岩性油气藏  2018, Vol. 30 Issue (6): 117-124       PDF    
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杨兆平, 岳世俊, 郑长龙, 等. 薄互层砂岩油藏多因素综合约束的产量劈分方法. 岩性油气藏, 2018, 30(6): 117-124, doi: 10.12108/yxyqc.20180614.  
YANG Z P, YUE S J, ZHENG C L, et al. Production split method restricted synthetically by multi-factors in thin interbed sandstone reservoirs. Lithologic Reservoirs, 2018, 30(6): 117-124, doi: 10.12108/yxyqc.20180614.  
薄互层砂岩油藏多因素综合约束的产量劈分方法
杨兆平1,2, 岳世俊1,2, 郑长龙1,2, 刘雄志1,2, 陈更新1,2    
1. 中国石油勘探开发研究院 西北分院, 兰州 730020;
2. 中国石油天然气集团公司 油藏描述重点实验室, 兰州 730020
收稿日期: 2018-06-28; 修回日期: 2018-09-11; 网络发表日期: 2018-09-28
基金项目: 中国石油天然气股份有限公司重大科技专项项目“柴达木盆地建设高原大油气田勘探开发关键技术研究与应用”(2016E-0101)资助
作者简介: 杨兆平(1964-), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事油气田开发方面的研究工作。地址:(730020)甘肃省兰州市城关区雁儿湾路535号。Email:yangzhaoping@petrochina.com.cn
摘要: 针对多层合采的薄互层砂岩油藏的产量劈分问题，采用常规产量劈分方法得到的数据结果准确性较差，为解决该难题，可采用以下措施：①利用产油井的各种动静态资料(包括层间非均质性、生产数据和产液剖面等)以及封层、补孔等生产作业资料来确定产量劈分计算节点；②根据采油井的射孔投产情况、弹性开采情况、封层补孔和产液剖面测试结果，遵循“节点之间进行线性内插，节点之外进行线性外推”的原则分别确定不同类型节点的计算方法；③编制产量劈分的计算程序。通过上述措施，对柴达木盆地尕斯地区200余口井进行了精确劈分，劈分结果与实际生产情况以及产液剖面测试结果较为吻合。该产量劈分方法提高了工作效率和产量数据的精度。
关键词: 薄互层砂岩油藏      地层系数      产液剖面      计算节点      产量劈分     
Production split method restricted synthetically by multi-factors in thin interbed sandstone reservoirs
YANG Zhaoping1,2, YUE Shijun1,2, ZHENG Changlong1,2, LIU Xiongzhi1,2, CHEN Gengxin1,2     
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development-Northwest, Lanzhou 730020, China;
2. Key Laboratory of Reservoir Description, CNPC, Lanzhou 730020, China
Abstract: For the problem of production split in thin interbed sandstone reservoirs with multi-layer commingled production, the accuracy of calculation results obtained by conventional production split method is poor.In order to solve this problem, the following measures can be adopted: (1)Determining production split calculation nodes by using various dynamic and static data (including interlayer heterogeneity, production data, liquid production profile)and production data such as zonal isolation and reperforate.(2)According to perforation and putting into production, elastic production period, zonal isolation and reperforate, liquid production profile test, to determine calculation methods of different types of nodal points separately, obeying the rule of "linearity interpolation between nodal points, and linearity extrapolation outside last nodal point".(3)The calculation procedure of produc-tion split was established.Using the above measurements, the produced oil and water quantity were split accurately for more than 200 wells in Gasi area in Qaidam Basin.The results of production split coincide well with actual production situation and liquid production profile test data.This method improves the accuracy of production split results and enhances work efficiency.
Key words: thin interbed sandstone reservoirs      formation coefficient      liquid production profile      calculation nodal point      production split     
0 引言

陆相沉积的薄互层砂岩油藏储集层具有“薄而多层”的特征，在油气的生产过程中，为了使单口采油井达到一定的产量，通常须要多层合采。为了区分清楚各小层的油气产出量和总储量的动用情况，则须要对产量进行劈分，这历来都是油气田开发研究中的一项基础且重要的课题[1-2]。各采油井的产量受储集层的物性、非均质性以及开发方式的影响较大，因此，精确劈分出各小层的产量具有一定的难度[3-6]，科学的劈分方法的制定将极大地提升研究结果的准确性。现场应用证实，常规的产量劈分方法对于生产井段厚度小、射孔层数少、储层较均质的砂岩油藏适用性较强，其劈分结果可信度较高，而对于生产井段厚度大、射孔层数多、储层非均质性较强的薄互层砂岩油藏来说，其适用性较差[7-11]，如柴达木盆地尕斯油藏。为了解决这一难题，笔者综合利用油田生产过程中所获得的各种动静态资料，通过对储层产量动用的界限值[12-13]、弹性开发和水驱开发数据以及产液剖面的变化趋势等方面的详细研究，并考虑补孔和封层等重要时间节点，将地层系数法[14]和产液剖面紧密结合，分别确定不同类型节点的计算方法，总体上遵循“节点之间进行线性内插、节点之外进行线性外推”的原则，在此基础上编制产量劈分的计算程序，以期提高工作效率和产量劈分的精度。

