廣適水驅(qū)曲線在海相油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整中的應(yīng)用
——以南海A油田為例

張 偉，許家峰，焦 婷，耿站立

(1.海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028；2. 中海石油研究總院)

廣適水驅(qū)曲線在海相油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整中的應(yīng)用
——以南海A油田為例

張 偉1,2，許家峰1,2，焦 婷1,2，耿站立1,2

(1.海洋石油高效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028；2. 中海石油研究總院)

廣適水驅(qū)特征曲線適用范圍廣，預(yù)測(cè)精度高，但在應(yīng)用過(guò)程中需要確定q值，將廣適水驅(qū)特征曲線和產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方法應(yīng)用于海相砂巖油田，提出了根據(jù)累產(chǎn)水和含水率擬合曲線、參考其他水驅(qū)曲線計(jì)算結(jié)果和根據(jù)技術(shù)采收率計(jì)算結(jié)果確定q值的3種方法。將理論計(jì)算方案用于確定海上高含水油田合理提液幅度和合理生產(chǎn)壓差，取得較好效果。應(yīng)用結(jié)果表明，產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方法成本低、收益高，為海上類似油田提供了借鑒。

廣適水驅(qū)特征曲線；產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整；合理提液幅度；合理生產(chǎn)壓差

水驅(qū)特征曲線是研究水驅(qū)開發(fā)油田產(chǎn)量、含水率和含水上升率變化規(guī)律的重要手段，張金慶基于相滲曲線出發(fā)，將近似理論水驅(qū)曲線簡(jiǎn)化為廣適水驅(qū)特征曲線[1-2]，該曲線適用范圍廣，預(yù)測(cè)精度高。基于該曲線與分流量方程建立的產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整數(shù)學(xué)模型[3]，對(duì)于海上平臺(tái)液處理能力受到限制的高含水油田的提液增油控水具有重要的指導(dǎo)意義。但在應(yīng)用過(guò)程中，需要確定q值，解決與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合等問(wèn)題。本文將廣適水驅(qū)特征曲線和產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方法應(yīng)用于南海A油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中，就重點(diǎn)關(guān)注的如q值的選取、提液井合理提液幅度、實(shí)際生產(chǎn)中泵排量限制、合理生產(chǎn)壓差等問(wèn)題進(jìn)行探討[4-8]，確保產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案的可行性及有效性。

1 廣適水驅(qū)曲線q值的確定

廣適水驅(qū)曲線表達(dá)式：

(1)

由式(1)轉(zhuǎn)換得到的累產(chǎn)油與累產(chǎn)液關(guān)系式：

(2)

標(biāo)準(zhǔn)化后的相滲曲線指數(shù)表達(dá)式：

Kro(Sw)=(1-Sw)no

(3)

Krw(Sw)=Krw(Sor)Swnw

(4)

判斷單井是否有提液能力的無(wú)因次產(chǎn)液指數(shù)：

(5)

式中：NP——累產(chǎn)油，104m3；NR——可動(dòng)油儲(chǔ)量(極限可采)，104m3；WP——累產(chǎn)水，104m3；LP——累產(chǎn)液，104m3；Sw——含水飽和度；no——油相指數(shù)；nw——水相指數(shù)；μo——原油黏度，mPa·s；μw——水黏度，mPa·s；Bo——地下原油體積系數(shù)；a，q——水驅(qū)特征參數(shù)。

由式(1)可知，廣適水驅(qū)曲線表達(dá)式比一般水驅(qū)曲線多了一個(gè)參數(shù)q，在增加準(zhǔn)確性的同時(shí)，也增加了多解性；式(2)～(5)等關(guān)鍵計(jì)算步驟與q值息息相關(guān)，需要準(zhǔn)確求取才能保證結(jié)果的可靠性。本文根據(jù)大量井的應(yīng)用實(shí)踐，推薦3種確定q值的方法。

(1)根據(jù)累產(chǎn)水及含水率擬合曲線來(lái)判定。與常規(guī)曲線一樣，理論上每一口井都可以采用擬合歷史數(shù)據(jù)的方式求取水驅(qū)特征參數(shù)。實(shí)踐證明，投產(chǎn)之后生產(chǎn)平穩(wěn)，累產(chǎn)油與含水率曲線平滑的井?dāng)M合效果最好，求取的參數(shù)最可靠。以海相砂巖A油田06H井為例，選取最近9個(gè)月的數(shù)據(jù)得到的水驅(qū)曲線、累產(chǎn)水及含水率擬合曲線(圖1)擬合程度非常高，預(yù)測(cè)含水率達(dá)到98%時(shí)的可采儲(chǔ)量與其他方法計(jì)算結(jié)果相互驗(yàn)證。

