李傳亮，朱蘇陽

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，成都610599）

油井產(chǎn)能評價新方法

李傳亮，朱蘇陽

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，成都610599）

油井產(chǎn)能評價是通過產(chǎn)能測試完成的。常規(guī)的產(chǎn)能測試是在地下進行的，即通過測量油井產(chǎn)量和井底壓力來確定油井的產(chǎn)能指數(shù)，從而對油井產(chǎn)能做出評價。對于某些油井，井底壓力測試十分困難，產(chǎn)能評價往往難以實現(xiàn)。為了有效評價油井的產(chǎn)能，對其評價方法進行了改進，即把產(chǎn)能測試從地下移至地面，通過測試油嘴的產(chǎn)能方程來評價油井的產(chǎn)能，并采用油嘴產(chǎn)能指數(shù)的大小來評價油井產(chǎn)能的高低。通過測量不同油嘴大小的油井產(chǎn)量，即可確定油嘴產(chǎn)能指數(shù)。研究表明，油嘴產(chǎn)能測試不影響油井的正常生產(chǎn)，也不增加任何測試費用，方法簡單、實用。

油井；產(chǎn)能；產(chǎn)能指數(shù)；油嘴產(chǎn)能指數(shù)；產(chǎn)能曲線；產(chǎn)能測試

0 引言

油井的產(chǎn)量隨生產(chǎn)條件而變化，在特定生產(chǎn)條件下的油井產(chǎn)量定義為油井的產(chǎn)能。油井的產(chǎn)量是一個變量，而油井的產(chǎn)能則是一個常數(shù)。油井產(chǎn)能是油井配產(chǎn)的基礎參數(shù)，因此，油井的產(chǎn)能評價是油井生產(chǎn)管理的一項基本工作［1-3］。油井產(chǎn)能評價是通過產(chǎn)能測試完成的，而產(chǎn)能測試又受很多因素的影響，因此正確評價油井的產(chǎn)能并不是一件容易的事。傳統(tǒng)的油井產(chǎn)能評價都是針對地層而進行的［4-5］，由于地層條件下的測試十分困難，很多情況下都無法實現(xiàn)，因此，筆者擬對油井產(chǎn)能評價方法進行改進，把產(chǎn)能測試從地下移至地面，使其評價更簡單、實用。

1 油氣流程

油氣從地下流到地面，需經(jīng)歷3個流動階段：①從地層流到井底的滲流階段；②從井底流到井口的管流階段；③從井口流到輸油管線的嘴流階段。這3個階段是一個串聯(lián)過程，因此這3個階段的流量是相等的，壓力是依次銜接的（圖1）。

圖1 油井油氣流程圖Fig.1Scheme of oil and gas flow in production

滲流階段的流量為地層壓力損失的函數(shù)，即

式中：q為油井產(chǎn)量（流量），m3/d或t/d；pe為供給邊界（外邊界）壓力，MPa；pwf為井底（內(nèi)邊界）流壓，MPa；f1為滲流階段的產(chǎn)量函數(shù)。供給邊界壓力與井底流壓的差值，為油井的生產(chǎn)壓差。

管流的流量為井筒壓力損失的函數(shù)，即

式中：pt為油壓，MPa；ρm為井筒流體密度，g/cm3；g為重力加速度，m/s2；D為油井深度，km；f2為管流階段的產(chǎn)量函數(shù)。

油嘴的流量為油嘴壓力損失的函數(shù)，即

式中：pb為回壓，MPa；f3為嘴流階段的產(chǎn)量函數(shù)。

式（1）～（3）分別是3個流動階段的產(chǎn)能方程，只要確定了3個方程的函數(shù)關系，就可以確定油井的產(chǎn)能大小。由于3個流動階段的流量相等，因此，確定任何一個流動階段的產(chǎn)能數(shù)據(jù)，就可以代表油井的產(chǎn)能。油田現(xiàn)場一般選擇第一流動階段即地下滲流階段的產(chǎn)能方程作為油井產(chǎn)能的評價對象［4-5］。

2 地層測試

在地層中的滲流階段，單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)量定義為油井的產(chǎn)能指數(shù)（采油指數(shù)）［4-7］，即

