劉 漢 成

（華北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552）

老油田的自然遞減率是衡量油田開發(fā)水平的重要綜合性指標(biāo)之一。也是影響當(dāng)年原油生產(chǎn)任務(wù)完成情況的重要因素。以我國2010 年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算，若把年自然遞減率降低1百分點(diǎn)，則可以增加約2 000×104t/a 的原油產(chǎn)量。

控制老油田的自然遞減率是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。涉及到油田生產(chǎn)的全方位、全要素［1］、全過程，需要地質(zhì)與工程結(jié)合、油田建設(shè)與生產(chǎn)管理結(jié)合、動靜態(tài)管理與工藝技術(shù)結(jié)合、工藝措施效果與經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合、方案設(shè)計(jì)與運(yùn)行組織結(jié)合。多學(xué)科、多環(huán)節(jié)系統(tǒng)地精細(xì)研究，有效實(shí)施及各環(huán)節(jié)緊密銜接，協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

不同類型與開發(fā)方式的油藏，在不同的開發(fā)階段，影響自然遞減率的主要因素［2］以及各因素與自然遞減率的關(guān)聯(lián)程度不盡相同。但是，一個(gè)共同的基本概念是在開井?dāng)?shù)不變的情況下，平均單井產(chǎn)油量和整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率是影響自然遞減率的關(guān)鍵。只要能控制這2 個(gè)參數(shù)的變化規(guī)律，就能夠有效控制自然遞減率的變化。因此，在具體生產(chǎn)控制過程中，在提高各環(huán)節(jié)運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，圍繞井口產(chǎn)油量這個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)在儲層、井筒、地面3 個(gè)介質(zhì)流動區(qū)域上開展精細(xì)研究，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整與有效控制，就可以達(dá)到有效控制自然遞減率的目標(biāo)。概括為：盯住1 個(gè)目標(biāo)——穩(wěn)定的單井產(chǎn)油量；用好2 個(gè)手段——管理和工程技術(shù)；抓住3 個(gè)區(qū)域——油藏、井筒、地面；強(qiáng)化1 個(gè)保障——高效生產(chǎn)運(yùn)行。

1 自然遞減率計(jì)算方法

油田自然遞減率是指該油田某階段自然狀態(tài)下的產(chǎn)油量變化率?？梢杂孟率奖硎?/p>

式中，D 為階段自然遞減率；Qa為階段初產(chǎn)油量；ΔQa為階段末與階段初產(chǎn)油量的差值。

鑒于常用的自然遞減率為年度自然遞減率，同時(shí)，油田（單元）年度自然產(chǎn)油量等于年度老井總產(chǎn)油量減去措施增油量。所以，可以用下式來計(jì)算年度自然遞減率：自然遞減率=［上年度老井產(chǎn)油量-（本年度老井產(chǎn)油量- 老井措施增油量）］/上年度老井產(chǎn)油量×100%?？梢钥闯?，由于上年度老井產(chǎn)量已經(jīng)上報(bào)，則本年度老井產(chǎn)油量與老井措施增油量決定了自然遞減率的大小。在本年度老井產(chǎn)油量一定的情況下，老井措施增油量越大，自然遞減率就越大。即：增產(chǎn)靠措施，降低自然遞減率必須提高老井的自然產(chǎn)油量。實(shí)際統(tǒng)計(jì)中，老井的自然產(chǎn)油量由區(qū)域中所有單井階段產(chǎn)油量的簡單累加而得出，因此，老井開井?dāng)?shù)、開井時(shí)率和單井自然產(chǎn)油量是影響自然遞減率的3 個(gè)主要參數(shù)。

