肖歡（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東　青島　266580）

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產(chǎn)能預(yù)測分析方法的應(yīng)用研究

肖歡
（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580）

摘要：對儲(chǔ)層產(chǎn)能進(jìn)行定性及定量評價(jià)一直是油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的一項(xiàng)基本任務(wù).最主要的手段是試井分析，這是目前最為準(zhǔn)確的方法之一，但是成本高，費(fèi)時(shí)長.本文論述了測井預(yù)測儲(chǔ)層產(chǎn)能的可行性和具體方法，首先選擇地層和完井基本參數(shù)，然后針對油嘴尺寸、人工舉升制度以及重要的地層和生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析來確定這些參數(shù)對于產(chǎn)量的影響趨勢，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中的工作制度.

關(guān)鍵詞：產(chǎn)能預(yù)測；參數(shù)；動(dòng)態(tài)曲線；敏感性

對儲(chǔ)層產(chǎn)能進(jìn)行定性及定量評價(jià)一直是油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的一項(xiàng)基本任務(wù).對產(chǎn)能的正確評價(jià)不僅可以檢驗(yàn)油氣勘探成果，而且可以為油氣田開發(fā)提供最基本的依據(jù).它的重要性體現(xiàn)在兩方面：第一，在探井研究中，準(zhǔn)確的產(chǎn)能預(yù)測有利于勘探開發(fā)效益評價(jià)；第二，在低滲透儲(chǔ)層中，準(zhǔn)確的產(chǎn)能預(yù)測有利于評價(jià)產(chǎn)能改造潛力，指導(dǎo)酸化壓裂層位的選取和施工，提高油藏開發(fā)效益.

產(chǎn)能研究最主要的手段是試井分析，這是目前最為準(zhǔn)確的方法之一.但試井施工成本較高，費(fèi)時(shí)較長，并且不可能對每口井的每個(gè)井段都進(jìn)行測試，只限于重點(diǎn)層位施工，這限制了該方法的推廣.長期以來，從測井角度預(yù)測儲(chǔ)層產(chǎn)能一直缺少必要的研究手段，方法較為單一，研究結(jié)果與實(shí)際結(jié)果差距較大.但是，測井預(yù)測儲(chǔ)層產(chǎn)能是可行的：第一，試井分析為測井產(chǎn)能預(yù)測提供了方法上的指導(dǎo)（尤其是相當(dāng)于小型試井技術(shù)的MDT模塊式地層動(dòng)態(tài)測試技術(shù)及核磁共振油井技術(shù)的應(yīng)用）；第二，測井施工成本相對比較低，并且提供了產(chǎn)能預(yù)測所需要的諸多信息.利用測井資料預(yù)測儲(chǔ)層產(chǎn)能的主要意義就是在充分利用這些信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層“靜態(tài)”信息向“動(dòng)態(tài)”產(chǎn)能信息的轉(zhuǎn)變，以成本相對廉價(jià)的測井信息代替施工不菲的測試手段.

1　產(chǎn)能預(yù)測方法介紹[1-8]

目前主要的產(chǎn)能預(yù)測方法有：產(chǎn)能指數(shù)法、產(chǎn)能指數(shù)修正方法、修正比爾登方法、支持向量機(jī)方法、節(jié)點(diǎn)分析法.各種產(chǎn)能計(jì)算方法的適用范圍各不相同.

產(chǎn)能指數(shù)法適用于各種產(chǎn)能參數(shù)比較明確或者比較易于獲得的層位；

產(chǎn)能指數(shù)修正法適用于儲(chǔ)層產(chǎn)能參數(shù)不易于獲得或者參數(shù)的計(jì)算精度不準(zhǔn)確的井位，該方法能夠?qū)Ω鲄?shù)起到校正的作用，其精度依賴于試油資料的獲?。?/p>

修正比爾登方法是計(jì)算儲(chǔ)層壓裂產(chǎn)能的重要方法，它的精度依賴于試油、巖心資料的獲得；

支持向量機(jī)方法適用條件較為寬松，它的精度依賴于學(xué)習(xí)樣本的學(xué)習(xí)效率和精度，由于理論的完善，其精度明顯優(yōu)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法；

節(jié)點(diǎn)分析法是在儲(chǔ)層流入產(chǎn)能和儲(chǔ)層流出產(chǎn)能計(jì)算的基礎(chǔ)上分析儲(chǔ)層的協(xié)調(diào)產(chǎn)能，以利于井口的產(chǎn)量控制，科學(xué)開采儲(chǔ)層.

