海上注水開(kāi)發(fā)油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率分析

周焱斌，何逸凡，章 威，張吉磊，楊 磊

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司天津300459）

0 引言

含水率是油井開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要指標(biāo)［1-3］。水油比與含水率關(guān)系表明：對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油田，在含水率達(dá)到95%以后，含水率每上升一個(gè)微小值，都會(huì)引起水油比大幅增長(zhǎng)［4-5］。假設(shè)含水率從95%漲至96%，含水率上升1個(gè)百分點(diǎn)，水油比則從19漲至24，增幅為26.3%。水油比增大會(huì)導(dǎo)致水處理費(fèi)用和注水循環(huán)費(fèi)用大幅上升，降低了單井和全油田的經(jīng)濟(jì)效益［6-7］。因此，確定經(jīng)濟(jì)極限含水率對(duì)注水開(kāi)發(fā)油田而言具有重要意義。

所謂經(jīng)濟(jì)極限含水率，是指含水率高到一定值，使單井或油田生產(chǎn)保持盈虧平衡時(shí)的含水率［8-9］。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選取98%的含水率作為經(jīng)濟(jì)極限含水率，基于此預(yù)測(cè)單井或油田的可采儲(chǔ)量［10-11］。目前，一般油井含水率達(dá)到98%會(huì)認(rèn)為沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益而關(guān)井，在數(shù)值模擬單井指標(biāo)的預(yù)測(cè)中，也會(huì)將98%作為最高含水率的界限［12-13］。經(jīng)濟(jì)極限含水率，應(yīng)該是跟經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)的，沒(méi)有進(jìn)行特定經(jīng)濟(jì)測(cè)算而得到的經(jīng)濟(jì)極限含水率顯然是不合理的，因此，從經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的角度確定經(jīng)濟(jì)極限含水率才是合理的、可信的。以渤海Q油田為例，基于油田實(shí)際成本、稅金，運(yùn)用投入產(chǎn)出平衡原理，推導(dǎo)海上注水開(kāi)發(fā)油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率計(jì)算模型，得到不同油價(jià)、不同采油速度下的單井經(jīng)濟(jì)極限含水率，以期為評(píng)判海上注水開(kāi)發(fā)油田單井生產(chǎn)是否具有經(jīng)濟(jì)效益提供指導(dǎo)。

1 海上注水開(kāi)發(fā)油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率模型

經(jīng)濟(jì)極限含水率是指使單井或油田生產(chǎn)保持盈虧平衡時(shí)的含水率，當(dāng)含水率高于經(jīng)濟(jì)極限含水率時(shí)，油井生產(chǎn)開(kāi)始虧損，經(jīng)濟(jì)效益為負(fù)。單井經(jīng)濟(jì)極限含水率研究應(yīng)具備以下 2個(gè)條件［14］：（1）前期開(kāi)發(fā)投資及貸款利息已回收；（2）處于特高含水期，注水循環(huán)費(fèi)用較高，此時(shí)單井產(chǎn)出與投入相抵。

根據(jù)投入產(chǎn)出平衡原理和經(jīng)濟(jì)極限含水率定義：

式中：W為原油商品率；P*為扣除特別收益金后的凈油價(jià)，元/m3；r為利潤(rùn)率；TXg為單井單位原油產(chǎn)品稅，元/m3；Cfg為單井單位原油固定成本，元/m3；CVg為單井單位原油變動(dòng)成本，元/m3。

1.1 單井單位原油固定成本

固定成本是指不受產(chǎn)量增減變動(dòng)影響的各項(xiàng)成本費(fèi)用，油田固定成本主要包括：材料費(fèi)、燃料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、生產(chǎn)工人工資、職工福利費(fèi)、維護(hù)性井下作業(yè)費(fèi)、測(cè)井試井費(fèi)、修理費(fèi)、其他開(kāi)采費(fèi)等，固定成本一般不隨液量和油量的變化而變化，與油井開(kāi)井?dāng)?shù)密切相關(guān)［15］。

單井年固定成本計(jì)算如下：

式中：Cfd為單井年固定成本，元；Ct為油田總固定成本，元；n為油井開(kāi)井?dāng)?shù)，口。

假設(shè)單井第t年年產(chǎn)油量為Qt，單井單位原油固定成本表達(dá)式為

單井第t年年產(chǎn)油量用日產(chǎn)油量和生產(chǎn)時(shí)率表示為

式中：Qt為第t年單井年產(chǎn)油量，m3/a；R為生產(chǎn)時(shí)率；Qtd為第t年單井平均日產(chǎn)油量，m3/d。

1.2 單井單位原油變動(dòng)成本

變動(dòng)成本是指隨產(chǎn)品產(chǎn)量增減而成正比例變化的各項(xiàng)費(fèi)用。對(duì)于采用注水開(kāi)發(fā)的油田，單井變動(dòng)成本與一般工業(yè)產(chǎn)品的變動(dòng)成本有所不同，它隨著產(chǎn)液量的增加而不斷上升［16］。因此對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油田的單井而言，應(yīng)列入單井變動(dòng)成本的項(xiàng)目包括：油氣處理費(fèi)（與產(chǎn)液量有關(guān)的費(fèi)用）、井下作業(yè)