式中：J為油井的產(chǎn)能指數(shù)，m3/（d·MPa）或t/（d·MPa）。

根據(jù)滲流力學，油井產(chǎn)能指數(shù)的理論公式［6-7］為

式中：k為地層滲透率，D；h為地層厚度，m；μ為地層流體黏度，mPa·s；re為油井泄油半徑，m；rw為油井半徑，m；s為油井表皮因子，小數(shù)。

由于式（5）中的許多參數(shù)都難以確定，再加上產(chǎn)能指數(shù)通常又是在地層條件下進行測試的，因此式（5）不能直接用來計算油井的產(chǎn)能指數(shù)。根據(jù)式（4），只要測試了油井的產(chǎn)量和地層的內(nèi)、外邊界壓力，就可以確定油井的產(chǎn)能指數(shù)。油井產(chǎn)量可在地面直接計量，而地層的內(nèi)、外邊界壓力需要在地下進行測試。為了測試油井的產(chǎn)能指數(shù)，通常把式（4）改寫成

按照式（6），測試一組具有穩(wěn)定產(chǎn)量和與其相對應的井底流壓數(shù)據(jù)，并繪制成圖2所示的油井產(chǎn)能曲線——油井生產(chǎn)指示曲線，曲線的斜率則為油井的產(chǎn)能指數(shù)［6］（圖2）。

圖2 油井產(chǎn)能曲線Fig.2Productivity curve of a well

利用測試獲得產(chǎn)能指數(shù)數(shù)據(jù)，再根據(jù)下式對油井進行配產(chǎn)：

用式（6）確定油井產(chǎn)能時，井底流壓能否成功測量是問題的關鍵。對于一些超深井、高含硫井、井筒裝有節(jié)流或抽油設備的油井，將壓力計置入井中時十分困難，測試難以實現(xiàn)。對于低滲和特低滲地層，油井需要的穩(wěn)定時間偏長使得測試也很困難。

圖2為多點測試。若采用單點測試，可用式（4）來確定油井的產(chǎn)能指數(shù)，除了需要測量井底的穩(wěn)定流壓之外，還需要測量一個靜壓或外邊界壓力數(shù)據(jù)（靜壓測試需要長時間關井進行壓力恢復試井，這會影響油井產(chǎn)量，油田生產(chǎn)管理部門一般不愿意采用）。

鑒于地下產(chǎn)能測試存在的諸多問題，油井產(chǎn)能測試位置可以上移。若根據(jù)式（2）對井筒進行測試，也需要測量井底流壓，這與地層測試面臨著同樣的困難。因此，筆者擬將產(chǎn)能測試從地下移至地面。

3 地面測試

根據(jù)式（3）可以對油井進行地面測試，從而確定出油井的產(chǎn)能大小。對于多相流動，式（3）的物理方程至今還沒有建立起來，油田現(xiàn)場只統(tǒng)計出了一些實用性較強的經(jīng)驗方程，即嘴流方程。

若pb/pt＜0.555，則回壓的波動不會對油嘴的上游壓力（油壓）及產(chǎn)量產(chǎn)生影響［4-5］，這個條件在油田通常很容易滿足，因此，式（3）可以改寫為

式（8）的經(jīng)驗方程［4-5］為

式中：d為油嘴直徑，mm；Rgo為油井生產(chǎn)氣油比，m3/ m3；a，b，c均為統(tǒng)計常數(shù)，其中c為2左右。

在特定的生產(chǎn)時間內(nèi)，油井的生產(chǎn)氣油比通常為一常數(shù)，油壓數(shù)據(jù)的波動通常很小，因此，式（9）可近似寫成

式中：Z為油嘴產(chǎn)能指數(shù)，m3/（d·mm2）或t/（d·mm2）。

式（10）中油嘴產(chǎn)能指數(shù)定義為單位油嘴大小，即油嘴直徑為1 mm時的油井產(chǎn)量

若通過地面測試獲得了油嘴產(chǎn)能指數(shù)，則可根據(jù)式（10）對油井進行配產(chǎn)。

油嘴產(chǎn)能指數(shù)是通過一組生產(chǎn)測試完成的，即測試一組穩(wěn)定產(chǎn)量和對應油嘴大小的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并繪制成圖3所示的油嘴產(chǎn)能曲線，曲線的斜率即為油嘴產(chǎn)能指數(shù)。

圖3油嘴產(chǎn)能曲線Fig.3Nozzle productivity curve of a well

圖3 為多點測試。實際上也可以通過單點測試，并由式（11）來確定油井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)。

油嘴產(chǎn)能指數(shù)的測試可以在油井生產(chǎn)的同時進行，不影響油井的正常生產(chǎn)，也不需要增加任何的測試費用，比常規(guī)的地層測試更簡單、更節(jié)省費用、更實用。由于測試在地面進行，不受地層條件的限制，因此，油嘴產(chǎn)能測試適用于任何油藏，也適用于氣藏。