目前產(chǎn)能預(yù)測的方法主要采用油氣井系統(tǒng)分析（又稱節(jié)點(diǎn)分析）的方法：是一門綜合系統(tǒng)分析技術(shù)，其特點(diǎn)就是把油藏作為一個(gè)系統(tǒng)來分析，將地下、井筒和地面集輸工藝技術(shù)有機(jī)的結(jié)合.通常，節(jié)點(diǎn)分析方法在油田投入開發(fā)之后，用于油氣井生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化分析.

在勘探的油氣層產(chǎn)能評價(jià)中，往往過多地重視物探地質(zhì)研究，依賴于現(xiàn)場試油測試工藝，從而忽略了室內(nèi)預(yù)測分析.在勘探階段，雖然資料有限，但是基于滲流力學(xué)原理，通過常規(guī)測井資料，結(jié)合核磁共振測井及MDT電纜地層測試技術(shù)，采用系統(tǒng)分析技術(shù)可以進(jìn)行較為準(zhǔn)確的單井產(chǎn)能預(yù)測，從而幫助進(jìn)行單井油氣層評價(jià)和儲(chǔ)量的計(jì)算工作.

油井系統(tǒng)生產(chǎn)是一個(gè)不間斷的連續(xù)流動(dòng)過程，勘探階段油井的油氣生產(chǎn)（沒有注水）一般要經(jīng)歷以下4個(gè)過程（見圖1- 1）：

圖1- 1單井油氣生產(chǎn)經(jīng)歷的4個(gè)過程

1、油氣在油藏內(nèi)向油井的滲流過程：這是油氣在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流，主要的壓力損失是地層壓力與井底流壓的壓差推動(dòng)原油向前流動(dòng)的滲流阻力，表明這一阻力的特征參數(shù)是采油指數(shù).如果有氣體的存在，尤其是近井筒地帶油層傷害的影響，使得流動(dòng)特征較復(fù)雜.低滲透、稠油和深層油氣藏，油氣在油藏內(nèi)向油井的滲流過程變得更加復(fù)雜.

2、油氣通過完井井段向井筒的流動(dòng)過程：隨著采油工藝技術(shù)的發(fā)展和油藏工程技術(shù)研究的進(jìn)步，在射孔工藝參數(shù)對于完井特性的影響，進(jìn)行了較深入的研究.例如，對射孔密度、射孔深度、孔徑、射孔相位，以及由于射孔造成的壓實(shí)、燒結(jié)作用的研究，都有了較大的進(jìn)展.

3、油氣生產(chǎn)流體沿油管垂直舉升過程；油氣生產(chǎn)流體在克服油藏內(nèi)的滲流阻力和完井井段的壓力損失之后，在油井井底具有一定的剩余壓力.這個(gè)壓力是沿油管向上舉升流體的原動(dòng)力.如果這個(gè)壓力大于生產(chǎn)流體的油管內(nèi)向上舉升的阻力，則油井在自噴條件下生產(chǎn)；反之，則不能將生產(chǎn)流體舉升到井口，而需要人工舉升方式，進(jìn)行機(jī)械采油.

油氣生產(chǎn)在油管內(nèi)向上舉升過程的流動(dòng)狀態(tài)也是相當(dāng)復(fù)雜的，輕質(zhì)相和重質(zhì)相會(huì)隨之流速、所占井筒截面積不同，經(jīng)歷泡狀流、段塞流、環(huán)流和狀流等幾種流動(dòng)狀態(tài).

