老油田控制自然遞減率的方法分析

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水平的重要綜合性指標之一。也是影響當年原油生產任務完成情況的重要因素。以我國2010 年的生產數據計算，若把年自然遞減率降低1百分點，則可以增加約2 000×104t/a 的原油產量。

控制老油田的自然遞減率是一項系統工程。涉及到油田生產的全方位、全要素［1］、全過程，需要地質與工程結合、油田建設與生產管理結合、動靜態管理與工藝技術結合、工藝措施效果與經濟效益結合、方案設計與運行組織結合。多學科、多環節系統地精細研究，有效實施及各環節緊密銜接，協調配合，實現控制目標。

不同類型與開發方式的油藏，在不同的開發階段，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聯程度不盡相同。但是，一個共同的基本概念是在開井數不變的情況下，平均單井產油量和整個生產系統的效率是影響自然遞減率的關鍵。只要能控制這2 個參數的變化規律，就能夠有效控制自然遞減率的變化。因此，在具體生產控制過程中，在提高各環節運行效率的基礎上，圍繞井口產油量這個關鍵指標，同時在儲層、井筒、地面3 個介質流動區域上開展精細研究，及時優化調整與有效控制，就可以達到有效控制自然遞減率的目標。概括為：盯住1 個目標——穩定的單井產油量；用好2 個手段——管理和工程技術；抓住3 個區域——油藏、井筒、地面；強化1 個保障——高效生產運行。

1 自然遞減率計算方法

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

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

鑒于常用的自然遞減率為年度自然遞減率，同時，油田（單元）年度自然產油量等于年度老井總產油量減去措施增油量。所以，可以用下式來計算年度自然遞減率：自然遞減率=［上年度老井產油量-（本年度老井產油量- 老井措施增油量）］/上年度老井產油量×100%?？梢钥闯?，由于上年度老井產量已經上報，則本年度老井產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：增產靠措施，降低自然遞減率必須提高老井的自然產油量。實際統計中，老井的自然產油量由區域中所有單井階段產油量的簡單累加而得出，因此，老井開井數、開井時率和單井自然產油量是影響自然遞減率的3 個主要參數。

2 自然遞減率的影響因素

由自然遞減率的計算方法可以看出，控制自然遞減率的關鍵是盡量提高老井當年的自然采油量。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注采平衡和階段產液量穩定的基礎之上的，而這個假設條件幾乎是不可能實現的。注采平衡和階段產液量穩定這2 種狀態本身就是動態變化和諸多因素影響而形成的綜合性結果，同時也是油田開發工作者著力追求的一種目標狀態。陳煥杰等［2］對產量遞減率與含水上升因子和產液量自然遞減率的關系進行過分析，并把三者的關系做成了圖版。在實際生產中，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，或注重管理，大都是在生產過程的局部開展的工作。沒有形成系統的分析方法和管理思路。而事實上，生產過程是一個流體流動的連續過程，這個過程中的所有環節組成一個完整的系統。在這個系統中，影響老井自然產油量的所有因素都會對自然遞減率產生影響?？梢园堰@些因素概括為兩大類：管理類和技術類。每一類因素都會在3 個原油的流動區域（油藏、井筒、地面）對流體的流動過程產生影響，并產生不同的單井產油量效果，進而影響油田（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系

表1 用函數形式表示為

式中，Dn為年度自然遞減率；M1，M2，M3分別為油藏區、井筒區、地面區影響自然遞減率的各項管理類因素集；T1，T2，T3分別為油藏區、井筒區、地面區影響自然遞減率的各項技術類因素集。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）階段累積產油量受開井數、開井時率和單井產油量影響。雖然油田（單元）年累積總產油量數據的獲得方式略有不同，但是，在宏觀概念上，平均單井產油量是一個最重要的變量，是影響自然遞減率的最重要因素。具體到某一口單井時，該井產油量的關鍵是井口產油量，這是目標參數具有分析上的唯一性。在油藏、井筒、地面3 個區域的所有工作都必須圍繞實現最大井口產油量這一個目標來展開。

