分成模式开发油田极限产量和含水率计算方法

2019-07-25张晓华

石油化工高等学校学报 2019年4期

张晓华

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

经济极限产量及极限含水率是判断开发井是否经济有效的重要依据，国内外学者在计算极限产量方面取得了许多重要成果［1⁃4］，有效指导了油田生产。陈尘等[5⁃6]认为油井废弃日产油量经济极限是指在一定的技术经济条件下，生产井产油量的税后产值等于该井的极限成本时的日产油量，即按销售价格计算的税后利润为零时的日产油量。张明泉等［7］利用投入产出平衡原理推导出经济极限产量关于成本、油价的函数关系，并确定最优产量下的成本、油价临界值。于乐香等［8］确定了不同渗透率级别下的极限含水率。兰丽凤等［9⁃10］建立了砂岩油藏的经济极限含水率模型。但是国际合作的分成开发油田与国内油田开发不同，分成油田面临利润分配、开发有效期短、高额成本以及相应的税费，需要短期内多拿油、快拿油，经济效益远远低于国内同类油田的开发[11⁃13]，因此该类油田的经济极限产量和极限含水率必须考虑分成因素，本文重点研究了分成因素对极限产量和极限含水率的影响，对于油田管理者开发及制定开发调整方案，节约费用具有重要意义。

1 模型建立

1.1 分成合同

纵观国际油气合作一百多年的发展历程，其合同模式的发展可以总结为两个阶段。第一个阶段是属性的转变，从租让制协议到合同制合同的发展；第二个阶段是合同形式的多样化延伸，从矿费税收制合同向多种合同模式的发展。本文分析以A油田的产品分成合同为例。

A油田开发期限为20年，矿区使用费为产量的10%。成本回收之前，成本油为全部产油量的50%。从承包商的勘探、开发成本和支出全部用成本油回收之日起，剩余成本油资源国占70%，承包商占30%。利润油资源国占45%，承包商占55%。成本油和所属承包商扣除税费后的利润油首先回收当期操作成本，剩余部分以折旧形式回收投资。

1.2 经济极限产量模型

运用盈亏平衡分析原理结合油藏工程方法对海外分成油田的单井经济界限进行研究。盈亏平衡分析法，是通过分析产品产量、成本和盈利之间的关系，找出方案盈利和亏损在产量、单价、成本等方面的临界点，以判断不确定性因素对方案经济效果的影响程度，说明方案实施的风险大小，这个临界点被称为盈亏平衡点（BEP）[14⁃22]。盈亏平衡点（BEP）可以有多种表达，一般是从销售收入等于总成本费用即盈亏平衡方程式中导出。依据这一原理得到经济极限产量模型如下：

由于分成开发的油田，产量需要在资源国和承包商之间进行分配，所以引入了分成比例：

其中，可变成本可分成三类，第一类是与分成比例及含水率无关的可变成本（Cv1），包含材料费、燃料费、动力费、井下作业费、测井试井费、稠油热采费、轻烃回收费；第二类是与分成比例相关的可变成本（Cv2），主要包括运输费和口岸处理费。第三类是与含水率相关的可变成本（Cv3），包含驱油物注入费和油气处理费，

固定成本包含工人生产工资、职工福利费、维护及修理费、其他直接费、厂矿管理费用。

油气处理费和驱油物注入费需要考虑含水率，不同的含水率条件下，产液量不同，产生的油气处理费和驱油物的注入费也不同。

油田产液量是产油量和产水量之和，因此产液量可以表示为：

由含水率定义得到其公式为：

由式（7）可以得出产水量qw和产量qe的关系式：

将式（8）代入式（6）可以得出：

根据注采平衡原理，维持地层合理压力稳定，注入量与极限产量和注采比的关系为：

注入费用的表达式为：

将式（2）-（11）代入式（1）得到极限产量的计算公式（12）：

式中：qo为单井日产量，t/d；P为油价，$/桶；α为桶吨比，桶/t；η为原油商品率，%；T为生产时间，d；Cv为可变成本，$；Cf为固定成本，$；k为分成比例，无因次；qe为极限产量，t/d；Ct为运输费，$；Cp为口岸处理费，$；Ch为油气处理费，$；Ci为驱油物注入费，$；Rf为单位油气处理费，$/m3；ql为产液量，m3/d；Bo为体积系数，无因次；ρo为原油密度，g/cm3；qw为单井日产量，m3/d;fw为含水率，%；RIP为注采比，无因次；M为油水井数比，无因次；qz为驱油物注入量，m3/d；Ri为单位驱油物注入费，$/m3。

