老油田控制自然递减率的方法分析

2013-12-23刘汉成

石油钻采工艺 2013年1期

刘汉成

（华北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552）

老油田的自然递减率是衡量油田开发水平的重要综合性指标之一。也是影响当年原油生产任务完成情况的重要因素。以我国2010 年的生产数据计算，若把年自然递减率降低1百分点，则可以增加约2 000×104t/a 的原油产量。

控制老油田的自然递减率是一项系统工程。涉及到油田生产的全方位、全要素［1］、全过程，需要地质与工程结合、油田建设与生产管理结合、动静态管理与工艺技术结合、工艺措施效果与经济效益结合、方案设计与运行组织结合。多学科、多环节系统地精细研究，有效实施及各环节紧密衔接，协调配合，实现控制目标。

不同类型与开发方式的油藏，在不同的开发阶段，影响自然递减率的主要因素［2］以及各因素与自然递减率的关联程度不尽相同。但是，一个共同的基本概念是在开井数不变的情况下，平均单井产油量和整个生产系统的效率是影响自然递减率的关键。只要能控制这2 个参数的变化规律，就能够有效控制自然递减率的变化。因此，在具体生产控制过程中，在提高各环节运行效率的基础上，围绕井口产油量这个关键指标，同时在储层、井筒、地面3 个介质流动区域上开展精细研究，及时优化调整与有效控制，就可以达到有效控制自然递减率的目标。概括为：盯住1 个目标——稳定的单井产油量；用好2 个手段——管理和工程技术；抓住3 个区域——油藏、井筒、地面；强化1 个保障——高效生产运行。

1 自然递减率计算方法

油田自然递减率是指该油田某阶段自然状态下的产油量变化率。可以用下式表示

式中，D 为阶段自然递减率；Qa为阶段初产油量；ΔQa为阶段末与阶段初产油量的差值。

鉴于常用的自然递减率为年度自然递减率，同时，油田（单元）年度自然产油量等于年度老井总产油量减去措施增油量。所以，可以用下式来计算年度自然递减率：自然递减率=［上年度老井产油量-（本年度老井产油量- 老井措施增油量）］/上年度老井产油量×100%。可以看出，由于上年度老井产量已经上报，则本年度老井产油量与老井措施增油量决定了自然递减率的大小。在本年度老井产油量一定的情况下，老井措施增油量越大，自然递减率就越大。即：增产靠措施，降低自然递减率必须提高老井的自然产油量。实际统计中，老井的自然产油量由区域中所有单井阶段产油量的简单累加而得出，因此，老井开井数、开井时率和单井自然产油量是影响自然递减率的3 个主要参数。

2 自然递减率的影响因素

由自然递减率的计算方法可以看出，控制自然递减率的关键是尽量提高老井当年的自然采油量。潘宗坤［1］曾分析过自然递减率与含水、阶段含水上升值、含水上升率以及采油速度的关系，为分析油田自然递减率的影响因素提供了一种思路。但他的理论是建立在假设注采平衡和阶段产液量稳定的基础之上的，而这个假设条件几乎是不可能实现的。注采平衡和阶段产液量稳定这2 种状态本身就是动态变化和诸多因素影响而形成的综合性结果，同时也是油田开发工作者着力追求的一种目标状态。陈焕杰等［2］对产量递减率与含水上升因子和产液量自然递减率的关系进行过分析，并把三者的关系做成了图版。在实际生产中，各油田都非常重视对自然递减率的控制，采取了各种行之有效的方法来降低自然递减率，也取得了一定的效果。但综合来看，这些方法或注重油藏，或注重井筒，或注重技术，或注重管理，大都是在生产过程的局部开展的工作。没有形成系统的分析方法和管理思路。而事实上，生产过程是一个流体流动的连续过程，这个过程中的所有环节组成一个完整的系统。在这个系统中，影响老井自然产油量的所有因素都会对自然递减率产生影响。可以把这些因素概括为两大类：管理类和技术类。每一类因素都会在3 个原油的流动区域（油藏、井筒、地面）对流体的流动过程产生影响，并产生不同的单井产油量效果，进而影响油田（单元）的自然递减率，可用表1 表示。

表1 老油田自然递减率影响因素之间的关系

表1 用函数形式表示为

式中，Dn为年度自然递减率；M1，M2，M3分别为油藏区、井筒区、地面区影响自然递减率的各项管理类因素集；T1，T2，T3分别为油藏区、井筒区、地面区影响自然递减率的各项技术类因素集。因此，可以把影响自然递减率的所有因素概括为：三区域两大类六因素集。

3 自然递减率控制途径与分析方法

由以上分析得知，油田（单元）阶段累积产油量受开井数、开井时率和单井产油量影响。虽然油田（单元）年累积总产油量数据的获得方式略有不同，但是，在宏观概念上，平均单井产油量是一个最重要的变量，是影响自然递减率的最重要因素。具体到某一口单井时，该井产油量的关键是井口产油量，这是目标参数具有分析上的唯一性。在油藏、井筒、地面3 个区域的所有工作都必须围绕实现最大井口产油量这一个目标来展开。

