北阿油田自噴井停噴時(shí)間預(yù)測(cè)方法研究

李南星，鄭 銳，馬 龍，張 峰，王 海，閆兵幫

（1.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司氣舉試驗(yàn)基地，新疆鄯善 838202；2.中國(guó)石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆鄯善 838202）

北阿扎德干油田（北阿油田）位于伊朗南部城市阿瓦茲以西80 km，地處伊朗和伊拉克邊界。Sarvak 儲(chǔ)層為該油田主力油藏，油藏中深2 813 m，原始地層壓力約為31.8 MPa，地層壓力系數(shù)1.13，原油飽和壓力約15.2 MPa，黏度約3.9 mPa·s，原油API 為17.17，屬于重質(zhì)原油。伊朗北阿油田自投產(chǎn)以來(lái)，已經(jīng)連續(xù)自噴采油三年多，日產(chǎn)油量都在10 000 m3以上。隨著油田的開(kāi)發(fā)，地層能量逐漸衰減，部分油井在見(jiàn)水后，出現(xiàn)含水率快速上升和產(chǎn)油量大幅下降的現(xiàn)象，越來(lái)越多的油井將要面臨停噴的可能。為及時(shí)掌握油井停噴情況，適時(shí)選擇人工舉升，需要對(duì)油井停噴時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

目前主要的停噴時(shí)間預(yù)測(cè)方法有：停噴流壓公式計(jì)算法[1]、最小井底流壓擬合法[2]、節(jié)點(diǎn)分析法[3]、壓力產(chǎn)量關(guān)系法[4]及產(chǎn)能方程計(jì)算法[5]等，以上方法多以單一變量為限定條件來(lái)預(yù)測(cè)停噴時(shí)間，未充分考慮含水率、氣油比、采液指數(shù)和井筒流態(tài)變化對(duì)停噴時(shí)間的影響，導(dǎo)致預(yù)測(cè)誤差較大，因此，需要使用一種多參數(shù)綜合影響的停噴預(yù)測(cè)方法。本文在前人研究成果[6]基礎(chǔ)上，考慮井筒復(fù)雜流態(tài)、含水率、氣油比、采液指數(shù)及地層壓力變化的影響，提出北阿油田停噴預(yù)測(cè)新方法，對(duì)選擇人工舉升接替時(shí)機(jī)和保證油田完成日產(chǎn)指標(biāo)具有重要意義。

1 油井流入動(dòng)態(tài)

油井的流入動(dòng)態(tài)是在一定的油層壓力下，油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系，它反映了油藏向該井供油的能力。表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線稱(chēng)為流入動(dòng)態(tài)曲線，簡(jiǎn)稱(chēng)為IPR 曲線（見(jiàn)圖1）。對(duì)于單井而言，IPR 曲線表示了油層的工作特性。因而，它既是確定油井合理工作方式的依據(jù)，也是分析油井動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。以北阿油田的壓力測(cè)試資料、試油資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合Eclipse 油藏?cái)?shù)值模擬油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果，優(yōu)選出適合北阿油田不同井身結(jié)構(gòu)油井的流入動(dòng)態(tài)相關(guān)式，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)情況，使用無(wú)量綱的Vogel 法和Fetkovich 法對(duì)油井產(chǎn)能進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，參考油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，優(yōu)選出各井型油井的產(chǎn)能計(jì)算方法，并進(jìn)行歸一化處理。

圖1 AZNN-001 井油井產(chǎn)能數(shù)值模擬

數(shù)值模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)etkovich 方法計(jì)算的結(jié)果較Vogel 方法更符合實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)。因?yàn)镕etkovich方法考慮到了原油黏度、體積系數(shù)、滲透率及儲(chǔ)層厚度等一系列油藏的參數(shù)，使模擬計(jì)算值更接近于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

2 多相管流模型優(yōu)選

所謂油井的流出狀態(tài)，就是井液從井底到地面的流動(dòng)過(guò)程。由于沒(méi)有一種多相管流相關(guān)式能夠適合各個(gè)油田，因此石油工程師使用的多相管流相關(guān)式比較多，如Beggs-Brill 法、Orkizewski 法、Aziz 法、Duns-Ros法、Hagedorn-Brown 法和Chieri 法等。本文對(duì)北阿油田各層系高壓物性數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擬合，優(yōu)選原油體積系數(shù)、黏度、氣液密度、壓縮因子和氣油比等多相物性參數(shù)加入計(jì)算模型，建立了以Beggs-Brill 法為壓力預(yù)測(cè)基礎(chǔ)的計(jì)算模型，預(yù)測(cè)北阿油田油井流出動(dòng)態(tài)。Beggs-Brill 法的基本方程為：

通過(guò)與北阿油田9 口井的實(shí)測(cè)井身壓力曲線對(duì)比，運(yùn)用Beggs-Brill 多相管流模型計(jì)算井身壓力曲線的結(jié)果與測(cè)試結(jié)果相對(duì)比，顯示模型預(yù)測(cè)結(jié)果符合率90%以上（見(jiàn)圖2），具有很高的準(zhǔn)確率。