1.3 经济极限产量图版

由式（12）可以看出，在经济评价参数固定的情况下，影响单井极限产量的主要因素是油价、分成和含水率，利用极限产量计算模型，选用分成开发的海外A油田的经济参数。计算在油价分别为50、60、70、80$/桶条件下，不同分成，不同含水率下的极限产量，并制作相应的极限产量图版（见图1）。

图1 不同油价下不同含水率和分成对应极限产量图版Fig.1 Different water cut and proportion under differ⁃ent oil prices correspond to the limit production chart

由图1可知，相同含水率条件下，分成比例越高，极限产量越低；分成比例固定条件下，含水率越高，经济极限产量越高；而在相同的分成比例和含水率条件下，油价越高，经济极限产量越高。

1.4 经济极限含水率图版

当油田开发到一定阶段，其含水率达到某一数值时，投入和产出平衡，含水率如果再升高，就没有利润，这一含水率值称为极限含水率。也就是说当含水率超过极限含水率时，生产处理成本无法回收，据此可得到分成油田的极限含水率。根据盈亏平衡原理可以得出产液量与分成及含水率关系，利用迭代法进行求解，得到不同油价不同分成条件下各产液量对应的极限含水率，绘制极限含水率图版。

根据式（13）选用A油田的经济参数。计算了油价分别为 50、60、70、80$/桶条件下，不同的分成、产液量对应的极限含水率，并制作了相应的图版(见图2)。由图2可知，分成比例固定条件下，油价越高，产液量越高，经济极限含水率越高；同一油价下，分成比例越高，极限含水率越高；产液量越高，经济极限含水率越高。

图2 不同分成条件下产液量与极限含水率关系Fig.2 The relationship between liquid production and limit water cut under different proportion

2 应用实例

2.1 油田概况

A油田位于蒙古国东部东方省境内，距我国呼伦贝尔市新巴尔虎左旗西南约120 km。地理位置属于蒙古高原，区内地势较平坦，地面平均海拔750 m，大面积为草原，属中温带干旱气候，昼夜温差大。分布3条草原公路，长度合约300 km，交通较便利，但路况条件差。

A油田属于低渗⁃特低渗透油田，渗透率为0.10~12.39 mD，平均孔隙度为18.4%，地层原油黏度为2.37 mPa·s。近几年来，原油价格持续低迷，油田经济效益明显变差，项目推进面临抉择，急需开展产量极限研究。

2.2 计算结果

A⁃115断块含油面积1.34 km2，动用地质储量136.91×104t，油井 12口，水井 4口，2010年 6月投产，目前处于高含水阶段。A⁃78断块含油面积1.46 km2，动用地质储量 105.33×104t，油井 9口，水井 3口，2009年8月投产，目前属于中含水阶段。两个断块目前面临产液低，含水率高等难题，急需研究其极限产量和极限含水率，进行相应措施调整。结合目前国际油价，根据式（12）、（13），计算了油价 70$/桶条件下，两个断块分别在成本回收前、成本回收后和不分成情况下的单井极限产量和极限含水率（见表1）。由表1可知，成本回收前在极限值外的井共13口，成本回收后，极限值外的井共19口，不分成情况下，极限值外的井共12口。在油价确定的情况下，影响单井产量和含水率极限值的主要因素是分成比例。应用结果表明，考虑分成比例因素的极限产量和极限含水率的计算模型对于A油田的开发十分适用。