北阿油田自喷井停喷时间预测方法研究

2021-04-18李南星闫兵帮

石油化工应用 2021年3期

李南星，郑锐，马龙，张峰，王海，闫兵帮

（1.中国石油天然气集团公司气举试验基地，新疆鄯善 838202；2.中国石油吐哈油田分公司工程技术研究院，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兹以西80 km，地处伊朗和伊拉克边界。Sarvak 储层为该油田主力油藏，油藏中深2 813 m，原始地层压力约为31.8 MPa，地层压力系数1.13，原油饱和压力约15.2 MPa，黏度约3.9 mPa·s，原油API 为17.17，属于重质原油。伊朗北阿油田自投产以来，已经连续自喷采油三年多，日产油量都在10 000 m3以上。随着油田的开发，地层能量逐渐衰减，部分油井在见水后，出现含水率快速上升和产油量大幅下降的现象，越来越多的油井将要面临停喷的可能。为及时掌握油井停喷情况，适时选择人工举升，需要对油井停喷时间进行准确预测。

目前主要的停喷时间预测方法有：停喷流压公式计算法[1]、最小井底流压拟合法[2]、节点分析法[3]、压力产量关系法[4]及产能方程计算法[5]等，以上方法多以单一变量为限定条件来预测停喷时间，未充分考虑含水率、气油比、采液指数和井筒流态变化对停喷时间的影响，导致预测误差较大，因此，需要使用一种多参数综合影响的停喷预测方法。本文在前人研究成果[6]基础上，考虑井筒复杂流态、含水率、气油比、采液指数及地层压力变化的影响，提出北阿油田停喷预测新方法，对选择人工举升接替时机和保证油田完成日产指标具有重要意义。

1 油井流入动态

油井的流入动态是在一定的油层压力下，油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线，简称为IPR 曲线（见图1）。对于单井而言，IPR 曲线表示了油层的工作特性。因而，它既是确定油井合理工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。以北阿油田的压力测试资料、试油资料和生产数据为依据，结合Eclipse 油藏数值模拟油井生产动态预测结果，优选出适合北阿油田不同井身结构油井的流入动态相关式，根据实测数据情况，使用无量纲的Vogel 法和Fetkovich 法对油井产能进行数值模拟计算，参考油井生产动态预测数据，优选出各井型油井的产能计算方法，并进行归一化处理。

图1 AZNN-001 井油井产能数值模拟

数值模拟计算发现，Fetkovich 方法计算的结果较Vogel 方法更符合实际生产测试数据。因为Fetkovich方法考虑到了原油黏度、体积系数、渗透率及储层厚度等一系列油藏的参数，使模拟计算值更接近于实测数据。

2 多相管流模型优选

所谓油井的流出状态，就是井液从井底到地面的流动过程。由于没有一种多相管流相关式能够适合各个油田，因此石油工程师使用的多相管流相关式比较多，如Beggs-Brill 法、Orkizewski 法、Aziz 法、Duns-Ros法、Hagedorn-Brown 法和Chieri 法等。本文对北阿油田各层系高压物性数据分别进行拟合，优选原油体积系数、黏度、气液密度、压缩因子和气油比等多相物性参数加入计算模型，建立了以Beggs-Brill 法为压力预测基础的计算模型，预测北阿油田油井流出动态。Beggs-Brill 法的基本方程为：

通过与北阿油田9 口井的实测井身压力曲线对比，运用Beggs-Brill 多相管流模型计算井身压力曲线的结果与测试结果相对比，显示模型预测结果符合率90%以上（见图2），具有很高的准确率。

图2 AZNN-020 井身压力曲线

3 停喷时间预测方法建立

3.1 地层静压和采液指数拟合

选取油井生产初期，产液量和井口油压相对稳定的生产阶段，利用测试的地层压力数据，计算油井采液指数。在后续的计算中，结合原始地层压力数据，拟合采液指数，进而模拟计算油井地层静压。

3.2 停喷井口油压

各井进生产管线系统的压力在0.6～0.7 MPa，为使井口油压在满足原油进站的同时还能正常自喷生产，因此，停喷井口油压主要参照生产管线系统压力来确定。本文停喷井口油压设定为生产系统管线压力的1.2 倍。

3.3 停喷地层压力与含水率变化关系

北阿油田目前整体处于低含水期，利用翁氏含水预测模型具有更好的适用性，本文利用该方法对北阿油田油井含水变化趋势进行预测。油田目前主体为自喷开采，油井的地层压力随时间的变化呈现出线性下降规律。在给定停喷井口油压的基础上，利用多相管流模型开展节点分析，确定油井在不同含水率条件下的停喷地层压力。通过分析发现，含水率对停喷地层压力的影响较为明显，油井含水越高，停喷地层压力越高（见图3）。

图3 典型井不同含水率下地层停喷压力预测

图4 停喷压力点模拟

3.4 地层压力与采液指数变化关系

通过建立的油井多相管流模型，运算得到不同井型地层压力和产液量关系曲线。随着地层静压的逐年下降，产液量逐年下降，当地层静压一直下降到某一临界点时，油井将会停止自喷，此压力点即油井的停喷点（见图4）。停喷点对应的压力即为停喷压力，是油井停喷的关键参数。

表1 采液指数、含水率和气油比对停喷压力的影响幅度

3.5 停喷时间综合影响因素

油压、采液指数、含水率和气油比等均是油井停喷的影响因素，通过建立的油井多相管流模型计算得到不同井型对停喷压力的影响幅度（见表1）。以采液指数为150 m3/d/MPa 的大斜度井为例，通过计算不同含水率和气油比条件下的地层停喷压力（见表2），运用油藏工程方法和地层压力回归拟合方法确定停喷时间。

4 现场应用效果

本方法充分考虑了井筒流入流出流态、含水率、采液指数等参数变化对自喷井停喷时间的影响，符合北阿油田高气油比和含水率上升较快的实际情况。在2016-2020 年期间，运用此方法已准确预测停喷18 井次，实际停喷19 井次，准确率达到94.7%以上。为北阿油田自喷井转人工举升的时机、延长自喷期、完成油田日产指标和保障油田平稳高效开发提供了重要的参考依据。