提高区块油井管理水平，降低动态分析人员工作量，提高动态分析效率及准确程度，为油田持续稳产提供技术支撑。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，所述方法可以对整个区块采油井进行快速筛选，明确正常生产井及异常生产井状况，可以对油井有效措施类型进行快速识别，建立适合于该区块的一种应用图版，可以有效提高井区块油井管理水平，降低动态分析人员工作量，提高动态分析效率及准确程度，为油田持续稳产提供技术支撑。
本发明的技术实施方案在于：
一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)明确区块的基础地质及生产概况，确定油井的生产动态特征，包括油井生产层位、投产类型、边底水发育状况、注水状况、裂缝发育状况；
(2)获取油井生产基础数据，包括油井同一生产层位的初期及措施后稳定产油量、产液量、含水率等数据，油层有效厚度、油层有效渗透率；若为多层系生产井则需进行产量劈分；
(3)图版建立及分析：
(31)建立油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版：
(311)结合平面径向流产能公式，定义油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数具有函数关系，得到油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版，定义为初期图版；
(312)采用聚类分析，将所述初期图版划分为三个区间条带，分别为：正常生产区间条带、异常生产区间条带及优势生产区间条带；其中，优势生产区间条带位于正常生产区间条带之上，异常生产区间条带位于正常生产区间条带之下，位于正常生产区间条带内的油井继续保持生产，位于优势区间条带内的油井需要进一步优化生产制度保证其持续稳定生产，位于异常生产区间条带内的油井，需要措施调整，提高其产量；
(32)建立措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版：
(321)结合平面径向流产能公式，定义油井措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数具有函数关系；
(322)将措施后稳定产油量及产液量数据投影到步骤(31)建立的初期图版中，即可明确措施效果，如果位于异常生产区间条带内的油井经措施调整后移动到正常生产区间条带或优势生产区间条带，或者向正常生产区间条带或优势生产区间条带移动，则说明该类措施有效；否则，说明其措施无效果，需改变措施类型；
(33)建立产液量变化与含水率变化的关系图版：
(331)建立区间连续生产油井(即生产期间内未做措施)的产液量变化与含水率变化的关系图版，经聚类分析将其分为三个区间条带，分别是正常生产区间条带、异常生产区间条带及优势生产区间条带；其中，优势生产区间条带位于正常生产区间条带之上，异常生产区间条带位于正常生产区间条带之下；位于正常生产区间条带内的油井只需保持继续生产即可；位于优势区间条带内的油井表示其在区间生产时间内油井产量高、递减慢；位于异常生产区间条带的油井表明其生产过程内产量递减较快，需要措施调整；
(332)将区间连续生产且中途做过措施的油井的产液量变化与含水率变化投影至步骤(331)建立的图版中，即可明确措施效果，经措施调整后落于正常或优势生产区间条带，则说明该类措施有效；否则，说明其措施无效果，需调整措施类型。
优选地，所述油层有效厚度由测井二次解释及试油试采资料确定。
优选地，所述油层有效渗透率根据岩心分析及测井二次解释确定。
采用本发明的分析方法，分析样本数量不少于30。
步骤(312)中所述正常生产区间条带的宽度根据聚类分析方法中的判别函数系数确定，具体与油层有效厚度、油层有效渗透率、油井产量、流体高压物性、油井压裂类型这些数据相关，根据区块油井的实际生产情况而定。
本发明的优点：
通过本发明提供的方法，可以分析得出正常生产油井、异常生产需要措施油井、需要保护油井、措施有效井、措施无效井等生产动态分析的关键参数，为生产动态分析人员提供直观明确选井依据，提高生产动态分析效率，指导油井措施挖潜；