4、流體通過油嘴的流動(dòng)過程：主要是流體通過小孔眼管道的節(jié)流過程.

目前對于上述的四個(gè)過程，已經(jīng)研究出很多數(shù)學(xué)相關(guān)式來描述這些流動(dòng)特性，雖然數(shù)學(xué)公式非常復(fù)雜，循環(huán)計(jì)算量很大，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得油井節(jié)點(diǎn)分析計(jì)算快速準(zhǔn)確，在單井油氣層快速評價(jià)中，可以幫助解決很多油井的實(shí)際問題.

2　地層和完井基本參數(shù)選擇

1、油藏地質(zhì)參數(shù)是根據(jù)MDT測試、常規(guī)測井曲線和核磁共振測井解釋的結(jié)果得到的，并且根據(jù)測井曲線將油層厚度減去泥巖隔層厚度，得到產(chǎn)能預(yù)測采用的有效厚度.

圖2- 1地層和完井參數(shù)的選擇

油層壓力為MDT測試得到的地層壓力折算到油層中部深度所得到的；

地層滲透率為MDT測試壓降流度計(jì)算得到的滲透率與核磁共振滲透率相結(jié)合確定.由于MDT測試為單點(diǎn)測量，由此可得到地層在該深度處的滲透率，而核磁共振曲線能夠提供很好的縱向上連續(xù)滲透率相對變化趨勢.因此將核磁共振曲線用MDT計(jì)算得到的滲透率重新刻度便可得到修正后的滲透率曲線.由修正后的滲透率曲線進(jìn)行有效厚度內(nèi)的線性積分，最終得到油層的平均滲透率.

?1400.6- 1407.6米層段平均滲透率為170md；

?1424.5- 1429.0米層段平均滲透率為130md.

2、生產(chǎn)流體參數(shù)主要是根據(jù)MDT測試、實(shí)驗(yàn)室流體分析的結(jié)果，例如流體密度、氣油比等等，其余一些流體性質(zhì)等，采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式計(jì)算.

圖2- 2埕北273井地層滲透率修正

3、油井完井?dāng)?shù)據(jù)由于還沒有完井，是假設(shè)的一組參數(shù)，采用7英寸套管下至井底，3英寸油管下至油氣層頂.射孔采用10孔徑，90度相位，40孔每米，穿深0.4米，射孔壓實(shí)帶滲透率系數(shù)采用0.8.

4、生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是油井自噴生產(chǎn)初產(chǎn)時(shí)采用的一組生產(chǎn)工作制度，包括井口壓力，溫度，油嘴尺寸等等.

對以上預(yù)測參數(shù)選取，見表2- 1.

表2- 1埕北273井1400.6- 1407.6米層段產(chǎn)能預(yù)測基本參數(shù)

3　流入流出動(dòng)態(tài)曲線

表3- 1埕北273井1400.6- 1407.6米層段產(chǎn)量預(yù)測（改變?nèi)斯づe升工作制度）

圖3- 1埕北273井1400.6- 1407.6米層段流入流出曲線（改變?nèi)斯づe升工作制度）

通過以上一組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算了流入流出動(dòng)態(tài)曲線.同時(shí)分別分析人工舉升制度對流出曲線的影響進(jìn)而分析其對產(chǎn)能的影響；另外可以分析油井敞噴（取消油嘴，無回壓）以及不同油嘴條件下各層段的產(chǎn)能；

圖3- 1為1400.6- 1407.6米層段的流入流出曲線，每一個(gè)流出曲線與流入曲線的交點(diǎn)對應(yīng)為油井的預(yù)測產(chǎn)量，產(chǎn)量數(shù)據(jù)以及其它計(jì)算參數(shù)見表1所示.在10mm油嘴的條件下油井自然產(chǎn)能為17.6方/天，人工舉升對提高產(chǎn)能貢獻(xiàn)很大，若人工舉升增壓4MPa，產(chǎn)量可增加至46.4方/天.

