李傳亮，朱蘇陽(yáng)

（西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，成都610599）

油井產(chǎn)能評(píng)價(jià)新方法

李傳亮，朱蘇陽(yáng)

（西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，成都610599）

油井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是通過(guò)產(chǎn)能測(cè)試完成的。常規(guī)的產(chǎn)能測(cè)試是在地下進(jìn)行的，即通過(guò)測(cè)量油井產(chǎn)量和井底壓力來(lái)確定油井的產(chǎn)能指數(shù)，從而對(duì)油井產(chǎn)能做出評(píng)價(jià)。對(duì)于某些油井，井底壓力測(cè)試十分困難，產(chǎn)能評(píng)價(jià)往往難以實(shí)現(xiàn)。為了有效評(píng)價(jià)油井的產(chǎn)能，對(duì)其評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了改進(jìn)，即把產(chǎn)能測(cè)試從地下移至地面，通過(guò)測(cè)試油嘴的產(chǎn)能方程來(lái)評(píng)價(jià)油井的產(chǎn)能，并采用油嘴產(chǎn)能指數(shù)的大小來(lái)評(píng)價(jià)油井產(chǎn)能的高低。通過(guò)測(cè)量不同油嘴大小的油井產(chǎn)量，即可確定油嘴產(chǎn)能指數(shù)。研究表明，油嘴產(chǎn)能測(cè)試不影響油井的正常生產(chǎn)，也不增加任何測(cè)試費(fèi)用，方法簡(jiǎn)單、實(shí)用。

油井；產(chǎn)能；產(chǎn)能指數(shù)；油嘴產(chǎn)能指數(shù)；產(chǎn)能曲線(xiàn)；產(chǎn)能測(cè)試

0 引言

油井的產(chǎn)量隨生產(chǎn)條件而變化，在特定生產(chǎn)條件下的油井產(chǎn)量定義為油井的產(chǎn)能。油井的產(chǎn)量是一個(gè)變量，而油井的產(chǎn)能則是一個(gè)常數(shù)。油井產(chǎn)能是油井配產(chǎn)的基礎(chǔ)參數(shù)，因此，油井的產(chǎn)能評(píng)價(jià)是油井生產(chǎn)管理的一項(xiàng)基本工作［1-3］。油井產(chǎn)能評(píng)價(jià)是通過(guò)產(chǎn)能測(cè)試完成的，而產(chǎn)能測(cè)試又受很多因素的影響，因此正確評(píng)價(jià)油井的產(chǎn)能并不是一件容易的事。傳統(tǒng)的油井產(chǎn)能評(píng)價(jià)都是針對(duì)地層而進(jìn)行的［4-5］，由于地層條件下的測(cè)試十分困難，很多情況下都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此，筆者擬對(duì)油井產(chǎn)能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)，把產(chǎn)能測(cè)試從地下移至地面，使其評(píng)價(jià)更簡(jiǎn)單、實(shí)用。

1 油氣流程

油氣從地下流到地面，需經(jīng)歷3個(gè)流動(dòng)階段：①?gòu)牡貙恿鞯骄椎臐B流階段；②從井底流到井口的管流階段；③從井口流到輸油管線(xiàn)的嘴流階段。這3個(gè)階段是一個(gè)串聯(lián)過(guò)程，因此這3個(gè)階段的流量是相等的，壓力是依次銜接的（圖1）。

圖1 油井油氣流程圖Fig.1Scheme of oil and gas flow in production

滲流階段的流量為地層壓力損失的函數(shù)，即

式中：q為油井產(chǎn)量（流量），m3/d或t/d；pe為供給邊界（外邊界）壓力，MPa；pwf為井底（內(nèi)邊界）流壓，MPa；f1為滲流階段的產(chǎn)量函數(shù)。供給邊界壓力與井底流壓的差值，為油井的生產(chǎn)壓差。

管流的流量為井筒壓力損失的函數(shù)，即

式中：pt為油壓，MPa；ρm為井筒流體密度，g/cm3；g為重力加速度，m/s2；D為油井深度，km；f2為管流階段的產(chǎn)量函數(shù)。

油嘴的流量為油嘴壓力損失的函數(shù)，即

式中：pb為回壓，MPa；f3為嘴流階段的產(chǎn)量函數(shù)。

式（1）～（3）分別是3個(gè)流動(dòng)階段的產(chǎn)能方程，只要確定了3個(gè)方程的函數(shù)關(guān)系，就可以確定油井的產(chǎn)能大小。由于3個(gè)流動(dòng)階段的流量相等，因此，確定任何一個(gè)流動(dòng)階段的產(chǎn)能數(shù)據(jù)，就可以代表油井的產(chǎn)能。油田現(xiàn)場(chǎng)一般選擇第一流動(dòng)階段即地下滲流階段的產(chǎn)能方程作為油井產(chǎn)能的評(píng)價(jià)對(duì)象［4-5］。

2 地層測(cè)試

在地層中的滲流階段，單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)量定義為油井的產(chǎn)能指數(shù)（采油指數(shù)）［4-7］，即