分析油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版，可以得出油井的生产特征，如正常区间条带内油井属于正常生产井，其后续需要保持合理的生产制度进行稳定生产即可；针对于优势区间条带之上的油井，说明该类油井(具有相同的稳产地质基础)对于产量的贡献高于正常区间条带内油井，后期需要优化工作制度，否则无法持续稳定生产；针对于正常区间条带之下的油井，说明其具有较好的稳产地质基础(油层有效厚度及地层系数)，但由于工程等其它原因造成相对应生产层位不能发挥正常生产能力，为下一步需要措施的油井；
分析措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版，可以得出油井措施后的生产特征，如处于异常区间条带下的油井经过措施后产量数据发生变化，其向正常区间条带或正常区间条带上部移动，说明该类措施对于油井有效；否则，说明该类措施类型对于油井无效，需更换措施类型；
分析油井稳定生产区间产液量变化与含水率变化的关系图版，可以辅助得到油井目前生产及措施后的生产特征，位于异常生产区间条带内的油井在区间段内产量递减较快，需要措施调整，以此可以辅助判断油井措施；同时将措施后油井产量数据投影其上可知，如其落于优势或正常生产区间条带，说明该类措施对于油井有效；否则，该类措施对于油井无效，需调整措施类型。
附图说明
图1是本发明实施例提供的油藏流体平面径向流示意图；
图2是本发明实施例提供的油井初期及措施后稳定产油量与油层有效厚度的关系图版；
图3是本发明实施例提供的油井初期及措施后稳定产液量与油层有效厚度的关系图版；
图4是本发明实施例提供的油井初期及措施后稳定产油量与地层系数的关系图版；
图5是本发明实施例提供的油井初期及措施后稳定产液量与地层系数的关系图版；
图6是本发明实施例提供的区间连续生产及措施后油井产液量变化与含水率变化的关系图版。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步描述。
首先，证实产量与油层有效厚度和地层系数具有函数关系，本发明所述地层系数为油层有效厚度与油层有效渗透率之积，所述产量包括产油量和产液量，产油量和产水量的计算公式相同，均可用q表示；
针对于平面径向流，如图1所示，流体流动中任意半径处的截面积均是A＝2πrh，本次计算考虑流体具有微可压缩性，不考虑重力与毛管力因素，利用达西定律得到油井油水两相渗流时油井产油量(地面)计算公式为：
处理可得：
对两边进行积分处理可得：
式中Bo、μo、ko均是油相压力的函数，Bo及μo均可以通过高压物性资料进行求取，当井底油相压力一定时，其是一个常数；
油井产量计算公式中油区***边界压力pe据很难获取，一般采用地层平均压力pavg(不稳定试井获取)代替***边界压力进行计算，因此：
证实产油量与油层有效厚度h和地层系数koh具有函数关系；
其中，
qo为油井产油量，单位为m3/d；
h为油层有效厚度，单位为m；
ko为油层有效渗透率，单位为10-3μm2；
μo为原油粘度，单位为mPa·s；
ρo为原油密度，单位为g/cm3；
Bo为原油体积系数；
pe为油区***边界压力，单位为MPa；
pavg为地层平均压力，单位为MPa；
pwf为油井平均压力，单位为MPa；
po为油相压力，单位为MPa；
r为流动半径，单位为m；
re为油井供给半径，单位为m；
rw为井眼半径，单位为m。
实施例1
应用YC油田ZFT区块油井具体生产数据进行验证分析。
一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，包括以下步骤：
1、明确区块的基础地质及生产概况，确定油井的生产动态特征