單井單位原油固定成本可改寫(xiě)為費(fèi)中的增產(chǎn)措施費(fèi)（與產(chǎn)液量有關(guān)的費(fèi)用）、注水費(fèi)（與注水量有關(guān)的費(fèi)用）、油田維護(hù)費(fèi)（與產(chǎn)油量有關(guān)的費(fèi)用）等4項(xiàng)費(fèi)用。

噸油注水量與水油比滿足關(guān)系式：噸油注水量=注采比·（原油體積換算系數(shù)+水油比）。

單井第t年的變動(dòng)成本為

式中：CVt為單井第t年變動(dòng)成本，元；Cog為噸液油氣處理費(fèi)，元/t；Csg為噸液增產(chǎn)措施費(fèi)，元/t；Cwg為單位注水費(fèi)，元/t；Cyg為噸油油田維護(hù)費(fèi)，元/t；fwt為油井第t年含水率；k為注采比；β為原油體積系數(shù)；γ為原油相對(duì)密度。

單井第t年的單位原油變動(dòng)成本為

1.3 單井單位原油產(chǎn)品稅及附加

1.3.1 單井單位原油產(chǎn)品稅計(jì)算

對(duì)于海上油田，合作油田和自營(yíng)油田包含的產(chǎn)品稅種類不同［17］：合作油田的原油產(chǎn)品稅包括增值稅（稅率為5%）、城市建設(shè)稅（稅率為1%）和教育附加稅（稅率為5%）；自營(yíng)油田的產(chǎn)品稅包括資源稅（稅率為6%）、增值稅及附加（增值稅附加稅率為6%）。

合作油田原油產(chǎn)品稅計(jì)算公式為

式中：TXt為油田第t年的產(chǎn)品稅，元；Tzz為增值稅，元；Tcj為城市建設(shè)稅，元；Tjy為教育附加稅，元；rcj為城市建設(shè)稅稅率，%；rjy為教育附加稅稅率，%。

合作油田單井單位原油產(chǎn)品稅計(jì)算公式為

式中：Tgzz為單位原油增值稅，元/m3；

自營(yíng)油田原油產(chǎn)品稅計(jì)算公式為

式中：Tzy為資源稅，元；Txx為銷(xiāo)項(xiàng)稅，元；Tcjx為操作費(fèi)進(jìn)項(xiàng)稅，元；Ttjx為投資進(jìn)項(xiàng)稅，元；

自營(yíng)油田單井單位原油產(chǎn)品稅計(jì)算公式為

式中：Tgzy為單位原油資源稅，元/m3；Tgxx為單位原油銷(xiāo)項(xiàng)稅，元/m3；Tgtjx為單位原油操作費(fèi)進(jìn)項(xiàng)稅，元/m3；Tgtjx為單位原油投資進(jìn)項(xiàng)稅，元/m3。

1.3.2 特別收益金計(jì)算

石油特別收益金，是指國(guó)家對(duì)石油開(kāi)采企業(yè)銷(xiāo)售國(guó)產(chǎn)原油因價(jià)格超過(guò)一定水平所獲得的超額收入按比例征收的收益金。海上油田石油特別收益金征收比例如表1所列：

表1 石油特別收益金起征標(biāo)準(zhǔn)及征收比例Table 1 Threshold and percentage of special oil gain levy

1.4 海上注水開(kāi)發(fā)油田單井經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量邊界模型建立

根據(jù)投入產(chǎn)出平衡原理和經(jīng)濟(jì)極限含水率定義，對(duì)于合作油田：聯(lián)立式（1），（2），（5），（7），（9），綜合考慮特別收益金起征標(biāo)準(zhǔn)和比例（假定匯率為6.8），求解fwt，即可得到合作油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率，其函數(shù)表達(dá)式為

將產(chǎn)油量、成本、稅金、油價(jià)等參數(shù)帶入式（12）即可求解經(jīng)濟(jì)極限含水率fwt。

2 海上注水開(kāi)發(fā)油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率模型的應(yīng)用

2.1 模型參數(shù)

