國外低滲透油田產(chǎn)能預(yù)測方法

苗雅楠，李相方，周云健

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)，北京 102249)

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國外低滲透油田產(chǎn)能預(yù)測方法

苗雅楠1，2，李相方1，2，周云健1，2

(1.石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)，北京 102249)

針對并購低滲透油氣田存在風(fēng)險的問題，在井少、測試井少、地質(zhì)資料少等原因?qū)е聼o法應(yīng)用數(shù)模技術(shù)預(yù)測產(chǎn)能時，通過研究影響產(chǎn)能預(yù)測的因素，利用低滲透油藏滲流理論，建立了生產(chǎn)過程中初期、中后期不同開發(fā)階段考慮啟動壓力梯度、高速非達(dá)西效應(yīng)、脫氣、出砂等導(dǎo)致相滲劇烈變化的影響因素下的直井產(chǎn)能模型。該模型提出了“四維性”因素概念，對不同井底流壓下各因素的影響進(jìn)行了量化評價。實(shí)例研究發(fā)現(xiàn)，不同生產(chǎn)階段該模型與常用模型相比產(chǎn)能計算精度可提高34.30%，研究成果對并購國外油氣田時快速準(zhǔn)確預(yù)測單井產(chǎn)能有重要意義。

低滲透油藏；“四維性”影響；產(chǎn)能；脫氣；出砂；并購油田；AKPO油田

0 引 言

目前，國際合作并購海外油氣田問題備受關(guān)注，為減小并購風(fēng)險，預(yù)測單井產(chǎn)能意義重大。近年來對低滲透油藏直井產(chǎn)能研究較多，考慮的因素也越來越多[1-5]。宋付權(quán)等[6]考慮了啟動壓力梯度和介質(zhì)變形的影響，給出了低滲透油藏中直井產(chǎn)量的變化規(guī)律；賈振岐等[7]考慮了啟動壓力梯度的非達(dá)西線性滲流的生產(chǎn)壓差與產(chǎn)量關(guān)系；田曉東等[8]建立了油井脫氣后脫氣半徑、地層壓力分布和平均地層壓力的計算公式。以往研究沒有綜合考慮不同類型油藏不同開發(fā)階段的“四維性”因素(啟動壓力梯度、高速非達(dá)西效應(yīng)、脫氣、出砂)。因此，需要建立新的低滲透油藏直井產(chǎn)能模型，量化評價各因素對油井產(chǎn)能的影響。

1 考慮“四維性”因素的低滲油藏產(chǎn)能模型

油井生產(chǎn)早期，當(dāng)井底流壓低于飽和壓力時近井地帶出現(xiàn)脫氣現(xiàn)象，對產(chǎn)能造成一定影響，需要考慮脫氣對產(chǎn)能模型的修正。對于徑向流按流動規(guī)律可將流動區(qū)域分為2個區(qū)域(圖1)：①油氣兩相滲流區(qū)，邊界為(rw，rb)；②單相油滲流區(qū)，邊界為(rb，re)。

圖1 考慮油井附近脫氣現(xiàn)象的流動區(qū)域劃分

整個流動區(qū)域，壓力函數(shù)[9]導(dǎo)數(shù)方程為：

(1)

式中：p為地層任一點(diǎn)的壓力，MPa；pb為地層飽和壓力，MPa；pw為井底流壓，MPa；pe為地層壓力，MPa；Kro為油相相對滲透率；Bo為油相體積系數(shù)；μo為油相黏度，mPa·s；rw為井眼半徑，m；rb為脫氣半徑，m；re為泄油半徑，m。

式中：Q為產(chǎn)量，m3/d；Q1為脫氣區(qū)產(chǎn)量，m3/d；Q2為

(2)

未脫氣區(qū)產(chǎn)量，m3/d；h為儲層厚度，m；λ為啟動壓力梯度，MPa/m；D為非達(dá)西紊流因子，d/m3；A、B為系數(shù)。

根據(jù)流動的連續(xù)性，生產(chǎn)初期脫氣油井產(chǎn)量為Q=Q1=Q2，即得出公式(3)。

對中后期出砂的油井預(yù)測需要對產(chǎn)能模型再修正。根據(jù)Hawkins定義的地層傷害表皮系數(shù)公式，得到出砂帶表皮系數(shù)計算公式，進(jìn)一步推導(dǎo)出生產(chǎn)中后期存在脫氣、出砂影響下的油井產(chǎn)能公式，以礦場單位表示為式(4)。

(3)

(4)

式中：Sc為出砂表皮系數(shù)。

考慮脫氣、出砂影響的低滲油藏產(chǎn)能模型：

(5)

2 “四維性”因素量化評價

對于生產(chǎn)中后期井，建立了綜合考慮啟動壓力梯度、高速非達(dá)西效應(yīng)、脫氣和出砂4種影響因素下的產(chǎn)能模型，下面對各因素進(jìn)行敏感性分析，給出其對產(chǎn)量的影響率，基本參數(shù)見表1。

表1 基本參數(shù)

2.1 啟動壓力梯度影響

低滲油藏滲流時要克服啟動壓力梯度的影響，λ分別取0.000、0.002、0.004、0.006 MPa/m繪制油井流入動態(tài)曲線(圖2)。由圖2可知，同一井底流壓下啟動壓力梯度越大直井產(chǎn)量越低。再對啟動壓力梯度影響進(jìn)行量化分析(表2)。由表2可知，隨著啟動壓力梯度的增大對產(chǎn)量影響率由7.34%增至22.06%。