ZFT区块位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中段，整体为一个坡度小于1°的西倾单斜，研究区主要油层组为侏罗系中统延安组延10油层组，沉积背景为曲流河沉积，主要发育河道、河漫及堤岸亚相，点砂坝及河漫滩为主要微相；延10油层划分为延101及延102两个油层亚组，其中延101又细分为延101 1及延101 2两个小层，延101 1为主力储油层，其岩性主要为浅灰色细粒长石岩屑砂岩，颗粒粒度0.18～0.22mm，分选中等-好，磨圆度次圆-次棱，结构成熟度差，颗粒呈线状接触，胶结类型以孔隙式、加大孔隙式为主。延101 1小层厚度15-20m左右，储层平均孔隙度8.7％，平均渗透率6.76×10-3μm2，属于特低孔特低渗透岩性油藏储层。研究区主力生产层位为延101 1小层，总井数142口(含2口水平井，其中采油井130口(延10油层组采油井67口)，油井射孔段主要集中在延101 1小层上部，射孔一段，无延10油层注水井；油井投产初期平均单井日产液9.33m3/d，日产油5.62t/d，含水32.6％；
2、获取油井生产基础数据
(1)油层有效厚度h
根据测井二次解释及试油试采资料确定目地层油层有效厚度，明确每口油井具体油层有效厚度值；
(2)油层有效渗透率ko
根据岩心分析及测井二次解释确定目地层油层渗透率数值；
(3)油井生产动态数据
统计油井自投产后的生产数据，包括油井同一生产层位的初期稳定产油量、产液量、含水率；还包括措施后稳定的产量数据，并进行区间产量数据汇总；
3、图版建立及分析
(1)建立油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版：
1)油井初期稳定产油量及产液量与油层有效厚度的关系
统计研究区延101 1小层58口油井生产动态数据及油层静态数据，见表1，建立油井初期稳定产油量与油层有效厚度的关系图版，如图2(A)所示，采用聚类分析，58口油井初期稳定产油量与油层有效厚度关系可划分为三个区间，且以y＝1.3064x-1.1196(y代表初期产油量，为月平均日产油量，x代表油层有效厚度)为主线，上下幅度一定区间分别为区间1、区间3，不同区间内油井代表不同的生产特征含义；
表1油井初期产油量及产液量与油层有效厚度对应表
| 油层有效厚度(m) | [0-2] | [2-4] | [4-6] | [6-8] | [8-10] |
| 初期产油量(t/d) | 0～3.5 | 2.1～6.1 | 4.7～8.7 | 7.3～11.3 | 9.9～13.9 |
| 初期产液量(m<sup>3</sup>/d) | 0～6.9 | 4～11.4 | 8.4～15.8 | 12.9～20.3 | 17.3～24.7 |
在一定范围内，油井产量与油层有效厚度呈正相关关系，从表1中也可以看出，油层有效厚度越大，对应的产油量及产液量也越高；由于油井产量是多因素的函数，因此定义区间内油井产量与油层有效厚度存在一定对应关系。图2中A，区间1、区间2、区间3分别代表优势生产区间条带、正常生产区间条带、异常生产区间条带；区间2内油井代表正常生产油井；区间1内油井为相同油层有效厚度下油井产量高于正常水平的油井，该类油井后期需要进行生产工作制度优化，以保障该类油井的长期稳定生产；区间3内油井为相同油层有效厚度下油井产量低于正常水平的油井，表明该类井需要进行措施挖潜，提高相对应油层有效厚度下油井的产油量；
油井初期稳定产液量与油层有效厚度亦存在对应关系，建立油井初期稳定产液量与油层有效厚度的关系图版，如图3中A所示，58口油井初期产液量与油层有效厚度的关系图版划分为三个区间，且以y＝2.2193x-1.1972(y代表初期产液量，为月平均日产液量，x代表油层有效厚度)为主线，上下幅度一定区间分别为区间1、区间3，区间1、区间2、区间3分别代表优势生产区间条带、正常生产区间条带、异常生产区间条带；区间2内油井为正常落点范围；区间1内油井为相同油层有效厚度下油井产液量高于正常水平的井；区间3内油井为相同油层有效厚度下油井产液量低于正常水平的井，需要措施调整；
2)油井初期稳定产油量及产液量与地层系数的关系