2 自然遞減率的影響因素

由自然遞減率的計(jì)算方法可以看出，控制自然遞減率的關(guān)鍵是盡量提高老井當(dāng)年的自然采油量。潘宗坤［1］曾分析過自然遞減率與含水、階段含水上升值、含水上升率以及采油速度的關(guān)系，為分析油田自然遞減率的影響因素提供了一種思路。但他的理論是建立在假設(shè)注采平衡和階段產(chǎn)液量穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上的，而這個(gè)假設(shè)條件幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。注采平衡和階段產(chǎn)液量穩(wěn)定這2 種狀態(tài)本身就是動態(tài)變化和諸多因素影響而形成的綜合性結(jié)果，同時(shí)也是油田開發(fā)工作者著力追求的一種目標(biāo)狀態(tài)。陳煥杰等［2］對產(chǎn)量遞減率與含水上升因子和產(chǎn)液量自然遞減率的關(guān)系進(jìn)行過分析，并把三者的關(guān)系做成了圖版。在實(shí)際生產(chǎn)中，各油田都非常重視對自然遞減率的控制，采取了各種行之有效的方法來降低自然遞減率，也取得了一定的效果。但綜合來看，這些方法或注重油藏，或注重井筒，或注重技術(shù)，或注重管理，大都是在生產(chǎn)過程的局部開展的工作。沒有形成系統(tǒng)的分析方法和管理思路。而事實(shí)上，生產(chǎn)過程是一個(gè)流體流動的連續(xù)過程，這個(gè)過程中的所有環(huán)節(jié)組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，影響老井自然產(chǎn)油量的所有因素都會對自然遞減率產(chǎn)生影響。可以把這些因素概括為兩大類：管理類和技術(shù)類。每一類因素都會在3 個(gè)原油的流動區(qū)域（油藏、井筒、地面）對流體的流動過程產(chǎn)生影響，并產(chǎn)生不同的單井產(chǎn)油量效果，進(jìn)而影響油田（單元）的自然遞減率，可用表1 表示。

表1 老油田自然遞減率影響因素之間的關(guān)系

表1 用函數(shù)形式表示為

式中，Dn為年度自然遞減率；M1，M2，M3分別為油藏區(qū)、井筒區(qū)、地面區(qū)影響自然遞減率的各項(xiàng)管理類因素集；T1，T2，T3分別為油藏區(qū)、井筒區(qū)、地面區(qū)影響自然遞減率的各項(xiàng)技術(shù)類因素集。因此，可以把影響自然遞減率的所有因素概括為：三區(qū)域兩大類六因素集。

3 自然遞減率控制途徑與分析方法

由以上分析得知，油田（單元）階段累積產(chǎn)油量受開井?dāng)?shù)、開井時(shí)率和單井產(chǎn)油量影響。雖然油田（單元）年累積總產(chǎn)油量數(shù)據(jù)的獲得方式略有不同，但是，在宏觀概念上，平均單井產(chǎn)油量是一個(gè)最重要的變量，是影響自然遞減率的最重要因素。具體到某一口單井時(shí)，該井產(chǎn)油量的關(guān)鍵是井口產(chǎn)油量，這是目標(biāo)參數(shù)具有分析上的唯一性。在油藏、井筒、地面3 個(gè)區(qū)域的所有工作都必須圍繞實(shí)現(xiàn)最大井口產(chǎn)油量這一個(gè)目標(biāo)來展開。

3.1 穩(wěn)定并提高井口產(chǎn)油量需解決的問題

要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且最大的井口產(chǎn)油量，必須明確各區(qū)域追求的目標(biāo)，并在各區(qū)域內(nèi)致力于解決實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及到的各種問題。

（1）在油藏中采用什么樣的完善與改變滲流過程的技術(shù)？如何對油藏進(jìn)行有效管理，才能在井底獲得最大的經(jīng)濟(jì)油量？

（2）在井筒中采用什么工藝管柱與技術(shù)？如何對井筒進(jìn)行維護(hù)與管理才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效最大的井口產(chǎn)油量？

（3）在地面系統(tǒng)中采用什么工藝流程與介質(zhì)處理技術(shù)？如何管理才能實(shí)現(xiàn)高的開井率、開井時(shí)率和較低的井口回壓和地面系統(tǒng)的高效運(yùn)行，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的高效率？