渤海Q油田位于渤海中部海域，為中方和外方合作開(kāi)發(fā)的油田，2001年投入開(kāi)發(fā)，2002年開(kāi)始注水，經(jīng)過(guò)16年的注水開(kāi)發(fā)，油田已進(jìn)入高含水期，目前綜合含水率為90%，注水開(kāi)發(fā)區(qū)塊有采油井235口，注水井80口，產(chǎn)液量為65 000 m3/d，產(chǎn)油量為6 500 m3/d，注水量為65 000 m3/d。實(shí)施加密調(diào)整井是實(shí)現(xiàn)油田高含水期挖潛的有效措施，2014—2017年油田累計(jì)實(shí)施50口加密調(diào)整井，累計(jì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)超過(guò)150萬(wàn)t，歷年調(diào)整井的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率超過(guò)12%，在老油田的挖潛中發(fā)揮著重要作用。加密調(diào)整井的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)和成本費(fèi)用項(xiàng)目分別如表2和表3所列。

表2 加密調(diào)整井開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)參數(shù)Table 2 Economic parameters of infilling adjustment well

表3 油田固定成本和變動(dòng)成本費(fèi)用Table 3 Fixed cost and variable cost items of oilfield

2.2 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述建立的海上注水開(kāi)發(fā)合作油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率模型，結(jié)合渤海Q油田經(jīng)濟(jì)參數(shù)和成本費(fèi)用（需先換算到單井），計(jì)算得到不同油價(jià)、不同日產(chǎn)油量下的單井經(jīng)濟(jì)極限含水率（表4）。

根據(jù)表4繪制單井經(jīng)濟(jì)極限含水率圖版（圖1）。從圖1可看出，隨著油價(jià)的升高，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率逐漸提高，當(dāng)油價(jià)從$30/bbl到$100/bbl（1 bbl=0.159 m3），經(jīng)濟(jì)極限含水率從97.05%漲至99.11%；海上油田開(kāi)發(fā)模式一般為高速開(kāi)發(fā)［18］，以單井產(chǎn)油量為20 m3/d計(jì)算，油價(jià)為$100/bbl時(shí)的單井經(jīng)濟(jì)極限含水率高達(dá)99.11%；目前油價(jià)為$70/bbl時(shí)，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率為98.94%。綜合來(lái)看，海上油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率與油價(jià)和采油速度相關(guān)，且單井經(jīng)濟(jì)極限含水率基本在98%以上，在高油價(jià)條件下，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率高達(dá)99.11%，這一結(jié)果修正了我們對(duì)于經(jīng)濟(jì)極限含水率98%的慣性認(rèn)識(shí)，對(duì)油田單井效益開(kāi)發(fā)具有重要意義。

表4 不同油價(jià)、不同日產(chǎn)油量下單井經(jīng)濟(jì)極限含水率Table4 Economic limit water cut of singlewell under different oil priceand oil production

圖1 單井經(jīng)濟(jì)極限含水率圖版Fig.1 Economic limit water cut of singlewell

2.3 實(shí)例應(yīng)用

以渤海Q油田N區(qū)為例，該區(qū)是Q油田含水率最高的區(qū)塊，目前有30口油井開(kāi)井生產(chǎn)，平均綜合含水率為95.8%，其中一口井I07 H含水率高達(dá)98.0%，其產(chǎn)油量為20 m3/d。根據(jù)單井經(jīng)濟(jì)極限含水率研究成果，當(dāng)產(chǎn)油量為20 m3/d，油價(jià)為$70/bbl時(shí)，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率為98.94%，目前含水率小于經(jīng)濟(jì)極限含水率。由此可見(jiàn)，目前該井依然具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)維持生產(chǎn)，全區(qū)依然具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，消除了“單井含水率達(dá)到98%應(yīng)關(guān)井”的疑慮，對(duì)N區(qū)、全油田乃至類似油田具有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。

3 結(jié)論及建議

（1）油價(jià)和日產(chǎn)油量是影響單井經(jīng)濟(jì)極限含水率的2個(gè)重要因素，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率與油價(jià)和日產(chǎn)油量均呈正相關(guān)關(guān)系。

（2）單井經(jīng)濟(jì)極限含水率隨油價(jià)和日產(chǎn)油量的升高而升高。當(dāng)油價(jià)$30/bbl到$100/bbl時(shí)，產(chǎn)油量由0.5 m3/d提高到20.0 m3/d，經(jīng)濟(jì)極限含水率從97.05%大幅上升至99.11%。

（3）對(duì)于海上高速開(kāi)發(fā)油田，以產(chǎn)油量20 m3/d計(jì)算，高油價(jià)$100/bbl下的單井經(jīng)濟(jì)極限含水率高達(dá)99.11%；目前油價(jià)$70/bbl時(shí)，單井經(jīng)濟(jì)極限含水率為98.94%；遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選值，對(duì)評(píng)判海上油田單井效益生產(chǎn)具有重要意義。

（4）自營(yíng)油田單井經(jīng)濟(jì)極限含水率可基于本文建立模型，將自營(yíng)油田經(jīng)濟(jì)參數(shù)、成本費(fèi)用等帶入模型即可獲得相關(guān)研究成果。