基于單因素解析多因素耦合的遞減率計算方法

張 俊，黃 琴，靳心偉，安玉華，李思民

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

綜合遞減率是油田整體開發效果的綜合體現，受到油藏類型、地質條件、開發方式等眾多因素的影響[1—7]。目前綜合遞減率主控因素常用分析方法有定性分析和半定量分析，定性分析簡單直觀，半定量分析主要是采用月度生產數據回歸得到年遞減率，然后各因素采用扣除產量方法，回歸得到其對遞減率的影響。該方法考慮的影響因素少，人為誤差大。因此，需要建立一種考慮多因素的定量分析方法，對綜合遞減率實現更精準的分析，找準油田開發問題，優化遞減率控制策略。

1 綜合遞減率多因素耦合模型的建立

從綜合遞減率的定義出發，按照行業標準中的定義：老井年綜合遞減率等于油田或區塊當年核實年產油量扣除當年新井年產油量除以上年核實年產油量(公式(1))。對區塊核實年產油量進行分解，包括三部分：一是表征區塊整體的參數，如油井數量、井網完善情況等；二是表征生產時效的參數；三是表征油井個體的參數，如生產能力、附加阻力、生產壓差等多個因素(見圖1)。

建立基于產量分解的區塊年產量計算公式，即區塊年產油量等于有效油井數乘以平均單井產油量乘以生產時間(公式(2)～(4))。平均單井產油量等于產液能力乘以含油率乘以生產壓差。因此，年產油量由5個參數構成：有效油井數、產液能力、含油率、生產壓差和生產時間。5個參數又可進一步分解為12個影響因數(見表1)。

圖1 區塊年產量分解示意

表1 基于產量分解的區塊年產量影響因素

(1)

Qo=NoJL(1-fw)ΔpT

(2)

No=Nφ

(3)

(4)

式中：Di為第i年綜合遞減率,%；Qo(i-1)為上年老井年產油量,t；Qo(i)為老井當年年產油量，t；Qo為區塊年產油，t；No為有效井數；JL為產液指數，m3/(d·MPa)；fw為含水率，小數；Δp為生產壓差,MPa；T為生產時間；N為油井總數；φ為井網完善程度,小數；No為有效油井數；A為單位換算系數；λ為層間動用程度，小數；K為儲層滲透率，10-3μm2；h為儲層厚度，m；μL為產出液黏度，mPa·s；re為泄油半徑，m；rw為井半徑，m；S為附加阻力。

將公式(2)～(4)代入(1)中，可分別得到表1中12個產量因素造成的遞減率大小(公式(5)～(8))：

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：DX(i)為X因素在第i年變化造成的遞減率,%；X為表1中油井數、井網完善程度、儲層滲透率、油井射開層厚度、層間動用程度、地層壓力和生產天數；Y為表1中產出液黏度、井底流壓和階段含水率；DS(i)、Dre(i)分別為第i年附加阻力、平均注采井距變化造成的遞減率,%；JL(i-1)為上年產液指數，m3/(d·MPa)。

圖2 綜合遞減率主控因素確定流程

因此，當確定某年遞減率變化主控因素時，首先需要確定當年和上年12個因素值，然后帶入區塊產量計算公式(公式(2))，得到區塊計算年產油，并通過各因素優化使計算區塊年產油與實際區塊年產油基本一致，進而各因素代入公式(5)～(8)中，可求得某年各因素造成的遞減率，排序后可得到區塊遞減率主控因素(見圖2)。

2 影響綜合遞減率的單因素解析方法

綜合遞減率耦合模型中考慮了12個因素的影響，其中9個因素通過油田實際資料很容易獲得，井網完善程度、層間動用程度和附加阻力可通過以下方法解析得到。

2.1 井網完善程度

通過油田開發可知，油井多向受效率越高，開發效果越好。而實際開發井網受到斷層、含油面積等影響，與理論規則井網相比存在差異。因此，引入井網完善程度，表征井網完善性(公式(9))。在理論規則井網下，以反九點井網和五點井網為例，油井單向、雙向、多向受效系數可以用公式和曲線描述(見表2)，反九點井網條件下，隨著總井數增加，雙向受效系數趨近于0.7，四向受效系數趨近于0.3(見圖3)。