(2)參考其他水驅(qū)曲線(常用甲型)結(jié)果來(lái)判定。

圖1 A油田06H井水驅(qū)曲線及累產(chǎn)水/含水率擬合曲線

在對(duì)A油田單井水驅(qū)特征參數(shù)的求取過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分井用方法1取不同的q值，曲線擬合程度相差無(wú)幾，但NR值差異很大，需要借助第三方結(jié)果來(lái)進(jìn)行判斷。與其他常用水驅(qū)曲線相比，甲型水驅(qū)曲線最適合描述各類油田的含水上升規(guī)律，但含水超過(guò)98%以后會(huì)上翹，預(yù)測(cè)的可采儲(chǔ)量偏大[9-10]，含水在98%以下時(shí)預(yù)測(cè)的可采儲(chǔ)量是可靠的。因此，采用給定液量方式預(yù)測(cè)不同q值含水為98%時(shí)的可采儲(chǔ)量，與同等條件下甲型曲線預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，選取最相近值。

(3)根據(jù)技術(shù)采收率的計(jì)算來(lái)判定。 從圖1可以看出，選取擬合段數(shù)據(jù)后線性回歸的截距為單井的可動(dòng)油儲(chǔ)量NR，因此，可以選取遞減規(guī)律好的單井，采用Arps遞減預(yù)測(cè)出產(chǎn)量遞減到0時(shí)的可采儲(chǔ)量即為可動(dòng)油儲(chǔ)量，以此為標(biāo)桿選取最接近的NR對(duì)應(yīng)的q值。

2 理論計(jì)算產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

A油田為海相砂巖油田，邊底水能量充足，采用天然水驅(qū)開發(fā)，根據(jù)公式(3)～(5)計(jì)算的該油田無(wú)因次采油、采液指數(shù)與含水率的關(guān)系如圖2所示。從圖中可知，隨著含水的上升，油田的無(wú)因次采液指數(shù)快速上升，表明油田自身具有極強(qiáng)的提液能力。

圖2 A油田無(wú)因次采油采液指數(shù)與含水率關(guān)系

截至目前，A油田共有生產(chǎn)井20口，日產(chǎn)油2 700 m3，含水94.1%，運(yùn)用廣適水驅(qū)曲線及高含水油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方法,計(jì)算得到A油田參與產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整的12口井的水驅(qū)特征參數(shù)見表1。理論計(jì)算方案表明，在12口井日產(chǎn)液2.95×104m3的條件下，通過(guò)產(chǎn)液結(jié)構(gòu)優(yōu)化，未來(lái)5年將有2口井降液，2口井維持液量不變，8口井提液，5年累計(jì)增油9.5×104m3，最大年增油2.1×104m3；如果日產(chǎn)液增加到3.5×104m3，5年累計(jì)增油18×104m3，表明該油田具有很好的提液潛力，但現(xiàn)場(chǎng)提液通常采用提高泵頻率或放大油嘴放大生產(chǎn)壓差。本文認(rèn)為，選擇提液井時(shí)，既要考慮泵頻率和生產(chǎn)壓差的合理性，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)工作量，提液倍數(shù)較低的井不應(yīng)納入提液范圍，理論產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案需要與實(shí)際優(yōu)化相結(jié)合。

3 確定合理提液幅度

生產(chǎn)實(shí)踐表明，油井提液幅度與增油幅度不完全一致，有時(shí)油井在提液后甚至不增油。油井增油效果還與提液時(shí)機(jī)、提液幅度、油井所處的構(gòu)造位置及井型等因素有關(guān)[11-14]。海相砂巖油田的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，地層天然能量充足，提液措施的實(shí)施效果最明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歷史上提液效果最好的8個(gè)油田、61井次提液措施提液一年的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表明，大部分井的提液幅度小于100%，多數(shù)井的提液幅度為50%左右(表2)。

從提液幅度與增油幅度關(guān)系曲線圖來(lái)看(圖3)，并非提液幅度愈大增油效果愈好，特別是在油井提液幅度大于200%的情況下，增油效果并不明顯，大多數(shù)井在提液50%時(shí)能保證比較好的增油效果和成功率。因此，將海相砂巖油田合理提液幅度定為50%。

