低滲油藏水平井開發產能預測及舉升方式優選策略

摘 要：低滲透油藏的油氣儲量在油氣探明儲量中所占比例較大，合理有效地開發低滲透油藏對于緩解油氣供給矛盾意義重大。存在諸多難點：儲層砂體有效性和連續性差，產液量偏低；地層滲流規律復雜，存在啟動壓力梯度；天然能量不足，壓敏效應嚴重等。為此，筆者在水平井產能公式的基礎上，利用層次分析法對舉升方式進行優選分析，得到最優舉升方式為螺桿泵舉升，以期為現場低滲透油藏水平井開發提供依據。

關鍵詞：低滲透油藏開發；產能；層次分析法；舉升方式；優選分析

1 產能預測模型的建立

在中外學者對水平井產能的大量研究中，Joshi 方法是較為經典的預測低滲透油藏水平井產能的模型，其以 Giger 水平井產能公式為基礎，將水平井三維滲流問題轉換為二維平面上橢圓形流動和垂直平面內徑向流動。假設條件包括：流體在地層和井筒中為穩態滲流；油藏厚度均勻，頂部及底部有良好隔層；水平井井筒位于油藏中部；儲層各向同性；忽略毛管壓力和重力的影響。將流體在水平井及地層中的滲流分為 2 部分：流體在水平井外圍橢圓邊界的滲流和流體在水平井段有效區內的滲流。前者可近似為水平面上的滲流，后者可近似為平面徑向流，根據水電相似原理，即用電路來近似描述滲流過程，將2 部分滲流阻力近似為電阻進行并聯后求解。以該模型為基礎，推導得到產能的計算公式。

2 模型準確性驗證及敏感性分析

2.1 模型準確性驗證

以A井為例驗證模型準確性。水平井及地層參數包括：油藏厚度為 60 m，地層原始壓力為 12.3 MPa，泄油面積為 0.7 km2，井底流壓為 6.35 MPa，儲層巖心滲透率為 16×10- 3μm2，啟動壓力梯度為 0.018 MPa/m，滲透率變化系數為 0.073，粘度變化系數為 0.01，地層原油密度為0.8 g/cm3，粘度為9.8 mPa·s，體積系數為1.04。靶點井深為 1 353 m，靶點垂深為 1 296 m，水平井段垂深為 1 296 m，水平井段長度為158.5 m，水平井井徑為0.216 m。計算得到產液量為 35.79 m3/d。該井 25 d 的實際平均產液量為36.52 m3/d，計算結果與其的相對誤差為2%，擬合程度較高，說明所建模型準確可靠。

2.2 敏感性分析

低滲透油藏水平井在開發過程中，產液量與水平井段長度密切相關。水平井段長度與油井極限產液量的關系（圖 1）表明：當水平井段長度小于 400 m 時，極限產液量隨水平井段長度的增加基本上呈線性增加；當水平井段長度大于400 m 時，極限產液量隨水平井段長度的增加增幅趨緩。

水平井井徑 由水平井井徑與油井極限產液量的關系（圖 2）可以看出：水平井極限產液量與井徑基本呈線性正相關；井徑越大，水平井極限產液量越大，但成本也會隨之增加。同時，在設計最佳水平井井徑時，還須考慮水平井后期作業時的工具配套性。

3 合理舉升方式優選

在油田開發過程中，根據儲層狀況不同有各種不同的舉升方式，選取合理有效的舉升方式至關重要。筆者以A井為例，使用等級加權法與層次分析法相結合的方法優選最佳舉升方式。等級加權法將影響舉升方式選擇的相關參數分為與可行性有關和與復雜性有關的 2 類參數，將可行性等級分為最好、好、適合、不好和不可行 5 個等級，分別用 4，3，2，1，0 表示；根據復雜程度，分為高、中和低 3 個等級，分別用 3，2，1 表示。該方法的特點是只要其中 1 個參數為 0，該舉升方法就被剔除；同時，該方法對級數較低的參數十分敏感。根據油井具體情況，將2 類參數進行處理：根據計算結果，將Z 值大的方法作為選擇決策。層次分析法是一種將定性與定量相結合的權重決策分析方法，將問題決策中繁多、復雜的因素按性質特征分為若干層，對層內因素兩兩進行比較，通過主觀權重賦值描述其重要性，其權重應根據實際經濟形勢和技術狀況而定。該方法將決策者的主觀判斷與客觀推理緊密結合起來，適用于解決決策準則多但不易量化的復雜決策問題，在各個領域決策方案制定中發揮了重要作用。

層次分析法的步驟為：①確定因素指標并分層即構建層次分析決策流程；②通過兩兩比較，構成每一層的比較判斷矩陣，確定每個元素指標與其上一層重要性排序，即相對權值；③通過合成確定整個層次結構中每一個元素指標對最終目的的權重，將它們按照重要程度排序。這種計算可以歸結為求解矩陣的最大特征根和其對應的特征向量，求解后將特征向量進行歸一化處理即為對應元素的權重值；④計算指標層各因素指標對目標層權重，并綜合上面計算結果，得到低滲透油藏水平井舉升方式選擇指標權重體系。

對于水平井舉升方式的選擇，先構造低滲透油藏水平井采油方式層次分析決策流程，再根據前面所述步驟確定低滲透油藏水平井的最優舉升方式。權重體系的最終計算結果為：技術指標權重為 0.6，其中檢泵周期、檢泵時間、產液量適應能力、抗結垢能力、技術配套能力、參數調節難易、檢泵工作量和維修難易分別為 0.06，0.06，0.12，0.12，0.03，0.03，0.06 和 0.12；經濟指標權重為 0.4，其中檢泵成本、動力費用、折舊成本、人力成本分別為 0.2，0.1，0.05 和0.05。以A井為例，首先利用等級加權法對舉升方式進行優選。結果表明，電潛泵舉升和水力泵舉升為可使用的舉升方法；然后利用層次分析法進行優選，先對其原始評價數據進行歸一化處理，將層次分析后的權重體系結果與歸一化后的舉升方式評價指標數據相乘，得到有桿泵、水力泵、電潛泵、氣舉、螺桿泵各舉升方式適用性總權重分別為0.205，0.172，0.212，0.166 和 0.245，層次分析結果表明，對于A井低滲透油藏水平井，螺桿泵是其最佳舉升方式，其次為電潛泵舉升。而等級加權法分析時排除了螺桿泵舉升方式，故該井最終選擇電潛泵舉升。

參考文獻：

[1]閆存章.低滲透油田開發技術文集[M].北京：石油工業出版社，2008.

作者簡介：

曾冠鑫，652801198107210534，男，2005年參加工作，高級工程師職稱，現任塔里木油田公司油氣工程研究院副主任工程師。