1 油藏概况

柴达木盆地尕斯油藏的储层物性纵向上具有随埋深增大而变差的趋势，孔隙发育带主要集中在1 500~1 900 m深度段，下油砂山组(N21)的孔隙度多为15.1%~16.9%，渗透率多为3.6~300.7 mD；上干柴沟组(N1)物性稍差，孔隙度多为13.4%~14.9%，渗透率多为24.3~151.6 mD，砂层有效厚度多为1~ 4 m。尕斯油藏1990年依靠自然产能获得油气资源，1993年以后，油层逐渐转入注水开发，但各井的不同开发小层的转入时间有所不同。转入注水开发后，各采油井的开发效果和产量变化情况各不相同，见效时间也长短不一。

2 产量劈分方法

充分利用动态分析成果，确定出各井的自然开采与水驱开采之间转换的时间节点。在依靠地层压力自然开采阶段，根据“地层系数和层间渗透率级差”2个参数确定不产油层，并计算各小层的产量劈分系数。在水驱开采阶段，利用各产油井所测得的产液剖面计算出各小层的产量劈分系数。自然开采阶段，水驱产液剖面测试以及封层和补孔各节点之间，根据其产量变化趋势，利用数学差值方法进行线性插值和外推计算出各小层的产量劈分系数。

2.1 根据渗透率级差确定不产层界限

地层系数是表征流体在储层内流动时流量大小的综合参数，而级差则是多层合采的薄互层砂岩油藏储层非均质性的重要评价指标。渗透率级差是指多层合采的储集层中各小层渗透率的最大值与各个小层的渗透率之比，地层系数级差是指多层合采的储集层中各小层地层系数的最大值与各个小层的地层系数之比。渗透率级差和地层系数级差的计算公式分别为

$ {J_{Ki}} = {K_{{\rm{max}}}}/{\mathit{K}_i} $ (1)

$ {J_{\left( {Kh} \right)i}} = {\left( {Kh} \right)_{{\rm{max}}}}/{\left( {Kh} \right)_i} $ (2)

式中：JKi为小层的渗透率级差；J(Kh)i为各小层的地层系数级差；Kmax为多层合采的储集层中各小层渗透率的最大值，mD；Ki为各个小层的渗透率，mD；hi为各个小层的有效厚度，m；(Kh)max为多层合采的储集层中各小层地层系数的最大值，mD∙m；(Kh)i为各个小层的地层系数，mD∙m。

多层合采的薄互层砂岩油藏的层间非均质性较强，各小层的产能存在着一定的差异，可以通过分析油藏不同采油井所测得的大量产液剖面资料(图 1、图 2)，并且进一步分析渗透率级差和地层系数级差与小层产液量的相关关系，从而获得各小层产能的主控因素。

下载eps/tif图 图 1 尕斯地区Y1井产液剖面 Fig. 1 Liquid production profile of well Y1 in Gasi area
下载eps/tif图 图 2 尕斯地区Y2井产液剖面 Fig. 2 Liquid production profile of well Y2 in Gasi area

从图 1和图 2可以看出，同一口采油井中不同小层的产油量和产水量存在较大差异，主要受控于各井小层之间的非均质性和作业方法。通过对渗透率级差和地层系数级差散点分布的频率统计(表 1)，可知共有小层产出点309个，渗透率级差的散点分布较为集中，98.7%的散点集中在渗透率级差小于15的范围内，而地层系数级差的散点分布的集中度稍差，有93.5%的散点集中在地层系数级差小于15的范围内。因此，对于多层合采的油井，从渗透率级差和地层系数级差对于产液的贡献来看，渗透率级差大于15的储层对产液贡献很小，而地层系数级差大于15的储层尚具有一定的产液贡献(图 3、图 4)，由此可见，“渗透率级差”这一参数对于储层产液更为敏感。

下载CSV 表 1 尕斯地区渗透率与地层系数级差分布 Table 1 Distribution of permeability differential and formation coefficient differential in Gasi area
下载eps/tif图 图 3 尕斯地区日产液与渗透率级差关系 Fig. 3 Releationship between fluid production and permeability differential in Gasi area
下载eps/tif图 图 4 尕斯地区日产液与地层系数级差关系 Fig. 4 Releationship between fluid production and formation coefficient differential in Gasi area
2.2 弹性开发和注水开发阶段的划分

注水开发的油藏，在注水前主要依靠天然地层压力出油。采油井的采油生产曲线显示(图 5、图 6)，当采油井含水率小于20%时，油井生产符合弹性能量开采的特征，产液量缓慢递减、含水率较为稳定；当采油井含水率大于20%时，注水效果开始显现，其生产曲线符合水驱开采特征，产液量稳定或递增，含水率稳定或上升。

下载eps/tif图 图 5 尕斯地区Y3井生产曲线 Fig. 5 Production curves of well Y3 in Gasi area
下载eps/tif图 图 6 尕斯地区Y4井生产曲线 Fig. 6 Production curves of well Y4 in Gasi area
2.3 产量劈分系数的计算