φ=∑niki/∑ni理ki理

(9)

式中：φ為井網完善程度，小數；ni為實際各受效方向井數；ki為實際受效系數，小數；ni理為規則井網各受效方向井數；Ki理為規則井網受效系數，小數。

表2 不同井網下油井受效系數

圖3 反九點井網油井受效系數

因此，可以將實際井網與理論井網進行對比，確定井網完善程度。計算方法是通過實際井網油井受效系數積分與理論井網油井受效系數積分之比，確定井網完善程度，進而定義區塊有效油井數等于油井總數乘以井網完善程度。

2.2 層間動用程度

油井有效生產厚度等于射孔生產厚度乘以層間動用程度，層間動用程度可通過油田實際產液剖面、吸水剖面或新鉆井水淹層測井解釋資料統計分析得到。

2.3 附加阻力

引入Hall曲線方法，計算區塊油井附加阻力[8]，其物理意義是：采油井累積產出一定液量，總共消耗多少的驅動能量(見圖4)。計算步驟(公式(10)～(12))為：1)建立累產液、注入量與壓差積分的關系。2)計算不同階段的綜合產液指數m，分析和評價不同開發階段、不同條件下，油井綜合生產能力和變化趨勢。m的倒數反映不同階段采油井生產過程中受到的綜合阻力大小。3)計算各階段附加阻力S。

(10)

(11)

(12)

式中：Lp為某時間段累積產液量，t；K、Kro、Krw分別為絕對滲透率、油相滲透率和水相滲透率，10-3μm2；μo、μw分別為原油、水黏度，mPa·s；pe、pwf分別為地層靜壓和井筒流壓，MPa；S為附加阻力，無量綱。

圖4 累積產出與生產壓差積分的關系示意

3 應用效果

M油田綜合遞減率高，年度間變化大。有必要研究年度遞減率變化與哪些因素有關，各個因素對遞減率的影響大小，找到影響遞減率的主控因素。2014年之前綜合遞減率高于40%，生產過程中表現出含水上升快，產液下降的特征。采用遞減率主控因素確定方法計算后，得到2014年12個因素對遞減率的影響，確定主控因素從大到小依次為階段含水率、附加阻力和層間動用程度(見圖5)。

圖5 2014年各因素造成的遞減率

圖6 2014-2015年各因素造成的遞減率

找到主控因素后，制定了2015年遞減率控制策略。采取措施后，各主控因素的改善情況是：2015年油井含水上升速度顯著減緩，含水上升率大幅下降，層間動用程度下降幅度有所減緩。部分油井生產過程中，表現出在注水充足的條件下，產液持續下降，目前已證實為儲層污染造成附加阻力，污染機理是巖心速敏，大壓差下微粒運移造成儲層堵塞。2015年對存在儲層堵塞的井，提出12井次解堵措施建議，使附加阻力上升幅度有所減緩。針對三個主控因素采取治理措施后，階段含水率和層間動用程度對遞減率的影響明顯下降，2015年綜合遞減率較2014年整體降低8%，實現年增油5×104t(見圖6)。

4 結論及建議

(1)從綜合遞減率的定義出發，提出基于產量分解的區塊年產量計算公式，建立了綜合遞減率主控因素定量分析方法，豐富了油藏研究技術手段。提出用井網完善程度、層間動用程度、附加阻力來反映油田開發的中儲量動用的不均衡。采用12個影響因素更能準確表征生產過程中綜合遞減率的整體變化趨勢。

(2)應用該方法可以確定出在不同開發階段，影響油田開發效果的主控因素。明確M油田目前影響綜合遞減率的主控因素為附加阻力、階段含水、層間動用程度、地層壓力、井網完善程度。2015年應用該方法更精準的指導遞減率調控措施，使綜合遞減率降低8%。該研究方法和礦場實踐的成功，可以為同類型開發的油藏提供參考。