4 確定電泵參數(shù)及合理生產(chǎn)壓差

海相砂巖油田地層能量充足，產(chǎn)液量高，生產(chǎn)中采用大排量的電潛泵。提液本質(zhì)上是放大生產(chǎn)壓差，選定合理排量的泵，通過(guò)調(diào)節(jié)泵頻率和油嘴大小來(lái)控制。因此，需要考慮生產(chǎn)壓差、泵排量、泵頻率等因素的限制[15-16]。

表1 A油田單井水驅(qū)特征參數(shù)及提液倍數(shù)

表2 海相砂巖油田提液井提液幅度統(tǒng)計(jì)

圖3 提液幅度與增油幅度關(guān)系

(1)生產(chǎn)壓差。計(jì)算合理生產(chǎn)壓差的方法很多[17]，其中油田穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)的實(shí)際測(cè)壓資料說(shuō)服力較強(qiáng)。從A油田參與產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整計(jì)算的12口井最近4次測(cè)壓資料統(tǒng)計(jì)(表3)可以看出，12口井最近5年生產(chǎn)壓差最高3.9 MPa，因此，確定生產(chǎn)壓差不超過(guò)4 MPa為宜。

(2)泵排量(最大產(chǎn)液量)及泵頻率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上述12口井4個(gè)時(shí)間點(diǎn)生產(chǎn)壓差對(duì)應(yīng)的產(chǎn)液量如圖4所示，單井最大產(chǎn)液量3 318 m3，確定泵排量不超過(guò)3 600 m3，同時(shí),泵頻率不超過(guò)60 Hz為宜。

5 優(yōu)化后產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方案

通過(guò)綜合分析，制定如下優(yōu)化原則：日產(chǎn)液不超過(guò)3 600 m3，生產(chǎn)壓差不超過(guò)4.0 MPa，提液后液量倍數(shù)不超過(guò)1.5，考慮調(diào)頻的限制，未來(lái)5年平均產(chǎn)液能力倍數(shù)應(yīng)大于1.1。按照上述原則，A油田理論計(jì)算能夠進(jìn)行產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整的12口井中，A05H井和A20H井未來(lái)5年平均產(chǎn)液能力倍數(shù)為1.02～1.05，推薦維持現(xiàn)狀；A03井和A09H1井為降液井，其他8口井作為優(yōu)選提液井，提液前后的各項(xiàng)參數(shù)如表4所示；8口井目前日產(chǎn)液1.8×104m3，提液后日產(chǎn)液2.4×104m3，提液后增油12×104m3，平均單井年增油1.5×104m3。從8口井目前的含水率、生產(chǎn)壓差以及受限因素來(lái)分析，A02H1井(64.1%)和A18ST1井(85.6%)目前含水相對(duì)較低，通過(guò)階段提液后仍有較大提液潛力；A07井和A17H井目前生產(chǎn)壓差較低且受泵排量限制，后續(xù)更換大泵仍有較大的提液潛力。

表3 A油田單井生產(chǎn)壓差統(tǒng)計(jì)

圖4 A油田不同單井不同時(shí)間點(diǎn)日產(chǎn)液量

表4 優(yōu)化后提液井提液前后生產(chǎn)參數(shù)對(duì)比

6 結(jié)論

(1)產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整方法應(yīng)用的關(guān)鍵是確定廣適水驅(qū)特征曲線的q值，實(shí)際應(yīng)用中可采用擬合累產(chǎn)水及含水率、類比其他水驅(qū)曲線計(jì)算結(jié)果以及標(biāo)定技術(shù)采收率等綜合方法確定q值。

(2)海相砂巖油田的合理提液幅度為50%，在編制該類型油田產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整及提液方案時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合油田生產(chǎn)穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)壓差、電潛泵的排量與頻率限制，確保方案具有可操作性及有效性。

(3)典型油田的應(yīng)用結(jié)果表明，將產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整理論計(jì)算與實(shí)際相結(jié)合，成本低，收益高，在低油價(jià)時(shí)期能緩解油公司的成本壓力。

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編輯：王金旗

1673-8217(2017)03-0080-04

2017-01-06

張偉，工程師，1984年生，2009年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事海上油氣田動(dòng)態(tài)分析及開發(fā)規(guī)劃編制工作。

“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“國(guó)內(nèi)油氣開發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2016ZX05016-006)。

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