圖2 不同啟動壓力梯度下油井流入動態(tài)曲線

影響因素計算產(chǎn)量/(m3·d-1)影響率λ=0.000MPa/m(不考慮啟動壓力梯度) 22.07—λ=0.001MPa/m(啟動壓力梯度影響較小)20.450.0734λ=0.002MPa/m(啟動壓力梯度影響較大)18.830.1468λ=0.003MPa/m(啟動壓力梯度影響很大)17.200.2206pw=25MPa(脫氣影響很小)22.680.0382pw=24MPa(脫氣影響較小)24.840.0552pw=23MPa(脫氣影響較大)26.600.0824pw=22MPa(脫氣影響很大)28.170.1114Sc=0.0(不考慮出砂影響)22.07—Sc=0.5(出砂影響較小)20.870.0544Sc=1.0(出砂影響較大)19.790.1033Sc=1.5(出砂影響很大)18.820.1472

2.2 脫氣影響

脫氣對油井流入動態(tài)曲線影響見圖3。由圖3可知，隨著井底流壓降低，脫氣半徑逐漸增大，近井地帶脫氣量逐漸增多，對油井產(chǎn)量影響逐漸增大。由表2可知，隨著脫氣程度的加大對產(chǎn)量影響率由3.82%增至11.14%。

圖3 不同脫氣程度下油井流入動態(tài)曲線

2.3 出砂影響

在開發(fā)中后期，由于井底附近地帶的巖層結(jié)構(gòu)破壞易引起油井出砂。出砂表皮系數(shù)分別取0.0、0.5、1.0、1.5時繪制油井流入動態(tài)曲線，見圖4。由圖4可知，隨著出砂表皮的增大，相同井底流壓下產(chǎn)油量逐漸降低。由表2可知，出砂表皮系數(shù)對產(chǎn)量的影響率由5.44%增至14.72%。

2.4 高速非達(dá)西效應(yīng)影響

高速非達(dá)西滲流是由于慣性作用產(chǎn)生的，是達(dá)西滲流遭到破壞后在井筒附近產(chǎn)生的現(xiàn)象。與氣井不同，油井產(chǎn)量相對較小，高速非達(dá)西效應(yīng)對產(chǎn)量影響很小。

圖4 不同出砂程度下油井流入動態(tài)曲線

3 實(shí)例分析

海外并購區(qū)塊AKPO油田3口井基本參數(shù)見表3。生產(chǎn)初期油井開始脫氣，中后期又存在出砂現(xiàn)象。

表3 海外并購區(qū)塊AKPO油田油井基本參數(shù)

首先以第1口井為例，利用文中模型，繪制生產(chǎn)初期考慮不同程度啟動壓力梯度、脫氣影響的IPR曲線及生產(chǎn)中后期考慮不同程度啟動壓力梯度、脫氣及出砂影響的IPR曲線，見圖5、6。由圖5、6可知，不同程度啟動壓力梯度、脫氣及出砂對產(chǎn)能造成不同程度的影響。

圖5 考慮啟動壓力梯度及脫氣影響的油井流入動態(tài)曲線

圖6 考慮3種影響因素的油井流入動態(tài)曲線

利用低滲透油藏常用產(chǎn)能模型[10](楊正明等人推導(dǎo)的低滲透儲層產(chǎn)能方程)與文中產(chǎn)能模型分別計算各井產(chǎn)量，并與實(shí)際生產(chǎn)情況對比(表4)。由表4可知，考慮“四維性”因素時，文中產(chǎn)能模型計算精度最大提高34.30%。

4 結(jié) 論

(1) 海外并購油田的產(chǎn)能受“四維性”因素影響，即啟動壓力梯度、高速非達(dá)西效應(yīng)、脫氣、出砂。

表4 海外并購區(qū)塊AKPO油田井產(chǎn)量計算結(jié)果

(2) 對 “四維性”各因素進(jìn)行量化評價結(jié)果表明，啟動壓力梯度對直井產(chǎn)量計算影響率由7.34%增至22.06%，脫氣對直井產(chǎn)量計算影響率由3.82%增至11.14%，出砂對直井產(chǎn)量計算影響率由5.44%增至14.72%，高速非達(dá)西效應(yīng)對直井產(chǎn)量計算影響很小。

(3) 海外并購區(qū)塊AKPO油田3口井實(shí)例計算表明，文中建立模型與常用模型相比，不同生產(chǎn)階段產(chǎn)能計算精度最大可提高34.30%。

[1] 張楠，王曉琴，徐鋒，等.啟動壓力梯度和應(yīng)力敏感效應(yīng)對低滲透油藏直井產(chǎn)能的影響[J].特種油氣藏，2012，19(1)：74-77.

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[7] 賈振岐，王志平，趙輝.低滲透油藏非線性滲流下的油井產(chǎn)能[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2006，30(1)：101-103.

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[10] 楊正明，劉先貴，孫長艷，等.低滲透油藏產(chǎn)量遞減規(guī)律及水驅(qū)特征曲線[J].石油勘探與開發(fā)，2000，27(3)：55-63.

編輯 張耀星

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.024

20150713；改回日期：20151116

國家科技重大專項“西非、亞太及南美典型油氣田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究” (2011ZX05030-005)子課題“西非深水油田注采參數(shù)優(yōu)化及單井產(chǎn)能預(yù)測研究”(2011ZX05030-005-04)

苗雅楠(1991-)，女，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)為中國石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)在讀博士研究生，主要研究方向為石油天然氣開發(fā)。

TE348

A

1006-6535(2016)01-0109-04