4 應用實例

4.1LC301井產(chǎn)能測試

LC301井的油嘴產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)如表1所列。由表1可以看出，油井產(chǎn)量對油嘴變化較敏感，而油壓對油嘴變化不敏感，油嘴產(chǎn)能曲線見圖4。

表1LC301井油嘴產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)表Table 1Test data of nozzle productivity of LC301 well

圖4LC301井油嘴產(chǎn)能曲線Fig.4Nozzle productivity curve of LC301 well

圖4 中油嘴產(chǎn)能曲線的回歸方程為

由該方程確定的LC301井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)Z= 4.437 t/（d·mm2）。

4.2LC305井產(chǎn)能測試

LC305井的油嘴產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)如表2所列。由表2可看出，油井產(chǎn)量對油嘴變化較敏感，油壓對油嘴變化不敏感，油嘴產(chǎn)能曲線見圖5。

表2LC305井油嘴產(chǎn)能測試數(shù)據(jù)表Table 2Test data of nozzle productivity of LC305 well

圖5LC305井油嘴產(chǎn)能曲線Fig.5Nozzle productivity curve of LC305 well

圖5 中油嘴產(chǎn)能曲線的回歸方程為

由該方程確定的LC305井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)Z= 5.056 7 t/（d·mm2）。

雖然LC305井的產(chǎn)量沒有LC301井高，但LC305井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)卻比LC301井高，即LC305井的產(chǎn)能高于LC301井，這是由于LC305井產(chǎn)能測試時用的油嘴較小所致。

5 結(jié)論

（1）由于常規(guī)產(chǎn)能測試在地下進行，對于一些油井來說地下測試十分困難，可將油井的產(chǎn)能測試從地下移至地面。

（2）地面測試通過嘴流方程加以實現(xiàn)，即通過測試油嘴的產(chǎn)能方程確定油嘴產(chǎn)能指數(shù)，進而用于評價油井的產(chǎn)能大小和對油井進行配產(chǎn)。

（3）油嘴產(chǎn)能測試不需要增加測試費用，也不影響油井的正常生產(chǎn)。

（4）油嘴產(chǎn)能測試比常規(guī)產(chǎn)能測試更簡單、實用，適用對象也更廣泛。

［1］成良丙，楊軍，馮順彥，等.多層復合油藏產(chǎn)能預測及主力層優(yōu)選技術［J］.巖性油氣藏，2013，25（6）：117-121.

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［6］李傳亮.油藏工程原理［M］.第2版.北京：石油工業(yè)出版社，2011：198-208.

［7］翟云芳.滲流力學［M］.第2版.北京：石油工業(yè)出版社，2003：21-22.

（本文編輯：楊琦）

A new evaluation method of well productivity

LI Chuanliang，ZHU Suyang
（School of Petroleum Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610599，China）

Productivity evaluation of wells is completed through productivity test of wells.Conventional productivity tests are accomplished at well bottomthrough measuringproduction rate and flowingpressure ofwell bottomin order to determine the productivity index of wells.Productivity index is a parameter to evaluate productivity of wells.However some wells are difficult to measure their bottom pressure and the productivity index can not be obtained.In order to evaluate the productivity of wells effectively,productivity evaluation method was improved with measurement at wellhead other than at well bottom.Test of well productivity at wellhead is completed through the determination of nozzle flowequation,which can determine the nozzle productivityindextoevaluate the productivityofwells.The nozzle productivitytest is completed through measuringflowrate ofwells and the size ofchoke nozzle,which can calculate the nozzle productivityindex.The nozzle productivitytest can be done simultaneously with the production of wells without anynegative effect on the production ofoil and gas and anyadditional cost.Nozzle productivitytest is quite simple and practical tothe conventional test at well bottom.

well；productivity；productivityindex；nozzleproductivityindex；productivitycurve；productivitytest

TE328

A

1673-8926（2014）03-0007-04

2014-03-10；

2014-04-10

國家科技重大專項“多層疏松砂巖氣藏開發(fā)關鍵技術”（編號：2011ZX05027-003-01）資助

李傳亮（1962-），男，博士，教授，現(xiàn)從事油藏工程的教學和科研工作。地址：（610599）四川省成都市新都區(qū)西南石油大學石油與天然氣工程學院。E-mail：cllipe@qq.com。