下面用一個(gè)簡單公式的分析具體說明調(diào)整地層和井筒中的管理思路和技術(shù)對策與實(shí)現(xiàn)最大井口產(chǎn)油量的關(guān)聯(lián)性。

對于一個(gè)帶水開發(fā)的油藏，其瞬時(shí)井口產(chǎn)油量為

式中，Qo為井口瞬時(shí)產(chǎn)油量，t；Q1為井口瞬時(shí)產(chǎn)液量，t；fw為瞬時(shí)含水率，小數(shù)。

由此可見，只有3 種途徑來實(shí)現(xiàn)和保證井口產(chǎn)油量不變：①當(dāng)含水率不變時(shí)，產(chǎn)液量可以不變；②如果含水率上升了，則必須相應(yīng)提高產(chǎn)液量；③如果含水率降低了，則可以相應(yīng)降低產(chǎn)液量。

所以，要實(shí)現(xiàn)井口產(chǎn)油量不降，需要做的工作是：或降低含水率，或提高產(chǎn)液量。這就需要及時(shí)掌握井口這2 個(gè)參數(shù)的動態(tài)變化情況，及時(shí)調(diào)整地層和井筒的管理思路和技術(shù)對策，以實(shí)現(xiàn)對油田（單元）每口單井井口產(chǎn)油量的控制，把油田（單元）總的自然產(chǎn)油量全面掌握在可控范圍之內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到合理、有效地控制油田（單元）自然遞減率的目的。

3.2 自然遞減率有效控制過程分析步驟及方法

第1 步，確定每個(gè)介質(zhì)流體流動區(qū)域（油藏、井筒、地面）追求的目標(biāo)。

第2 步，分析并歸類6 大因素集中各自所包含的全部子因素，形成6 個(gè)子因素序列。

第3 步，用灰色關(guān)聯(lián)分析方法［3］對子因素與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。

第4 步，對按關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序后的各子因素逐個(gè)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析和論證。并根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)政策制定地質(zhì)方案、工程方案和實(shí)施方案。

第5 步，按照運(yùn)行計(jì)劃，在方案實(shí)施過程中，加強(qiáng)運(yùn)行協(xié)調(diào)與監(jiān)督，保證實(shí)施質(zhì)量與效率。

3.3 自然遞減率有效控制過程中的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）在以控制自然遞減率為目標(biāo)的前提下，確定每個(gè)區(qū)域追求的目標(biāo)。

①油藏區(qū)：該區(qū)域追求的目標(biāo)應(yīng)該是在井底獲得最大的經(jīng)濟(jì)流出油量。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，則要保證油藏中的流體高效順暢地流入井底。這就需要油藏中一是能量保持充足；二是滲流通道暢通；三是介質(zhì)流體中具有高的含油飽和度，且保持穩(wěn)定（含水率不發(fā)生突變）。因此，該區(qū)域的子因素集組成為：注采井網(wǎng)的合理與完善程度、壓力保持水平、采油速度、注采對應(yīng)率、注采平衡度、儲層巖石滲透率、儲層非均質(zhì)程度、儲層污染程度、能量補(bǔ)充方式選擇、波及體積、驅(qū)油效率、儲層保護(hù)與改造技術(shù)的選擇與適應(yīng)性分析等。

②井筒區(qū)：對采油井井筒，該區(qū)域追求的目標(biāo)是供采協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效最大的井口產(chǎn)油量。該區(qū)域的子因素集組成為：套管完好率（損壞情況及原因分析）、油管完好率（損壞情況及原因分析）、排采方式的適應(yīng)性、桿柱優(yōu)化設(shè)計(jì)率及使用年限、泵效及配套工具的有效性分析、檢泵周期及原因分析、偏磨（腐蝕、結(jié)垢）情況分析，維護(hù)與保養(yǎng)制度等。