在沒有油嘴截流的情況下該層的產(chǎn)能見表3- 2.可以看出在沒有油嘴截流的情況下該層敞噴的自然產(chǎn)能為24.9方/天；人工舉升增壓4MPa的條件下產(chǎn)量達(dá)到57.1方/天.

表3- 2埕北273井1400.6- 1407.6米層段產(chǎn)量預(yù)測（改變?nèi)斯づe升，無油嘴）

圖3- 2埕北273井1400.6- 1407.6米層段流入流出曲線（改變?nèi)斯づe升,無油嘴）

進(jìn)行產(chǎn)能分析的這個(gè)層段為稠油油層，原油屬于典型的低收縮性、低飽和的中質(zhì)至重質(zhì)原油，揮發(fā)性弱，氣油比低.流入曲線基本上略向下凹，說明油藏的彈性能和溶解氣驅(qū)能量弱.自噴生產(chǎn)需要較大的生產(chǎn)壓差，協(xié)調(diào)點(diǎn)產(chǎn)量較低.1400.6- 1407.6米層段由于滲透率高，厚度大，有較高產(chǎn)量.

油層的生產(chǎn)可能需要人工舉升措施如下入螺桿泵增壓，從而提高生產(chǎn)壓差，提高產(chǎn)量.

4　敏感性分析

上一節(jié)分析一個(gè)層段的流入流出動(dòng)態(tài)，確定了相應(yīng)條件下油層的產(chǎn)能.本節(jié)將針對油嘴尺寸、人工舉升制度以及重要的地層和生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析來確定這些參數(shù)對于產(chǎn)量的影響趨勢，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中的工作制度.

4.1油嘴尺寸敏感性分析

如圖4- 1所示為1400.6- 1407.6米層段改變油嘴尺寸與人工舉升增壓壓差對該層產(chǎn)能的影響，對應(yīng)的數(shù)據(jù)見表4- 1.從圖表中可以看出該層在2mm油嘴條件下產(chǎn)能很低，并隨著油嘴尺寸的增加逐漸增加，但增加的趨勢漸緩，當(dāng)油嘴尺寸達(dá)到16mm時(shí)產(chǎn)量基本不再增加，鑒于油井的整體產(chǎn)量，建議在井口不設(shè)置截流裝置.根據(jù)不同人工舉升增壓壓差對產(chǎn)量的影響可以看出，隨著壓差的增加該層的產(chǎn)能都有明顯的增加，建議采用人工舉升措施，降低井底流壓，提高生產(chǎn)壓差以提高產(chǎn)能.接下來具體分析不同人工舉升制度對產(chǎn)能的影響.

表4- 1 1400.6- 1407.6米層段產(chǎn)量（改變?nèi)斯づe升,油嘴尺寸），單位sm3/day

圖4- 1埕北273井1400.6- 1407.6米層段油嘴尺寸敏感性分析

4.2人工舉升制度敏感性分析

從每一層段的流入流出動(dòng)態(tài)分析可以看出人工舉升將大大提高油井的產(chǎn)能.為了尋求最優(yōu)的人工舉升制度，分別針對該油層人工舉升增壓大小進(jìn)行敏感性分析，如圖4- 2所示.

圖4- 2埕北273井1400.6- 1407.6米層段人工增壓敏感性分析(800m泵深)

根據(jù)上節(jié)中的流入流出動(dòng)態(tài)分析，在實(shí)際生產(chǎn)中可以不用裝置油嘴截流，因此在對人工舉升的敏感性分析中將不使用油嘴，這樣井口的生產(chǎn)條件為無油嘴敞噴，并且人工舉升下泵深度為800米.從該層段的分析圖中可以看到：隨著人工增壓從0MPa逐漸增大，油層產(chǎn)量有顯著提高，但當(dāng)增壓數(shù)值達(dá)到4.5MPa后油井產(chǎn)量則幾乎保持一個(gè)恒定的水平不再明顯增加，因此在800米下泵深度的條件下（利用螺桿泵增壓）采用人工舉升措施時(shí)，4.5MPa為最優(yōu)的人工增壓壓差，也是在該深度處可以達(dá)到的最大的人工增壓壓差.此壓差下：

1400.6- 1407.6米層段對應(yīng)的最大產(chǎn)能為59.85方/天.