3.1 稳定并提高井口产油量需解决的问题

要实现稳定且最大的井口产油量，必须明确各区域追求的目标，并在各区域内致力于解决实现目标所涉及到的各种问题。

（1）在油藏中采用什么样的完善与改变渗流过程的技术？如何对油藏进行有效管理，才能在井底获得最大的经济油量？

（2）在井筒中采用什么工艺管柱与技术？如何对井筒进行维护与管理才能实现经济高效最大的井口产油量？

（3）在地面系统中采用什么工艺流程与介质处理技术？如何管理才能实现高的开井率、开井时率和较低的井口回压和地面系统的高效运行，达到整个系统的高效率？

下面用一个简单公式的分析具体说明调整地层和井筒中的管理思路和技术对策与实现最大井口产油量的关联性。

对于一个带水开发的油藏，其瞬时井口产油量为

式中，Qo为井口瞬时产油量，t；Q1为井口瞬时产液量，t；fw为瞬时含水率，小数。

由此可见，只有3 种途径来实现和保证井口产油量不变：①当含水率不变时，产液量可以不变；②如果含水率上升了，则必须相应提高产液量；③如果含水率降低了，则可以相应降低产液量。

所以，要实现井口产油量不降，需要做的工作是：或降低含水率，或提高产液量。这就需要及时掌握井口这2 个参数的动态变化情况，及时调整地层和井筒的管理思路和技术对策，以实现对油田（单元）每口单井井口产油量的控制，把油田（单元）总的自然产油量全面掌握在可控范围之内，进而达到合理、有效地控制油田（单元）自然递减率的目的。

3.2 自然递减率有效控制过程分析步骤及方法

第1 步，确定每个介质流体流动区域（油藏、井筒、地面）追求的目标。

第2 步，分析并归类6 大因素集中各自所包含的全部子因素，形成6 个子因素序列。

第3 步，用灰色关联分析方法［3］对子因素与目标的关联性进行分析。

第4 步，对按关联度进行排序后的各子因素逐个进行技术、经济分析和论证。并根据相应的技术政策制定地质方案、工程方案和实施方案。

第5 步，按照运行计划，在方案实施过程中，加强运行协调与监督，保证实施质量与效率。

3.3 自然递减率有效控制过程中的关键点

（1）在以控制自然递减率为目标的前提下，确定每个区域追求的目标。

①油藏区：该区域追求的目标应该是在井底获得最大的经济流出油量。要实现这个目标，则要保证油藏中的流体高效顺畅地流入井底。这就需要油藏中一是能量保持充足；二是渗流通道畅通；三是介质流体中具有高的含油饱和度，且保持稳定（含水率不发生突变）。因此，该区域的子因素集组成为：注采井网的合理与完善程度、压力保持水平、采油速度、注采对应率、注采平衡度、储层岩石渗透率、储层非均质程度、储层污染程度、能量补充方式选择、波及体积、驱油效率、储层保护与改造技术的选择与适应性分析等。

②井筒区：对采油井井筒，该区域追求的目标是供采协调，实现经济高效最大的井口产油量。该区域的子因素集组成为：套管完好率（损坏情况及原因分析）、油管完好率（损坏情况及原因分析）、排采方式的适应性、杆柱优化设计率及使用年限、泵效及配套工具的有效性分析、检泵周期及原因分析、偏磨（腐蚀、结垢）情况分析，维护与保养制度等。

对注水井井筒，该区域追求的目标是经济高效地完成地质配注量。这就要求注采井筒井况良好，注采工艺管柱与配套工具合理、优质、高效，以保证注采时率和效率。该区域的子因素集组成为：套管完好率（损坏情况及原因分析）、油管完好率（损坏情况及原因分析）、各种配水工具的有效性分析、精准配水控制技术的应用情况、井筒内水质达标情况、动态测调制度执行情况、井筒维护（洗井、检管）与保养制度等。

③地面区：该区域追求的目标是系统（设备、管线等）在保证时率的情况下协调、高效运行。该区域的子因素集组成为：各类设备（包括抽油机系统）完好程度与运行效率、管网效率、各种计量技术应用、降低采油井口回压技术、注水管线压力等级与注水压力匹配情况、地面水质处理技术、原油与污水处理技术、管线安全输送技术、各种管理制度等。

（2）归类分析6 个因素集中包含的全部子因素。根据3 个流动区域追求的目标，通过归类分析把所有的可能因素分别归入6 个因素集中，形成影响因素子序列。

（3）灰色关联分析每个子因素与目标的关联性。各因素集中的单项子因素归纳整理齐全后，即可应用灰色关联分析方法对每个子因素与目标的关联性进行分析。计算出各子因素与目标的关联度，并进行优势因素分析，然后按关联度大小进行排序。在子因素的量化过程中，一类是用数学模型可以表示的，通过求解模型来对该子因素进行假设边界条件下的数值计算；另一类是尚未建模或用数学模型不能表述的，可以采用基于案例推理技术（CBR）进行经验积累，纳入故障诊断系统中处理［4］。并把处理结果认真总结分析，为后续建立评价方法做好数据准备。

（4）编制解决方案。全部影响因素分析完成后，编制每种因素的解决方案（技术经济分析），按管理程序审定后消项实施。

（5）组织方案实施。在实施方案过程中要加强协调和运行管理，保证实施准备（队伍、材料工具、井场道路、工农关系协调等）充分及实施过程的安全环保监督与质量控制。