張 偉,許家峰,焦 婷,耿站立
(1.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室,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)國家重點實驗室,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)測精度高,但在應(yīng)用過程中需要確定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)曲線計算結(jié)果和根據(jù)技術(shù)采收率計算結(jié)果確定q值的3種方法。將理論計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)曲線簡化為廣適水驅(qū)特征曲線[1-2],該曲線適用范圍廣,預(yù)測精度高?;谠撉€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],對于海上平臺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)用過程中,需要確定q值,解決與生產(chǎn)實際相結(jié)合等問題。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)整過程中,就重點關(guān)注的如q值的選取、提液井合理提液幅度、實際生產(chǎn)中泵排量限制、合理生產(chǎn)壓差等問題進(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。
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因次產(chǎn)液指數(shù):
(5)
式中:NP——累產(chǎn)油,104m3;NR——可動油儲量(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)曲線多了一個參數(shù)q,在增加準(zhǔn)確性的同時,也增加了多解性;式(2)~(5)等關(guān)鍵計算步驟與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)測含水率達(dá)到98%時的可采儲量與其他方法計算結(jié)果相互驗證。
(2)參考其他水驅(qū)曲線(常用甲型)結(jié)果來判定。
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A油田單井水驅(qū)特征參數(shù)的求取過程中發(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幾,但NR值差異很大,需要借助第三方結(jié)果來進(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98%以后會上翹,預(yù)測的可采儲量偏大[9-10],含水在98%以下時預(yù)測的可采儲量是可靠的。因此,采用給定液量方式預(yù)測不同q值含水為98%時的可采儲量,與同等條件下甲型曲線預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比,選取最相近值。
(3)根據(jù)技術(shù)采收率的計算來判定。 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油儲量NR,因此,可以選取遞減規(guī)律好的單井,采用Arps遞減預(yù)測出產(chǎn)量遞減到0時的可采儲量即為可動油儲量,以此為標(biāo)桿選取最接近的NR對應(yīng)的q值。
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)計算的該油田無因次采油、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,油田的無因次采液指數(shù)快速上升,表明油田自身具有極強的提液能力。
圖2 A油田無因次采油采液指數(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。理論計算方案表明,在12口井日產(chǎn)液2.95×104m3的條件下,通過產(chǎn)液結(jié)構(gòu)優(yōu)化,未來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年累計增油18×104m3,表明該油田具有很好的提液潛力,但現(xiàn)場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,既要考慮泵頻率和生產(chǎn)壓差的合理性,還要考慮現(xiàn)場工作量,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)整方案需要與實際優(yōu)化相結(jié)合。
生產(chǎn)實踐表明,油井提液幅度與增油幅度不完全一致,有時油井在提液后甚至不增油。油井增油效果還與提液時機、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)造相對簡單,地層天然能量充足,提液措施的實施效果最明顯。據(jù)統(tǒng)計,歷史上提液效果最好的8個油田、61井次提液措施提液一年的生產(chǎn)動態(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%。
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,通過調(diào)節(jié)泵頻率和油嘴大小來控制。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
圖3 提液幅度與增油幅度關(guān)系
(1)生產(chǎn)壓差。計算合理生產(chǎn)壓差的方法很多[17],其中油田穩(wěn)定生產(chǎn)時的實際測壓資料說服力較強。從A油田參與產(chǎn)液結(jié)構(gòu)調(diào)整計算的12口井最近4次測壓資料統(tǒng)計(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4 MPa為宜。
(2)泵排量(最大產(chǎn)液量)及泵頻率。據(jù)統(tǒng)計,上述12口井4個時間點生產(chǎn)壓差對應(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3 600 m3,同時,泵頻率不超過60 Hz為宜。
通過綜合分析,制定如下優(yōu)化原則:日產(chǎn)液不超過3 600 m3,生產(chǎn)壓差不超過4.0 MPa,提液后液量倍數(shù)不超過1.5,考慮調(diào)頻的限制,未來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分析,A02H1井(64.1%)和A18ST1井(85.6%)目前含水相對較低,通過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
圖4 A油田不同單井不同時間點日產(chǎn)液量
表4 優(yōu)化后提液井提液前后生產(chǎn)參數(shù)對比
(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,應(yīng)充分結(jié)合油田生產(chǎn)穩(wěn)定生產(chǎn)時的生產(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)整理論計算與實際相結(jié)合,成本低,收益高,在低油價時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)從事海上油氣田動態(tài)分析及開發(fā)規(guī)劃編制工作。
“十三五”國家科技重大專項“國內(nèi)油氣開發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2016ZX05016-006)。
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