楊軍征，王青華，曹珍妮，楊茜茜

（1中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院工程技術(shù)中心2北京奧伯特石油科技有限公司）

楊軍征等.哈法亞油田自噴井停噴時(shí)間預(yù)測(cè)方法研究.鉆采工藝，2019，42（5）：59-61

哈法亞油田位于伊拉克東南部，北西-南東向長(zhǎng)軸背斜構(gòu)造，屬砂泥巖、碎屑巖灰?guī)r油藏，含邊底水［1］。該油田2005年4月開始試采，利用7套井網(wǎng)開發(fā)9套層系。油藏埋深1 905～4 300 m，不同層系原油性質(zhì)存在較大差異，地下原油黏度0.394～5.708 mPa·s，API值19.1～43.2，屬中、重質(zhì)原油。目前該油田處于開發(fā)前期，大部分油井采用自噴方式生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)進(jìn)行，地層壓力不斷下降，部分物性好、邊底水活躍的主力層系的油井陸續(xù)見水，且見水后含水上升速度較快，越來越多的油井面臨停噴。為了及時(shí)掌握油井停噴情況，適時(shí)選擇人工舉升時(shí)機(jī)，需要對(duì)油井停噴時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

常規(guī)的停噴時(shí)間預(yù)測(cè)方法主要通過公式計(jì)算停噴流壓，預(yù)測(cè)流壓隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，當(dāng)流壓達(dá)到停噴流壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為停噴時(shí)間［2］。也有根據(jù)最小油壓，回歸油壓變化趨勢(shì)；計(jì)算最小井底流壓，通過數(shù)模預(yù)測(cè)井底流壓變化；確定最小地層壓力，回歸地層壓力變化趨勢(shì)這三種方式進(jìn)行停噴時(shí)間的預(yù)測(cè)［3］。以上方法多以單因素為限定條件，通過單因素變化趨勢(shì)的分析來預(yù)測(cè)停噴時(shí)間。此類方法考慮因素單一，而且未考慮含水變化和井筒流態(tài)變化對(duì)停噴時(shí)間的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果誤差較大。為此，本文提出了一種更為精細(xì)的多因素綜合預(yù)測(cè)自噴井停噴時(shí)間的方法，在前人研究成果基礎(chǔ)上將同時(shí)考慮井筒復(fù)雜流態(tài)、含水率及地層壓力變化的影響。首先根據(jù)流體高壓物性、壓力測(cè)試、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等數(shù)據(jù)優(yōu)選合適的多相管流模型；再結(jié)合節(jié)點(diǎn)分析技術(shù)確定油井停噴臨界條件（不同含水率下停噴地層壓力）；然后利用油藏工程方法［4-5］和回歸擬合方法預(yù)測(cè)含水率及地層壓力的變化趨勢(shì)，最后在此基礎(chǔ)上綜合確定油井停噴時(shí)間。該方法充分考慮了哈法亞油田高氣油比、見水井含水上升較快的開發(fā)現(xiàn)狀，停噴時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果，驗(yàn)證了該方法的可靠性。

一、流體物性和多相管流模型優(yōu)選

1.流體物性模型優(yōu)選

對(duì)哈法亞油田各層系的高壓物性多次脫氣數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擬合，優(yōu)選出包括溶解氣油比、原油體積系數(shù)、原油黏度和天然氣壓縮因子等物性參數(shù)的計(jì)算模型［6］及修正系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 Mishrif層流體物性模型方法優(yōu)選結(jié)果表

2.多相管流模型優(yōu)選

通過大量的擬合分析工作，結(jié)合各理論模型的適用性［7-8］，認(rèn)為Beggs-Brill多相流模型對(duì)于哈法亞油田更為適用［9-10］。該油田的油井生產(chǎn)氣油比普遍較高，井型多為斜度較大的定向井、水平井和分支井，而Beggs-Brill方法綜合考慮了流體在井筒中各種流態(tài)的變化以及井筒傾角的變化對(duì)井筒壓力的影響，因此適用性較好。其計(jì)算公式如式（1）：

式中：d p／d h—井筒壓力梯度，Pa／m；g—重力加速度，m／s2；gc—萬 有 引 力 常 數(shù)，Nm2／kg2；θ—井 斜角，°；ρm—混合物密度，kg／m3；fm—兩相摩阻系數(shù)；Gm—?dú)庖夯旌臀锏馁|(zhì)量流量，kg／s；Vm—混合物流速，m／s；Vsg—?dú)庀啾碛^速度，m／s；d—管直徑，m。

二、停噴臨界條件的確定

本文分析了井口壓力、地層壓力和含水率三個(gè)指標(biāo)的停噴臨界條件。由于上述三個(gè)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化，且相互關(guān)聯(lián)，因此停噴臨界條件為一組數(shù)據(jù)集，而非一個(gè)固定的數(shù)值，各指標(biāo)停噴臨界條件的分析方法如下。

