油井合理井底流壓的確定

高 飛 何玉發(fā) 陳昱林

(1.中海油研究總院，北京 100027;2.西南石油大學(xué)，成都 610500)

對(duì)于注水開發(fā)的油井，大量的生產(chǎn)實(shí)踐和穩(wěn)定試井資料表明，油井的產(chǎn)液量并不是隨著井底流壓的降低而不斷增大的［1］。當(dāng)井底流壓降低到一定程度時(shí)，油井的產(chǎn)液量不增反降，因此存在一個(gè)產(chǎn)液量最大的最佳井底流壓值。油井流入動(dòng)態(tài)曲線出現(xiàn)向壓力軸偏轉(zhuǎn)的原因是井底流壓降低到原油飽和壓力以下后，井筒附近原油大量脫氣，液相相對(duì)滲透率降低，最終造成油井產(chǎn)液量不增反降。本文通過分析氣、液相的相對(duì)流動(dòng)能力，采用無因次化處理的方法，確定油井的合理井底流動(dòng)壓力，并進(jìn)一步尋找合理井底流壓隨含水率的變化規(guī)律。

1 油井流入動(dòng)態(tài)模型的建立

考慮原油脫氣和油井產(chǎn)水的影響，基于油井流入動(dòng)態(tài)模型［2］，以原油飽和壓力為節(jié)點(diǎn)，不同井底流壓條件下，可將油井的流入動(dòng)態(tài)劃分為3種情況:

當(dāng)井底流壓高于原油飽和壓力(pwf＞pb)時(shí)，油井產(chǎn)量與井底流壓呈線性關(guān)系:

當(dāng)井底流壓等于原油飽和壓力(pwf=pb)時(shí)，油井產(chǎn)量計(jì)算公式為:

當(dāng)井底流壓小于原油飽和壓力(pwf＜pb)時(shí)，水驅(qū)油藏中由于溶解氣的析出，存在油氣水三相流動(dòng)，此時(shí)油相的相對(duì)流動(dòng)能力可表示為:

式中:Vm—采出1 t原油，井底條件下的油氣水總體積，Vm=Vo+Vg+Vw。

代入式(3)，得到原油相對(duì)流動(dòng)能力:

油井的產(chǎn)量公式可表示為:

其中R為井底條件下的游離氣與原油的體積比［3］。

式中:qo—產(chǎn)油量，m3d;pr—地層壓力，MPa;Jo—采油指數(shù)，m3(d·MPa);pwf—井底流壓，MPa;pb—原油飽和壓力，MPa;fw—含水率;Ri—原始?xì)庥捅?，m3m3;Bg—井底條件下的天然氣體積系數(shù);Rs—井底條件下的溶解氣油比，m3m3;Z—天然氣壓縮因子;T—井底溫度，K;γg—天然氣相對(duì)密度;γo—原油相對(duì)密度。

當(dāng)井底流壓大于或等于原油飽和壓力時(shí)，油井的產(chǎn)液量與井底流壓呈直線關(guān)系。這里，重點(diǎn)討論井底流壓小于飽和壓力時(shí)油井產(chǎn)液量與井底流壓的關(guān)系。當(dāng)井底流壓小于原油飽和壓力時(shí)，產(chǎn)油量qo可看成是:

式中:qob—飽和壓力上擬產(chǎn)量，m3d;qowf—飽和壓力下擬產(chǎn)量，m3d。

式(6)中采油指數(shù)為一常數(shù)，從而式(6)前半部分計(jì)算結(jié)果也為常數(shù)，為了便于更直觀地反映流入動(dòng)態(tài)模型形態(tài)與原油飽和壓力的關(guān)系，現(xiàn)只考慮公式的后半部分，對(duì)qowf與pwf的關(guān)系進(jìn)行分析，即

2 油井合理流壓的確定

定義pwf/pb為油井的無因次流壓，qo/qb為油井的無因次產(chǎn)量，當(dāng)油井不產(chǎn)水(即fw=0)時(shí)，式(7)可簡(jiǎn)化為式(8):