统计研究区延101 1小层58口油井生产动态数据及油层有效渗透率数据，见表2，建立油井初期稳定产油量与地层系数的关系图版，如图4中A所示，58口油井初期产油量与地层系数关系可划分为三条区间带，且以y＝0.0948x-0.2463(y代表初期产油量，为月平均日产油量，x代表地层系数)为主线，上下幅度一定区间分别为区间1、区间3，不同区间内油井代表不同的含义；区间1、区间2、区间3分别为优势生产区间条带、正常生产区间条带、异常生产区间条带；
在一定范围内，油井产量与地层系数呈正相关关系，从表2中也可以看出，地层系数越大，对应的产油量及产液量也越高；由于油井产量是多因素的函数，因此定义区间内油井产量与地层系数存在一定对应关系。图4中A，区间2内油井为正常生产油井，区间1内油井为相同地层系数下油井产量高于正常水平的油井；区间3内油井为相同地层系数下油井产量低于正常水平的油井，需要措施调整；
表2油井初期稳定产油量及产液量与地层系数对应表
| 油层有效厚度(m) | [0-2] | [2-4] | [4-6] | [6-8] | [8-10] |
| 油层有效渗透率(10<sup>-3</sup>μm<sup>2</sup>) | 10.17 | 8.54 | 10.20 | 11.30 | 8.50 |
| 初期产油量(t/d) | 0～4.1 | 1.1～6.0 | 2.9～7.9 | 4.8～9.8 | 6.7～11.7 |
| 初期产液量(m<sup>3</sup>/d) | 0～7.1 | 2.6～10.2 | 5.7～13.3 | 8.8～16.4 | 12.0～19.6 |
油井初期稳定产液量与地层系数亦存在对应关系，建立油井初期稳定产液量与地层系数的关系图版，如图5中A所示，58口油井初期稳定产液量与油层有效厚度关系图中划分为三个区间，且以y＝0.156x+0.1625(y代表初期产液量，为月平均日产液量，x代表地层系数)为主线，上下幅度一定区间分别为区间1、区间3，区间2为正常落点范围；区间1、区间2、区间3分别为优势生产区间条带、正常生产区间条带、异常生产区间条带；区间1内油井为相同地层系数下油井产液量高于正常水平的井；区间3内油井为相同地层系数下油井产液量低于正常水平的井，需要措施调整。
(2)建立措施后稳定产油量及产液量与油层有效厚度及地层系数的关系图版
1)油井措施后稳定产油量及产液量与油层有效厚度的关系
结合平面径向流产能公式，定义油井措施后稳定产油量及产液量与油层有效厚度具有函数关系；
针对图2中A的区间3内的油井，矿场采取油井措施13口，措施类型及结果见表3；将措施后稳定产油量投影至图2中A的图版，得到的图版如图2中B所示，针对于区间3内的油井，矿场采取油井措施13口，生产稳定后发现有12口油井产油量有明显改善，其中8口油井落在区间2内，4口油井向区间2偏移，1口油井措施后无效果，表示针对于延101 1小层的该类油井措施有效，可以达到挖潜相对应油层有效厚度下油井的产能；
表3图2中13口油井措施类型统计数据表
针对图3中A分析出区间3的油井，矿场采取油井措施13口，将措施后的产液量投影至图2中A的图版，得到的图版如图3中B所示，生产稳定后发现5口油井产液量达到区间1；5口油井产液量达到区间2，3口油井产液量向区间2靠近，表示针对于延101 1小层的该类油井措施有效；
2)油井措施后稳定产油量及产液量与地层系数的关系
结合平面径向流产能公式，定义油井措施后稳定产油量及产液量与地层系数具有函数关系；针对图4中A分析出区间3的油井，矿场采取油井措施11口，将措施后的产油量投影至图4中A的图版，得到的图版如图4中B所示，生产稳定后油井产油量有8口井回到区间2，2口油井向区间2偏移，1口油井措施后无效果；
针对图5中A分析出区间3的油井，矿场采取油井措施11口，将措施后的产液量投影至图5中A的图版，得到的图版如图5中B所示，生产稳定后油井产液量有5口油井回到区间1，2口油井回到区间2，4口油井向区间2偏移，表明该类措施效果较好。
(3)建立产液量变化与含水率变化的关系图版
统计连续稳定生产6个月且中途未做过措施的35口油井进行分析，绘制日产液量变化与含水率变化的关系图版，如图6中A所示，35口油井日产液量变化与含水率变化关系可划分为三条区间条带，且以y＝0.1104x-0.8376(y代表产液量变化，x代表含水率变化)为主线，上下幅度一定区间分别为区间1及区间3，不同区间内油井代表不同的含义；区间1、区间2、区间3分别为优势生产区间条带、正常生产区间条带、异常生产区间条带，区间3内的两口油井(区间生产段内产量递减较快)是下一步需要措施优化的井；