1.停噴井口油壓

停噴井口油壓主要參照外輸管線壓力來確定。為使井口油壓在滿足原油外輸壓力的同時(shí)能正常自噴生產(chǎn)，本文在分析時(shí)取停噴井口油壓為外輸管線壓力的1.1倍。

2.停噴地層壓力和含水率的確定

在定井口油壓的基礎(chǔ)上利用所建立的油井多相管流模型開展節(jié)點(diǎn)分析來確定油井在不同含水率下的停噴地層壓力［8］。從節(jié)點(diǎn)分析結(jié)果來看，含水對(duì)停噴地層壓力的影響較為明顯，油井含水越高，停噴地層壓力越高。繪制哈法亞油田典型井的停噴地層壓力與含水率的關(guān)系曲線，可發(fā)現(xiàn)兩者具有較為明顯的線性關(guān)系，依據(jù)這一規(guī)律即可建立兩者之間的關(guān)系式（圖1），為后續(xù)停噴時(shí)間的預(yù)測(cè)提供臨界限制條件。

圖1 典型井不同含水率下停噴地層壓力預(yù)測(cè)

三、停噴時(shí)間綜合預(yù)測(cè)方法的建立

1.含水變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

哈法亞油田處于中低含水期，翁氏含水預(yù)測(cè)模型具有更好的適用性［11-13］，可利用該方法對(duì)哈法亞油田油井含水變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。該模型以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，公式如式（2）：

式中：c、a—模型數(shù)理統(tǒng)計(jì)擬合系數(shù)；fw—含水率，%；t—時(shí)間，與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)時(shí)間類型相一致。

利用該模型對(duì)典型井的含水率隨時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，見圖2。

圖2 典型井翁氏模型含水率預(yù)測(cè)曲線圖

2.地層壓力變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

哈法亞油田主要依靠天然能量自噴開采，地層壓力的變化具有較為明顯的規(guī)律，大部分油井的地層壓力隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出線性下降規(guī)律（圖3）?；谶@一規(guī)律即可對(duì)油井的地層壓力進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.停噴時(shí)間綜合確定

在油井含水率和地層壓力擬合預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，利用不同時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地層壓力和含水率數(shù)據(jù)建立兩者之間的關(guān)系型曲線。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，兩者之間多符合線性或指數(shù)規(guī)律（見圖4中的曲線1）。

圖3 典型井地層壓力下降趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖

圖4 停噴參數(shù)綜合確定示意圖

在同一坐標(biāo)系統(tǒng)中添加不同含水率下停噴地層壓力的變化曲線（圖1中的成果數(shù)據(jù)），結(jié)果見圖4中的曲線2。隨著含水率的上升和地層壓力的下降，兩條曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)交點(diǎn)，而該交點(diǎn)即為油井停噴時(shí)的地層壓力和含水率。最后，利用油井含水率預(yù)測(cè)模型或地層壓力與時(shí)間的關(guān)系式求解停噴時(shí)間。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

本方法充分考慮了井筒流態(tài)和含水率變化對(duì)自噴井停噴時(shí)間的影響，符合哈法亞油田高氣油比和見水井含水上升較快的開發(fā)實(shí)際。2015～2016年期間已準(zhǔn)確預(yù)測(cè)停噴事件24井次，準(zhǔn)確率達(dá)90%以上，為哈法亞油田自噴井轉(zhuǎn)人工舉升的時(shí)機(jī)選擇提供了有利依據(jù)，有效保障了該油田平穩(wěn)高效開發(fā)。

五、結(jié)論

（1）提出了基于多相管流和節(jié)點(diǎn)分析技術(shù)，同時(shí)考慮含水率和地層壓力變化的自噴井停噴時(shí)間預(yù)測(cè)新方法。該方法充分考慮了井筒流態(tài)和含水變化對(duì)自噴井停噴時(shí)間的影響，使得預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

（2）分別建立了油井停噴地層壓力、實(shí)際地層壓力隨含水率變化的曲線，利用兩者之間的交點(diǎn)來確定停噴時(shí)的地層壓力及含水率，通過油井含水率預(yù)測(cè)模型或地層壓力與時(shí)間的關(guān)系式求解停噴時(shí)間。采油工程與油藏工程方法相結(jié)合，有效解決了停噴臨界條件預(yù)測(cè)這一技術(shù)難點(diǎn)。

（3）該方法在哈法亞油田的應(yīng)用，取得了較好的預(yù)測(cè)效果，為該油田自噴井轉(zhuǎn)人工舉升時(shí)機(jī)的選擇提供了有利依據(jù)，有效保障了油田平穩(wěn)高效開發(fā)。同時(shí)，該方法可為高氣油比、見水油藏自噴井停噴時(shí)間預(yù)測(cè)提供新的研究思路。