油藏依靠天然地层能量出油阶段，采用地层系数计算各小层的产量劈分系数，计算方法为ξ(Kh)i = (Kh)/∑(Kh)。水驱开采阶段，依据各井所测的不同时间的产液剖面(图 7、图 8)计算其各小层在不同时间节点的产油量和产水量的劈分系数，计算方法为ξpoi = Qoi/∑Qoi和ξpwi = Qwi/∑Qwi，该公式中：ξ(Kh)i为利用Kh值计算的小层产量劈分系数；ξpoi为利用产液剖面计算的小层产油量劈分系数；ξpwi为利用产液剖面计算的小层产水量劈分系数；Ki为各小层的渗透率，mD；hi为各小层的有效厚度，m；Qoi为利用产液剖面测得的小层日产油量，t；Qwi为利用产液剖面测得的小层日产水量，t。

下载eps/tif图 图 7 尕斯地区Y5井T1时间产液剖面 Fig. 7 Liquid production profile of well Y5 at T1 time in Gasi area
下载eps/tif图 图 8 尕斯地区Y5井T2时间产液剖面 Fig. 8 Liquid production profile of well Y5 at T2 time in Gasi area
2.4 产量劈分流程

根据上述综合研究，编制出多层合采的砂岩油藏的产油量和产水量劈分流程(图 9)。从采油井投产开始，都会经历“弹性开采”和“注水开采”2个阶段，可以将含水率小于20%划分为弹性开采阶段，渗透率级差大于15的小层视为不产液；将含水率大于20%划分为水驱开采阶段；如果有封层作业，则将所封的小层视为不产油只产水；遵循“在各节点之间线性内插、最后一个节点后采用线性外推”的原则，精确到每一个生产月来计算各小层的劈分系数，利用该劈分系数结合月生产数据来确定各小层的产油量和产水量，直至计算到现今或生产结束。

下载eps/tif图 图 9 多层合采砂岩油藏产量劈分流程图 Fig. 9 Path chart of production split in sandstore reservoirs with multi-layer commingled production
3 应用实例 3.1 标准数据表格的整理

以尕斯油田Y8井的产量劈分为例，阐述多层合采的砂岩油藏的产量劈分过程。将Y8井的小层的分层数据、砂岩储集层的测井解释成果、射孔数据、生产动态以及产液剖面等资料，整理成表格(表 2、表 3)。将Y8井自投产以来的生产数据，按月整理成表格(表 4)，并绘制成图(图 10)。

下载CSV 表 2 尕斯地区Y8井小层属性与射孔、封堵时间 Table 2 Sublayer properties and zonal isolation, reperforate time of well Y8 in Gasi area
下载CSV 表 3 尕斯地区Y8井产液剖面测试数据 Table 3 Liquid production profile test data of well Y8 in Gasi area
下载CSV 表 4 尕斯地区Y8井月度生产数据 Table 4 Production data by month of well Y8 in Gasi area
下载eps/tif图 图 10 尕斯地区Y8井生产曲线 Fig. 10 Production curves of well Y8 in Gasi area
3.2 产量劈分实例

将上述表 2、表 3和表 4按标准格式整理后，输入编好的产量劈分程序中进行运算，其运算流程如图 9所示，可得出曾经生产过或目前正在生产的各小层每月的产油量和产水量数据，累加后可以得到各小层累计产油量和产水量数据(表 5)。

下载CSV 表 5 尕斯地区Y8井各小层产量劈分数据 Table 5 Production split data of sublayer of well Y8 in Gasi area

将劈分得到的各小层每月的产油量和产水量数据按照其生产时间绘制成累计曲线图，再与该井的实际生产曲线进行对比(图 11)，可以看出总产量与小层产量之和具有较高的吻合度；在具有产液剖面测试的节点，如2011年7月，Y8井平均日产油6.97 t、日产水8.83 t，按照Kh值劈分的结果是：Ⅴ-21小层平均日产油4.44 t、日产水5.62 t，Ⅴ-24小层平均日产油2.53 t、日产水3.21 t；利用产液剖面测试数据劈分的结果是：Ⅴ-21小层平均日产油3.85 t、日产水7.92 t，Ⅴ-24小层平均日产油3.12 t、日产水0.91 t，小层劈分的产量数据和产液剖面测试的结果也具有较高的吻合度。

下载eps/tif图 图 11 尕斯地区Y8井产量劈分结果对比 Fig. 11 Comparison of production split results of well Y8 in Gasi area
4 结论

(1) 本文所阐述的产量劈分方法是在影响采油井产量的多个因素的约束下，与现场动态资料紧密结合的前提下研发完成的，既符合油田生产实际、又具有严谨的数学推理逻辑，具有一定的科学性。应用实例的劈分结果与油田的实际产量数据、生产动态资料和测试资料具有较高的吻合度。

(2) 新的产量劈分方法较好地解决了产油厚度大、层数多、多层合采薄互层砂岩油藏的产量劈分难题，计算机自动化程度高，极大地提高了工作效率，且具有较高的精度。这种运用多因素综合约束的油井产量劈分方法将成为薄互层砂岩油藏开展动态分析的一项重要技术手段。

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