基于特征参数的聚合物驱开发指标组合预测方法_赵云飞.pdf

大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 2 月 第 42 卷第 1 期Feb.，2023Vol.42 No.1DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202205031基于特征参数的聚合物驱开发指标组合预测方法赵云飞 孙洪国 张雪玲 周丛丛 冯程程 王志新 周子健 李一宇轩（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）摘要：大庆油田聚合物驱开发对象已转向储层物性更差的二、三类油层，受砂体规模、剩余油分布、开发方式等影响，开发效果差异大，油田开发指标预测不确定性增强。从聚合物驱相渗曲线与区块采出程度变化趋势对应关系出发，通过大量矿场数据统计，明确了聚合物驱阶段采出程度变化规律。同时，为了减少开发方式的影响，以聚合物驱注入站为研究单元，按照不同油层类型，通过机器学习、数据拟合等手段，建立了采油量生长曲线特征参数与聚合物驱阶段采出程度的关联关系，并给出了特征参数的物理意义。针对大庆油田二、三类油层区块，应用大数据分析手段，分别给出了以注入速度为核心的采油量和阶段采出程度预测模型，从而实现驱替全过程开发指标精准预测。应用结果表明，开发指标组合预测方法对4大开发区（萨中、萨北、喇嘛甸、萨南）的预测符合率均在90%以上，能够满足年度及长远开发规划编制需求，可以为二、三类油层聚合物驱开发方案调整提供技术支持。研究成果为油田开发规划编制与开发调整提供了理论依据。关键词：聚合物驱；大数据；特征参数；预测模型；开发指标中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）01-0057-07Combination prediction method of polymer flooding development index based on characteristics parametersZHAO Yunfei，SUN Hongguo，ZHANG Xueling，ZHOU Congcong，FENG Chengcheng，WANG Zhixin，ZHOU Zijian，LI Yiyuxuan（Exploration and Development Research Institute of PetroChina Daqing Oilfield Co Ltd，Daqing 163712，China）Abstract：The polymer flooding development targets in Daqing Oilfield have shifted to Class 2 and Class 3 reservoirs with poorer property.The influence of sand body size，remaining oil distribution and development mode causes much difference of development effect and increasing prediction uncertainty of oilfield development index.Based on corresponding relationship between relative permeability curve and block recovery percent（OOIP）trend of polymer flooding，the change law of recovery percent（OOIP）in polymer flooding stage is determined by large amount of pilot data statistics.Meanwhile，in order to reduce the influence of development mode，and with polymer flooding injection station as research unit，the relationship between characteristics parameters of oil production growth curve and recovery percent（OOIP）for different reservoir types in polymer flooding stage is established using machine learning and data fitting，and the physical significance of characteristics parameters is given.In view of Class 2 and Class 3 reservoir blocks of Daqing Oilfield，prediction models of oil production and stage recovery percent（OOIP）with injection rate as the core are given by using big data analysis method，so as to achieve accurate 收稿日期：2022-05-15 改回日期：2022-07-30基金项目：中国石油天然气集团有限公司“十三五”科技开发基金项目“高特高含水油田改善水驱效果关键技术”（2019B-1209）。第一作者：赵云飞，男，1975年生，博士，高级工程师，从事油田开发技术研究。