哈法亞油田自噴井停噴時間預(yù)測方法研究

楊軍征，王青華，曹珍妮，楊茜茜

（1中國石油勘探開發(fā)研究院工程技術(shù)中心2北京奧伯特石油科技有限公司）

楊軍征等.哈法亞油田自噴井停噴時間預(yù)測方法研究.鉆采工藝，2019，42（5）：59-61

哈法亞油田位于伊拉克東南部，北西-南東向長軸背斜構(gòu)造，屬砂泥巖、碎屑巖灰?guī)r油藏，含邊底水［1］。該油田2005年4月開始試采，利用7套井網(wǎng)開發(fā)9套層系。油藏埋深1 905～4 300 m，不同層系原油性質(zhì)存在較大差異，地下原油黏度0.394～5.708 mPa·s，API值19.1～43.2，屬中、重質(zhì)原油。目前該油田處于開發(fā)前期，大部分油井采用自噴方式生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)進行，地層壓力不斷下降，部分物性好、邊底水活躍的主力層系的油井陸續(xù)見水，且見水后含水上升速度較快，越來越多的油井面臨停噴。為了及時掌握油井停噴情況，適時選擇人工舉升時機，需要對油井停噴時間進行準確預(yù)測。

常規(guī)的停噴時間預(yù)測方法主要通過公式計算停噴流壓，預(yù)測流壓隨時間的變化趨勢，當流壓達到停噴流壓時所對應(yīng)的時間為停噴時間［2］。也有根據(jù)最小油壓，回歸油壓變化趨勢；計算最小井底流壓，通過數(shù)模預(yù)測井底流壓變化；確定最小地層壓力，回歸地層壓力變化趨勢這三種方式進行停噴時間的預(yù)測［3］。以上方法多以單因素為限定條件，通過單因素變化趨勢的分析來預(yù)測停噴時間。此類方法考慮因素單一，而且未考慮含水變化和井筒流態(tài)變化對停噴時間的影響，預(yù)測結(jié)果誤差較大。為此，本文提出了一種更為精細的多因素綜合預(yù)測自噴井停噴時間的方法，在前人研究成果基礎(chǔ)上將同時考慮井筒復(fù)雜流態(tài)、含水率及地層壓力變化的影響。首先根據(jù)流體高壓物性、壓力測試、生產(chǎn)動態(tài)等數(shù)據(jù)優(yōu)選合適的多相管流模型；再結(jié)合節(jié)點分析技術(shù)確定油井停噴臨界條件（不同含水率下停噴地層壓力）；然后利用油藏工程方法［4-5］和回歸擬合方法預(yù)測含水率及地層壓力的變化趨勢，最后在此基礎(chǔ)上綜合確定油井停噴時間。該方法充分考慮了哈法亞油田高氣油比、見水井含水上升較快的開發(fā)現(xiàn)狀，停噴時間預(yù)測結(jié)果在實際應(yīng)用中取得了較好的效果，驗證了該方法的可靠性。

一、流體物性和多相管流模型優(yōu)選

1.流體物性模型優(yōu)選

對哈法亞油田各層系的高壓物性多次脫氣數(shù)據(jù)分別進行擬合，優(yōu)選出包括溶解氣油比、原油體積系數(shù)、原油黏度和天然氣壓縮因子等物性參數(shù)的計算模型［6］及修正系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 Mishrif層流體物性模型方法優(yōu)選結(jié)果表

2.多相管流模型優(yōu)選

通過大量的擬合分析工作，結(jié)合各理論模型的適用性［7-8］，認為Beggs-Brill多相流模型對于哈法亞油田更為適用［9-10］。該油田的油井生產(chǎn)氣油比普遍較高，井型多為斜度較大的定向井、水平井和分支井，而Beggs-Brill方法綜合考慮了流體在井筒中各種流態(tài)的變化以及井筒傾角的變化對井筒壓力的影響，因此適用性較好。其計算公式如式（1）：

式中：d p／d h—井筒壓力梯度，Pa／m；g—重力加速度，m／s2；gc—萬 有 引 力 常 數(shù)，Nm2／kg2；θ—井 斜角，°；ρm—混合物密度，kg／m3；fm—兩相摩阻系數(shù)；Gm—氣液混和物的質(zhì)量流量，kg／s；Vm—混合物流速，m／s；Vsg—氣相表觀速度，m／s；d—管直徑，m。

二、停噴臨界條件的確定

本文分析了井口壓力、地層壓力和含水率三個指標的停噴臨界條件。由于上述三個指標動態(tài)變化，且相互關(guān)聯(lián)，因此停噴臨界條件為一組數(shù)據(jù)集，而非一個固定的數(shù)值，各指標停噴臨界條件的分析方法如下。