式中：J為油井的產(chǎn)能指數(shù)，m3/（d·MPa）或t/（d·MPa）。

根據(jù)滲流力學(xué)，油井產(chǎn)能指數(shù)的理論公式［6-7］為

式中：k為地層滲透率，D；h為地層厚度，m；μ為地層流體黏度，mPa·s；re為油井泄油半徑，m；rw為油井半徑，m；s為油井表皮因子，小數(shù)。

由于式（5）中的許多參數(shù)都難以確定，再加上產(chǎn)能指數(shù)通常又是在地層條件下進(jìn)行測(cè)試的，因此式（5）不能直接用來(lái)計(jì)算油井的產(chǎn)能指數(shù)。根據(jù)式（4），只要測(cè)試了油井的產(chǎn)量和地層的內(nèi)、外邊界壓力，就可以確定油井的產(chǎn)能指數(shù)。油井產(chǎn)量可在地面直接計(jì)量，而地層的內(nèi)、外邊界壓力需要在地下進(jìn)行測(cè)試。為了測(cè)試油井的產(chǎn)能指數(shù)，通常把式（4）改寫(xiě)成

按照式（6），測(cè)試一組具有穩(wěn)定產(chǎn)量和與其相對(duì)應(yīng)的井底流壓數(shù)據(jù)，并繪制成圖2所示的油井產(chǎn)能曲線(xiàn)——油井生產(chǎn)指示曲線(xiàn)，曲線(xiàn)的斜率則為油井的產(chǎn)能指數(shù)［6］（圖2）。

圖2 油井產(chǎn)能曲線(xiàn)Fig.2Productivity curve of a well

利用測(cè)試獲得產(chǎn)能指數(shù)數(shù)據(jù)，再根據(jù)下式對(duì)油井進(jìn)行配產(chǎn)：

用式（6）確定油井產(chǎn)能時(shí)，井底流壓能否成功測(cè)量是問(wèn)題的關(guān)鍵。對(duì)于一些超深井、高含硫井、井筒裝有節(jié)流或抽油設(shè)備的油井，將壓力計(jì)置入井中時(shí)十分困難，測(cè)試難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于低滲和特低滲地層，油井需要的穩(wěn)定時(shí)間偏長(zhǎng)使得測(cè)試也很困難。

圖2為多點(diǎn)測(cè)試。若采用單點(diǎn)測(cè)試，可用式（4）來(lái)確定油井的產(chǎn)能指數(shù)，除了需要測(cè)量井底的穩(wěn)定流壓之外，還需要測(cè)量一個(gè)靜壓或外邊界壓力數(shù)據(jù)（靜壓測(cè)試需要長(zhǎng)時(shí)間關(guān)井進(jìn)行壓力恢復(fù)試井，這會(huì)影響油井產(chǎn)量，油田生產(chǎn)管理部門(mén)一般不愿意采用）。

鑒于地下產(chǎn)能測(cè)試存在的諸多問(wèn)題，油井產(chǎn)能測(cè)試位置可以上移。若根據(jù)式（2）對(duì)井筒進(jìn)行測(cè)試，也需要測(cè)量井底流壓，這與地層測(cè)試面臨著同樣的困難。因此，筆者擬將產(chǎn)能測(cè)試從地下移至地面。

3 地面測(cè)試

根據(jù)式（3）可以對(duì)油井進(jìn)行地面測(cè)試，從而確定出油井的產(chǎn)能大小。對(duì)于多相流動(dòng)，式（3）的物理方程至今還沒(méi)有建立起來(lái)，油田現(xiàn)場(chǎng)只統(tǒng)計(jì)出了一些實(shí)用性較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)方程，即嘴流方程。

若pb/pt＜0.555，則回壓的波動(dòng)不會(huì)對(duì)油嘴的上游壓力（油壓）及產(chǎn)量產(chǎn)生影響［4-5］，這個(gè)條件在油田通常很容易滿(mǎn)足，因此，式（3）可以改寫(xiě)為

式（8）的經(jīng)驗(yàn)方程［4-5］為

式中：d為油嘴直徑，mm；Rgo為油井生產(chǎn)氣油比，m3/ m3；a，b，c均為統(tǒng)計(jì)常數(shù)，其中c為2左右。

在特定的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)，油井的生產(chǎn)氣油比通常為一常數(shù)，油壓數(shù)據(jù)的波動(dòng)通常很小，因此，式（9）可近似寫(xiě)成

式中：Z為油嘴產(chǎn)能指數(shù)，m3/（d·mm2）或t/（d·mm2）。

式（10）中油嘴產(chǎn)能指數(shù)定義為單位油嘴大小，即油嘴直徑為1 mm時(shí)的油井產(chǎn)量

若通過(guò)地面測(cè)試獲得了油嘴產(chǎn)能指數(shù)，則可根據(jù)式（10）對(duì)油井進(jìn)行配產(chǎn)。

油嘴產(chǎn)能指數(shù)是通過(guò)一組生產(chǎn)測(cè)試完成的，即測(cè)試一組穩(wěn)定產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)油嘴大小的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并繪制成圖3所示的油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)，曲線(xiàn)的斜率即為油嘴產(chǎn)能指數(shù)。