對注水井井筒，該區(qū)域追求的目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)高效地完成地質(zhì)配注量。這就要求注采井筒井況良好，注采工藝管柱與配套工具合理、優(yōu)質(zhì)、高效，以保證注采時(shí)率和效率。該區(qū)域的子因素集組成為：套管完好率（損壞情況及原因分析）、油管完好率（損壞情況及原因分析）、各種配水工具的有效性分析、精準(zhǔn)配水控制技術(shù)的應(yīng)用情況、井筒內(nèi)水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況、動態(tài)測調(diào)制度執(zhí)行情況、井筒維護(hù)（洗井、檢管）與保養(yǎng)制度等。

③地面區(qū)：該區(qū)域追求的目標(biāo)是系統(tǒng)（設(shè)備、管線等）在保證時(shí)率的情況下協(xié)調(diào)、高效運(yùn)行。該區(qū)域的子因素集組成為：各類設(shè)備（包括抽油機(jī)系統(tǒng)）完好程度與運(yùn)行效率、管網(wǎng)效率、各種計(jì)量技術(shù)應(yīng)用、降低采油井口回壓技術(shù)、注水管線壓力等級與注水壓力匹配情況、地面水質(zhì)處理技術(shù)、原油與污水處理技術(shù)、管線安全輸送技術(shù)、各種管理制度等。

（2）歸類分析6 個(gè)因素集中包含的全部子因素。根據(jù)3 個(gè)流動區(qū)域追求的目標(biāo)，通過歸類分析把所有的可能因素分別歸入6 個(gè)因素集中，形成影響因素子序列。

（3）灰色關(guān)聯(lián)分析每個(gè)子因素與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性。各因素集中的單項(xiàng)子因素歸納整理齊全后，即可應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對每個(gè)子因素與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。計(jì)算出各子因素與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，并進(jìn)行優(yōu)勢因素分析，然后按關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序。在子因素的量化過程中，一類是用數(shù)學(xué)模型可以表示的，通過求解模型來對該子因素進(jìn)行假設(shè)邊界條件下的數(shù)值計(jì)算；另一類是尚未建模或用數(shù)學(xué)模型不能表述的，可以采用基于案例推理技術(shù)（CBR）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)積累，納入故障診斷系統(tǒng)中處理［4］。并把處理結(jié)果認(rèn)真總結(jié)分析，為后續(xù)建立評價(jià)方法做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

（4）編制解決方案。全部影響因素分析完成后，編制每種因素的解決方案（技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析），按管理程序?qū)彾ê笙?xiàng)實(shí)施。

（5）組織方案實(shí)施。在實(shí)施方案過程中要加強(qiáng)協(xié)調(diào)和運(yùn)行管理，保證實(shí)施準(zhǔn)備（隊(duì)伍、材料工具、井場道路、工農(nóng)關(guān)系協(xié)調(diào)等）充分及實(shí)施過程的安全環(huán)保監(jiān)督與質(zhì)量控制。

4 結(jié)論

（1）控制自然遞減率是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須在油藏、井筒和地面同時(shí)開展工作才能實(shí)現(xiàn)有效目標(biāo)。

（2）單井井口產(chǎn)油量是影響自然遞減率的最主要因素，所有影響單井井口產(chǎn)油量的因素都會影響油田（單元）的自然遞減率。

（3）應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法可以對每個(gè)流動區(qū)域中影響單井井口產(chǎn)量的因素與各區(qū)域目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。

［1］ 潘宗坤.油田自然遞減率影響因素的分析［J］.石油勘探與開發(fā)，1993，20（6）：120-121.

［2］ 陳煥杰，方重陟.注水開發(fā)油田產(chǎn)量自然遞減構(gòu)成研究［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，22（4）：75-76.

［3］ 鄧聚龍.灰理論基礎(chǔ)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002：135-150.

［4］ 王宏宇，倪志偉，嚴(yán)軍，等.灰度關(guān)聯(lián)理論在CBR 中的應(yīng)用研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2010，20（5）：96-99.