1.停噴井口油壓

停噴井口油壓主要參照外輸管線壓力來確定。為使井口油壓在滿足原油外輸壓力的同時能正常自噴生產(chǎn)，本文在分析時取停噴井口油壓為外輸管線壓力的1.1倍。

2.停噴地層壓力和含水率的確定

在定井口油壓的基礎(chǔ)上利用所建立的油井多相管流模型開展節(jié)點分析來確定油井在不同含水率下的停噴地層壓力［8］。從節(jié)點分析結(jié)果來看，含水對停噴地層壓力的影響較為明顯，油井含水越高，停噴地層壓力越高。繪制哈法亞油田典型井的停噴地層壓力與含水率的關(guān)系曲線，可發(fā)現(xiàn)兩者具有較為明顯的線性關(guān)系，依據(jù)這一規(guī)律即可建立兩者之間的關(guān)系式（圖1），為后續(xù)停噴時間的預(yù)測提供臨界限制條件。

圖1 典型井不同含水率下停噴地層壓力預(yù)測

三、停噴時間綜合預(yù)測方法的建立

1.含水變化趨勢預(yù)測

哈法亞油田處于中低含水期，翁氏含水預(yù)測模型具有更好的適用性［11-13］，可利用該方法對哈法亞油田油井含水變化趨勢進行預(yù)測。該模型以數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ)，公式如式（2）：

式中：c、a—模型數(shù)理統(tǒng)計擬合系數(shù)；fw—含水率，%；t—時間，與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)時間類型相一致。

利用該模型對典型井的含水率隨時間變化趨勢進行預(yù)測，見圖2。

圖2 典型井翁氏模型含水率預(yù)測曲線圖

2.地層壓力變化趨勢預(yù)測

哈法亞油田主要依靠天然能量自噴開采，地層壓力的變化具有較為明顯的規(guī)律，大部分油井的地層壓力隨時間的變化呈現(xiàn)出線性下降規(guī)律（圖3）?；谶@一規(guī)律即可對油井的地層壓力進行預(yù)測。

3.停噴時間綜合確定

在油井含水率和地層壓力擬合預(yù)測的基礎(chǔ)上，利用不同時間點所對應(yīng)的地層壓力和含水率數(shù)據(jù)建立兩者之間的關(guān)系型曲線。經(jīng)統(tǒng)計，兩者之間多符合線性或指數(shù)規(guī)律（見圖4中的曲線1）。

圖3 典型井地層壓力下降趨勢預(yù)測圖

圖4 停噴參數(shù)綜合確定示意圖

在同一坐標系統(tǒng)中添加不同含水率下停噴地層壓力的變化曲線（圖1中的成果數(shù)據(jù)），結(jié)果見圖4中的曲線2。隨著含水率的上升和地層壓力的下降，兩條曲線會出現(xiàn)一個交點，而該交點即為油井停噴時的地層壓力和含水率。最后，利用油井含水率預(yù)測模型或地層壓力與時間的關(guān)系式求解停噴時間。

四、現(xiàn)場應(yīng)用效果

本方法充分考慮了井筒流態(tài)和含水率變化對自噴井停噴時間的影響，符合哈法亞油田高氣油比和見水井含水上升較快的開發(fā)實際。2015～2016年期間已準確預(yù)測停噴事件24井次，準確率達90%以上，為哈法亞油田自噴井轉(zhuǎn)人工舉升的時機選擇提供了有利依據(jù)，有效保障了該油田平穩(wěn)高效開發(fā)。

五、結(jié)論

（1）提出了基于多相管流和節(jié)點分析技術(shù)，同時考慮含水率和地層壓力變化的自噴井停噴時間預(yù)測新方法。該方法充分考慮了井筒流態(tài)和含水變化對自噴井停噴時間的影響，使得預(yù)測結(jié)果更加準確。

（2）分別建立了油井停噴地層壓力、實際地層壓力隨含水率變化的曲線，利用兩者之間的交點來確定停噴時的地層壓力及含水率，通過油井含水率預(yù)測模型或地層壓力與時間的關(guān)系式求解停噴時間。采油工程與油藏工程方法相結(jié)合，有效解決了停噴臨界條件預(yù)測這一技術(shù)難點。

（3）該方法在哈法亞油田的應(yīng)用，取得了較好的預(yù)測效果，為該油田自噴井轉(zhuǎn)人工舉升時機的選擇提供了有利依據(jù)，有效保障了油田平穩(wěn)高效開發(fā)。同時，該方法可為高氣油比、見水油藏自噴井停噴時間預(yù)測提供新的研究思路。