圖3油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)Fig.3Nozzle productivity curve of a well

圖3 為多點(diǎn)測(cè)試。實(shí)際上也可以通過(guò)單點(diǎn)測(cè)試，并由式（11）來(lái)確定油井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)。

油嘴產(chǎn)能指數(shù)的測(cè)試可以在油井生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行，不影響油井的正常生產(chǎn)，也不需要增加任何的測(cè)試費(fèi)用，比常規(guī)的地層測(cè)試更簡(jiǎn)單、更節(jié)省費(fèi)用、更實(shí)用。由于測(cè)試在地面進(jìn)行，不受地層條件的限制，因此，油嘴產(chǎn)能測(cè)試適用于任何油藏，也適用于氣藏。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1LC301井產(chǎn)能測(cè)試

LC301井的油嘴產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所列。由表1可以看出，油井產(chǎn)量對(duì)油嘴變化較敏感，而油壓對(duì)油嘴變化不敏感，油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

表1LC301井油嘴產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)表Table 1Test data of nozzle productivity of LC301 well

圖4LC301井油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)Fig.4Nozzle productivity curve of LC301 well

圖4 中油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)的回歸方程為

由該方程確定的LC301井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)Z= 4.437 t/（d·mm2）。

4.2LC305井產(chǎn)能測(cè)試

LC305井的油嘴產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所列。由表2可看出，油井產(chǎn)量對(duì)油嘴變化較敏感，油壓對(duì)油嘴變化不敏感，油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。

表2LC305井油嘴產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)表Table 2Test data of nozzle productivity of LC305 well

圖5LC305井油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)Fig.5Nozzle productivity curve of LC305 well

圖5 中油嘴產(chǎn)能曲線(xiàn)的回歸方程為

由該方程確定的LC305井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)Z= 5.056 7 t/（d·mm2）。

雖然LC305井的產(chǎn)量沒(méi)有LC301井高，但LC305井的油嘴產(chǎn)能指數(shù)卻比LC301井高，即LC305井的產(chǎn)能高于LC301井，這是由于LC305井產(chǎn)能測(cè)試時(shí)用的油嘴較小所致。

5 結(jié)論

（1）由于常規(guī)產(chǎn)能測(cè)試在地下進(jìn)行，對(duì)于一些油井來(lái)說(shuō)地下測(cè)試十分困難，可將油井的產(chǎn)能測(cè)試從地下移至地面。

（2）地面測(cè)試通過(guò)嘴流方程加以實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)測(cè)試油嘴的產(chǎn)能方程確定油嘴產(chǎn)能指數(shù)，進(jìn)而用于評(píng)價(jià)油井的產(chǎn)能大小和對(duì)油井進(jìn)行配產(chǎn)。

（3）油嘴產(chǎn)能測(cè)試不需要增加測(cè)試費(fèi)用，也不影響油井的正常生產(chǎn)。

（4）油嘴產(chǎn)能測(cè)試比常規(guī)產(chǎn)能測(cè)試更簡(jiǎn)單、實(shí)用，適用對(duì)象也更廣泛。

［1］成良丙，楊軍，馮順彥，等.多層復(fù)合油藏產(chǎn)能預(yù)測(cè)及主力層優(yōu)選技術(shù)［J］.巖性油氣藏，2013，25（6）：117-121.

［2］袁淋，李曉平，張璐，等.水平井穩(wěn)態(tài)產(chǎn)能公式對(duì)比與分析［J］.巖性油氣藏，2013，25（6）：127-132.

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（本文編輯：楊琦）

A new evaluation method of well productivity

LI Chuanliang，ZHU Suyang
（School of Petroleum Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610599，China）

Productivity evaluation of wells is completed through productivity test of wells.Conventional productivity tests are accomplished at well bottomthrough measuringproduction rate and flowingpressure ofwell bottomin order to determine the productivity index of wells.Productivity index is a parameter to evaluate productivity of wells.However some wells are difficult to measure their bottom pressure and the productivity index can not be obtained.In order to evaluate the productivity of wells effectively,productivity evaluation method was improved with measurement at wellhead other than at well bottom.Test of well productivity at wellhead is completed through the determination of nozzle flowequation,which can determine the nozzle productivityindextoevaluate the productivityofwells.The nozzle productivitytest is completed through measuringflowrate ofwells and the size ofchoke nozzle,which can calculate the nozzle productivityindex.The nozzle productivitytest can be done simultaneously with the production of wells without anynegative effect on the production ofoil and gas and anyadditional cost.Nozzle productivitytest is quite simple and practical tothe conventional test at well bottom.

well；productivity；productivityindex；nozzleproductivityindex；productivitycurve；productivitytest

TE328

A

1673-8926（2014）03-0007-04

2014-03-10；

2014-04-10

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“多層疏松砂巖氣藏開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：2011ZX05027-003-01）資助

李傳亮（1962-），男，博士，教授，現(xiàn)從事油藏工程的教學(xué)和科研工作。地址：（610599）四川省成都市新都區(qū)西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院。E-mail：cllipe@qq.com。