E-mail：2023 年大庆石油地质与开发prediction of development indexes in the whole process of displacement.The results show that prediction coincidence rate of development index combination prediction method for 4 development zones is 90%，which meets the needs of annual and long-term development planning，and provides technical support for adjustment of polymer flooding development plan for Class 2 and Class 3 reservoirs.The research provides theoretical basis for oilfield development planning and adjustment.Key words：polymer flooding；big data；characteristics parameters；prediction model；development index0引言大庆油田聚合物驱自1996年工业化推广以来，实现连续21 a产原油1 000104 t以上，已经建成世界最大的化学驱生产基地。随着工业化进程的推进，开发对象由一类油层转向二类油层，甚至储量品质更差的三类油层。一类油层与早期开采二类油层聚合物驱开发效果平均提高采收率幅度达到 14百分点，但是目前投注区块受储层物性差、剩余油分散、开发方式多样等因素影响，提高采收率幅度差异大，开发指标预测精度越来越难以满足生产需求。聚合物驱常用的指标预测方法主要分为 2 类。一类是油藏工程方法15，利用油藏工程原理，建立驱替过程的状态和运动方程，通过离散、差分求解，得到产油量、含水率等开发指标随开采时间的变化关系6。此类方法的集成应用是数值模拟技术，目前数值模拟是聚合物驱开发方案编制的基础，但是，需要通过建立地质模型、跟踪水驱拟合，工作量大、耗时长，无法满足聚合物驱快节奏开发调整需要。另一类是数理统计方法711，主要通过确定开发指标的主控因素建立开发指标与影响因素间的回归关系。此类方法的关键是回归关系式的相关系数，为了提高回归关系式的相关度，引入的神经网络，支持向量机等机器学习方法1215。这种数理统计预测方法能够方便快捷地预测开发指标的关键参数，但开发指标随注入时间的变化需要建立预测模型。预测模型表征驱替过程的合理性和匹配程度也直接影响开发指标的预测精度，因此，数理统计方法一直受到预测模型和关键点确定方式的双重困扰。从最早的“模式图”法到应用最多的类比法，再到目前的特征点定量预测法，都在努力探索以区块为研究单元的小样本与高精度、方便快捷之间的平衡。本次以聚合物驱注入站为研究单元，首先是扩大了样本数量，其次把聚合物驱地下驱替介质的渗流规律与地面阶段采出程度变化规律相融合，建立了采油量生长曲线特征参数与聚合物驱阶段采出程度的关联关系，明确了特征参数的物理意义。针对大庆油田二、三类油层区块，分别给出了以注入速度为核心的采油量和阶段采出程度预测模型，从而实现驱替全过程开发指标精准预测，为油田开发规划编制与开发调整提供技术支持。1聚合物驱开发规律及其影响因素油田开发实践表明，地下驱替介质的渗流规律决定着开发指标的宏观变化规律。根据水驱后聚合物驱的相渗曲线最新研究结果16，随着聚合物溶液的注入，油层中聚合物不断增多，驱替相的黏度不断增大，相对渗透率不断降低，油相的相对渗透率逐渐增加，可形成稳定的黏度场，此时“油墙”形成，并形成一次稳定驱替，此时相对渗透率比值呈现直线关系。随着聚合物溶液的突破，“油墙”逐渐被采出，含水率快速上升，油相相对渗透率逐渐 在 另 一 水 平 稳 定 下 来，形 成 二 次 稳 定 驱替（图1）。由一、二类油层聚合物驱（统计 15 个一类油层和22个二类油层区块）开发指标变化趋势来看，区块含水率、阶段采出程度指标变化特征与相渗曲线变化特征具有较好的一致性。整个开采过程可以划分为4个阶段：含水率下降油墙形成阶段、含水率低值油墙稳定驱替阶段、含水率回升油墙突破阶段和含水率稳定油墙采出阶段。体现在阶段采出程度与注入量关系曲线上，含水率低值稳定驱替和含水率稳定油墙采出 2 个阶段呈现较好的线性规律，而含水率下降油墙形成和含水快速回升油墙突破阶段由于不稳定驱替，直线关系拟合度不好，呈弧状变化（图2）。其中，第 1 直线段（k1）起点为 0.100.25 PV，58第 42 卷 第 1 期赵云飞 等：基于特征参数的聚合物驱开发指标组合预测方法平均为 0.16 PV；终点为 0.250.50 PV，平均为0.38 PV；斜率为 2040。第 2 直线段（k2）起点为0.550.80 PV，平 均 为 0.65 PV；终 点 为 0.951.00 PV，平均为 0.99 PV；斜率为 1020。第 1 直线段斜率为第 2直线段斜率的 2倍以上，反映了第1 直线段为含水低值阶段，是主要增油阶段。因此，如果确定出2个稳定驱替阶段的起始点及直线斜率，便可量化表征聚合物驱全过程阶段采出程度指标。借鉴已有开发效果影响因素研究成果17，统计了矿场油层有效厚度、油层渗透率、渗透率级差、注聚前初含水率、聚驱控制程度、注入速度及注入浓度 7 项参数（表 1）。将稳定驱替阶段的斜率、采出程度分别与影响因素作相关度分析。从分析结果看，区块注入速度、油层渗透率、聚驱控制程度 3 项因素相关系数在 0.600 以上，是开发规律变化的主控因素。其中，由于注入速度是油层条件、注采井距、注入浓度和油层驱动压力系统的综合性指标，从注入速度与2条直线斜率的散点图（图 3）可以看出，注入速度与稳定驱替直线段斜率具有较高的拟合度，注入速度越大，斜率值越小，增油效果越差。2预测模型2.1产油量预测模型聚合物驱产油量经历上升、稳定、递减甚至衰减的过程（含水形态与其相反），其形态符合生长图