以上是對人工舉升增壓壓差的敏感性分析，圖4- 3為改變?nèi)斯づe升的下泵深度對產(chǎn)能的影響.這里選取下泵深度為1200米，井口為敞噴條件.從圖中可以看出8.0MPa為最優(yōu)的人工增壓壓差，此壓差下：

1400.6- 1407.6米層段對應(yīng)的最大產(chǎn)能為63.1方/天.

對比800米和1200米下泵深度可以看出，增大下泵深度可以提高產(chǎn)能，但提高數(shù)量有限，該層段為5.4%，增加下泵深度未對產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響.

圖4- 3埕北273井1400.6- 1407.6米層段人工增壓敏感性分析(1200m泵深)

4.3地層及生產(chǎn)參數(shù)不確定分析

另外，未知參數(shù)采用經(jīng)驗(yàn)公式估算，如果有測量的值，可以及時(shí)進(jìn)行校正，進(jìn)一步提高產(chǎn)能分析的精度.圖4- 4為該產(chǎn)層改變生產(chǎn)氣油比以及地層滲透率，對產(chǎn)能的敏感性分析.

圖4- 4埕北273井1400.6- 1407.6米層段K，GOR敏感性分析

4.4氣油比敏感性分析

產(chǎn)能預(yù)測分析時(shí)，氣油比采用MDT估算的平均數(shù)值，可能存在誤差，因此對氣油比進(jìn)行了敏感性分析（見圖4- 5）.通過分析發(fā)現(xiàn)，它對于產(chǎn)量影響非常大.通過實(shí)驗(yàn)室PVT分析可以得到溶解氣油比的參數(shù).

圖4- 5產(chǎn)能預(yù)測敏感性分析（墾東48井PF1：1555.5- 1562.0米）

4.5表皮系數(shù)第三性分析

表皮系數(shù)是表明油層傷害程度的一個(gè)參數(shù)[9]，計(jì)算時(shí)沒有考慮，假設(shè)表皮系數(shù)為0，通過表皮系數(shù)的敏感性發(fā)現(xiàn)，它對產(chǎn)氣量的影響較大，見圖4- 6.通過試井可以得到表皮系數(shù)的參數(shù).

圖4- 6產(chǎn)能預(yù)測敏感性分析（墾東48井PF4：1440.2- 1444.2米）

5　結(jié)論和應(yīng)用

截至目前，勝利油田已經(jīng)分別在墾東地區(qū)、埕北地區(qū)進(jìn)行了三口井的產(chǎn)能預(yù)測分析（墾東48、墾東481、埕北273），其中墾東48井對6個(gè)油氣層進(jìn)行了產(chǎn)能預(yù)測，實(shí)際試油兩個(gè)層段.在相同制度下產(chǎn)能預(yù)測產(chǎn)量為37m3/d、63.2m3/d，實(shí)際試油產(chǎn)量分別為43.6m3/d、61m3/d.從而證實(shí)了產(chǎn)能預(yù)測在實(shí)際應(yīng)用中的可行性.

目前產(chǎn)能預(yù)測主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：

1、產(chǎn)能預(yù)測通過結(jié)合測井、地質(zhì)和地層測試資料，對油井產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測，雖然它不能替代試油，但有很多方面的應(yīng)用：

可以減少試油的層數(shù)；

應(yīng)用于由于油井問題無法測試井；

分析放大生產(chǎn)壓差后的產(chǎn)能和壓力保持水平.

2、根據(jù)產(chǎn)能分析的結(jié)果，準(zhǔn)備試油和地面處理設(shè)備. 3、進(jìn)行敏感性分析，幫助確定油井增產(chǎn)的瓶頸.

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中圖分類號(hào)：TE32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673- 260X（2015）06- 0070- 04