圖2 AZNN-020 井身壓力曲線

3 停噴時(shí)間預(yù)測(cè)方法建立

3.1 地層靜壓和采液指數(shù)擬合

選取油井生產(chǎn)初期，產(chǎn)液量和井口油壓相對(duì)穩(wěn)定的生產(chǎn)階段，利用測(cè)試的地層壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算油井采液指數(shù)。在后續(xù)的計(jì)算中，結(jié)合原始地層壓力數(shù)據(jù)，擬合采液指數(shù)，進(jìn)而模擬計(jì)算油井地層靜壓。

3.2 停噴井口油壓

各井進(jìn)生產(chǎn)管線系統(tǒng)的壓力在0.6～0.7 MPa，為使井口油壓在滿(mǎn)足原油進(jìn)站的同時(shí)還能正常自噴生產(chǎn)，因此，停噴井口油壓主要參照生產(chǎn)管線系統(tǒng)壓力來(lái)確定。本文停噴井口油壓設(shè)定為生產(chǎn)系統(tǒng)管線壓力的1.2 倍。

3.3 停噴地層壓力與含水率變化關(guān)系

北阿油田目前整體處于低含水期，利用翁氏含水預(yù)測(cè)模型具有更好的適用性，本文利用該方法對(duì)北阿油田油井含水變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。油田目前主體為自噴開(kāi)采，油井的地層壓力隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出線性下降規(guī)律。在給定停噴井口油壓的基礎(chǔ)上，利用多相管流模型開(kāi)展節(jié)點(diǎn)分析，確定油井在不同含水率條件下的停噴地層壓力。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，含水率對(duì)停噴地層壓力的影響較為明顯，油井含水越高，停噴地層壓力越高（見(jiàn)圖3）。

圖3 典型井不同含水率下地層停噴壓力預(yù)測(cè)

圖4 停噴壓力點(diǎn)模擬

3.4 地層壓力與采液指數(shù)變化關(guān)系

通過(guò)建立的油井多相管流模型，運(yùn)算得到不同井型地層壓力和產(chǎn)液量關(guān)系曲線。隨著地層靜壓的逐年下降，產(chǎn)液量逐年下降，當(dāng)?shù)貙屿o壓一直下降到某一臨界點(diǎn)時(shí)，油井將會(huì)停止自噴，此壓力點(diǎn)即油井的停噴點(diǎn)（見(jiàn)圖4）。停噴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力即為停噴壓力，是油井停噴的關(guān)鍵參數(shù)。

表1 采液指數(shù)、含水率和氣油比對(duì)停噴壓力的影響幅度

3.5 停噴時(shí)間綜合影響因素

油壓、采液指數(shù)、含水率和氣油比等均是油井停噴的影響因素，通過(guò)建立的油井多相管流模型計(jì)算得到不同井型對(duì)停噴壓力的影響幅度（見(jiàn)表1）。以采液指數(shù)為150 m3/d/MPa 的大斜度井為例，通過(guò)計(jì)算不同含水率和氣油比條件下的地層停噴壓力（見(jiàn)表2），運(yùn)用油藏工程方法和地層壓力回歸擬合方法確定停噴時(shí)間。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

本方法充分考慮了井筒流入流出流態(tài)、含水率、采液指數(shù)等參數(shù)變化對(duì)自噴井停噴時(shí)間的影響，符合北阿油田高氣油比和含水率上升較快的實(shí)際情況。在2016-2020 年期間，運(yùn)用此方法已準(zhǔn)確預(yù)測(cè)停噴18 井次，實(shí)際停噴19 井次，準(zhǔn)確率達(dá)到94.7%以上。為北阿油田自噴井轉(zhuǎn)人工舉升的時(shí)機(jī)、延長(zhǎng)自噴期、完成油田日產(chǎn)指標(biāo)和保障油田平穩(wěn)高效開(kāi)發(fā)提供了重要的參考依據(jù)。

表2 大斜度井停噴壓力預(yù)測(cè)（采液指數(shù)=150 m3/d/MPa）

5 結(jié)論

（1）提出了基于流入和流出多相管流及節(jié)點(diǎn)分析技術(shù)，同時(shí)考慮井口油壓、含水率、采液指數(shù)、氣油比和地層壓力變化對(duì)自噴井停噴時(shí)間影響，預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

（2）油壓、采液指數(shù)、含水率、氣油比和地層壓力均是油井停噴的影響因素，通過(guò)建立的油井多相管流模型計(jì)算得到不同井型對(duì)停噴壓力的影響幅度，進(jìn)而確定停噴時(shí)間。

（3）該方法在北阿油田的應(yīng)用中取得了較好的預(yù)測(cè)效果，準(zhǔn)確率在94.7%以上，為轉(zhuǎn)人工舉升時(shí)間的選擇提供了依據(jù)，保障北阿油田平穩(wěn)高效開(kāi)發(fā)，也為其他同類(lèi)油藏自噴井停噴時(shí)間的預(yù)測(cè)提供借鑒和參考。