選取X油田WQC6層、HSC8層和JYC4+5層的油藏進(jìn)行模型的計(jì)算，各區(qū)塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 各區(qū)塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

將表1中的數(shù)據(jù)代入式(8)分別計(jì)算得到不同流壓pwf下的qowf，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無因次化處理，結(jié)果見表2。

表2 油藏不同無因次流壓對(duì)應(yīng)的無因次產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果

繪制無因次產(chǎn)量與無因次流壓的關(guān)系曲線見圖2。

圖2 無因次產(chǎn)量與無因次流壓的關(guān)系

計(jì)算出3個(gè)區(qū)塊最大產(chǎn)液量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的無因次流壓，進(jìn)而計(jì)算得到該區(qū)塊的合理井底流壓見表3。

表3 合理井底流壓計(jì)算結(jié)果

分析可知油井的合理井底流壓與原油飽和壓力存在較為明顯的關(guān)系。在油井不產(chǎn)水的情況下，井底流壓為原油飽和壓力的0.5倍左右時(shí)，油井產(chǎn)量最大，因此3個(gè)區(qū)塊的油井合理井底流壓即為原油飽和壓力的0.5倍。

3 油井合理流壓與含水率的關(guān)系

對(duì)于注水開發(fā)的油田，開發(fā)到一定階段，油井往往產(chǎn)水，含水的變化也會(huì)對(duì)油井的合理流壓產(chǎn)生影響。對(duì)WQC6層、HSC8層和JYC4+5層這3個(gè)區(qū)塊分別進(jìn)行含水率敏感性分析，計(jì)算得到不同含水率條件下，油井產(chǎn)量最大時(shí)的無因次流壓與含水率關(guān)系曲線見圖3。

圖3 油井產(chǎn)量最大時(shí)無因次流壓與含水率的關(guān)系

飽和壓力對(duì)合理流壓的影響并不顯著，3個(gè)區(qū)塊油井產(chǎn)量最大時(shí)無因次流壓－含水率關(guān)系散點(diǎn)基本落在同一條曲線上。對(duì)圖3中的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合回歸，得到3個(gè)區(qū)塊產(chǎn)水油井的合理流壓比與含水率間的關(guān)系式:

式中:pwf/pb—油井最大產(chǎn)量時(shí)的無因次流壓;fw—含水率，小數(shù)。

式(9)即為產(chǎn)水油井合理流壓比的計(jì)算公式，在油田開發(fā)的不同階段，在知道油井含水率和飽和壓力后，利用式(9)可以求取油井的合理流壓，指導(dǎo)油井生產(chǎn)。

4 結(jié)論

(1)考慮井底原油脫氣的影響，分析原油相對(duì)流動(dòng)能力，建立了油井流入動(dòng)態(tài)分析模型。

(2)對(duì)X油田WQC6層、HSC8層和JYC4+5層這3個(gè)區(qū)塊進(jìn)行無因次化處理分析，得到3個(gè)區(qū)塊油井合理井底流壓為原油飽和壓力的0.5倍。

(3)利用無因次模型，計(jì)算得到不同含水率條件下油井產(chǎn)量最大時(shí)的井底流壓，并擬合回歸得到油井合理流壓與含水率的關(guān)系方程，為油田生產(chǎn)提供依據(jù)。

［1］林玉秋，林樹華.采油井合理流動(dòng)壓力的界限［J］.石油勘探與開發(fā)，1995，22(6):51-53.

［2］王俊魁，李艷華.油井流入動(dòng)態(tài)曲線與合理井底壓力的確定［J］.新疆石油地質(zhì) 1999，20(4):414-417.

［3］高文君，尹永光，胡銀權(quán)，等.油井流入動(dòng)態(tài)方程理論研究及應(yīng)用［J］.新疆石油地質(zhì)，2005，26(1):87-89.