将连续稳定生产6个月且中途做过措施的7口油井投影到产液量变化与含水率变化的关系图版中，如图6中B所示，可知有5口井措施(原层控水压裂)效果好，落于区间1，2口井措施(原层补孔后水力压裂)效果较好，落于区间2。
通过以上三类图版的综合分析，可以明确优势生产井、正常生产井、异常生产井、有效措施类型等。通过优化分析及结合现场生产实际，研究工区优选需要保护油井4口、优选油井措施5口。以上图版对于指导区块下一步措施挖潜具有重要指导意义。
Claims (3)
1.一种基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）明确区块的基础地质及生产概况，确定油井的生产动态特征；
（2）获取油井生产基础数据，包括油井同一生产层位的初期及措施后稳定产油量、产液量、含水率，油层有效厚度、油层有效渗透率；若为多层系生产井则需进行产量劈分；
（3）图版建立及分析：
（31）建立油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版：
（311）结合平面径向流产能公式，定义油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数具有函数关系，得到油井初期稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版，定义为初期图版；
（312）采用聚类分析，将所述初期图版划分为三个区间条带，分别为：正常生产区间条带、异常生产区间条带及优势生产区间条带；其中，优势生产区间条带位于正常生产区间条带之上，异常生产区间条带位于正常生产区间条带之下；位于正常生产区间条带内的油井继续保持生产，位于优势区间条带内的油井需要进一步优化生产制度保证其持续稳定生产，位于异常生产区间条带内的油井，需要措施调整，提高其产量；
（32）建立措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数的关系图版：
（321）结合平面径向流产能公式，定义油井措施后稳定产油量及产液量分别与油层有效厚度及地层系数具有函数关系；
（322）将措施后稳定产油量及产液量数据投影到步骤（31）建立的初期图版中，即可明确措施效果，如果位于异常生产区间条带内的油井经措施调整后移动到正常生产区间条带或优势生产区间条带，或者向正常生产区间条带或优势生产区间条带移动，则说明该类措施有效；否则，说明其措施无效果，需改变措施类型；
（33）建立产液量变化与含水率变化的关系图版：
（331）建立区间连续生产油井的产液量变化与含水率变化的关系图版，经聚类分析将其分为三个区间条带，分别是正常生产区间条带、异常生产区间条带及优势生产区间条带；其中，优势生产区间条带位于正常生产区间条带之上，异常生产区间条带位于正常生产区间条带之下；位于正常生产区间条带内的油井只需保持继续生产即可；位于优势区间条带内的油井表示其在区间生产时间内油井产量高、递减慢；位于异常生产区间条带的油井表明其生产过程内产量递减较快，需要措施调整；
（332）将区间连续生产且中途做过措施的油井的产液量变化与含水率变化投影至步骤（331）建立的图版中，即可明确措施效果，经措施调整后落于正常或优势生产区间条带，则说明该类措施有效；否则，说明其措施无效果，需调整措施类型。
2.根据权利要求1所述基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，其特征在于：所述油层有效厚度由测井二次解释及试油试采资料确定。
3.根据权利要求2所述基于产量及含水变化主控因素聚类分析的措施井/层快速筛选图版建立方法，其特征在于：所述油层有效渗透率根据岩心分析及测井二次解释确定。
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