3.1 穩定并提高井口產油量需解決的問題

要實現穩定且最大的井口產油量，必須明確各區域追求的目標，并在各區域內致力于解決實現目標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？如何對油藏進行有效管理，才能在井底獲得最大的經濟油量？

（2）在井筒中采用什么工藝管柱與技術？如何對井筒進行維護與管理才能實現經濟高效最大的井口產油量？

（3）在地面系統中采用什么工藝流程與介質處理技術？如何管理才能實現高的開井率、開井時率和較低的井口回壓和地面系統的高效運行，達到整個系統的高效率？

下面用一個簡單公式的分析具體說明調整地層和井筒中的管理思路和技術對策與實現最大井口產油量的關聯性。

對于一個帶水開發的油藏，其瞬時井口產油量為

式中，Qo為井口瞬時產油量，t；Q1為井口瞬時產液量，t；fw為瞬時含水率，小數。

由此可見，只有3 種途徑來實現和保證井口產油量不變：①當含水率不變時，產液量可以不變；②如果含水率上升了，則必須相應提高產液量；③如果含水率降低了，則可以相應降低產液量。

所以，要實現井口產油量不降，需要做的工作是：或降低含水率，或提高產液量。這就需要及時掌握井口這2 個參數的動態變化情況，及時調整地層和井筒的管理思路和技術對策，以實現對油田（單元）每口單井井口產油量的控制，把油田（單元）總的自然產油量全面掌握在可控范圍之內，進而達到合理、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，確定每個介質流體流動區域（油藏、井筒、地面）追求的目標。

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 個子因素序列。

第3 步，用灰色關聯分析方法［3］對子因素與目標的關聯性進行分析。

第4 步，對按關聯度進行排序后的各子因素逐個進行技術、經濟分析和論證。并根據相應的技術政策制定地質方案、工程方案和實施方案。

第5 步，按照運行計劃，在方案實施過程中，加強運行協調與監督，保證實施質量與效率。

3.3 自然遞減率有效控制過程中的關鍵點

（1）在以控制自然遞減率為目標的前提下，確定每個區域追求的目標。

①油藏區：該區域追求的目標應該是在井底獲得最大的經濟流出油量。要實現這個目標，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；三是介質流體中具有高的含油飽和度，且保持穩定（含水率不發生突變）。因此，該區域的子因素集組成為：注采井網的合理與完善程度、壓力保持水平、采油速度、注采對應率、注采平衡度、儲層巖石滲透率、儲層非均質程度、儲層污染程度、能量補充方式選擇、波及體積、驅油效率、儲層保護與改造技術的選擇與適應性分析等。

②井筒區：對采油井井筒，該區域追求的目標是供采協調，實現經濟高效最大的井口產油量。該區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）、排采方式的適應性、桿柱優化設計率及使用年限、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、結垢）情況分析，維護與保養制度等。

對注水井井筒，該區域追求的目標是經濟高效地完成地質配注量。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、優質、高效，以保證注采時率和效率。該區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、精準配水控制技術的應用情況、井筒內水質達標情況、動態測調制度執行情況、井筒維護（洗井、檢管）與保養制度等。

③地面區：該區域追求的目標是系統（設備、管線等）在保證時率的情況下協調、高效運行。該區域的子因素集組成為：各類設備（包括抽油機系統）完好程度與運行效率、管網效率、各種計量技術應用、降低采油井口回壓技術、注水管線壓力等級與注水壓力匹配情況、地面水質處理技術、原油與污水處理技術、管線安全輸送技術、各種管理制度等。

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

（3）灰色關聯分析每個子因素與目標的關聯性。各因素集中的單項子因素歸納整理齊全后，即可應用灰色關聯分析方法對每個子因素與目標的關聯性進行分析。計算出各子因素與目標的關聯度，并進行優勢因素分析，然后按關聯度大小進行排序。在子因素的量化過程中，一類是用數學模型可以表示的，通過求解模型來對該子因素進行假設邊界條件下的數值計算；另一類是尚未建?；蛴脭祵W模型不能表述的，可以采用基于案例推理技術（CBR）進行經驗積累，納入故障診斷系統中處理［4］。并把處理結果認真總結分析，為后續建立評價方法做好數據準備。

（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（技術經濟分析），按管理程序審定后消項實施。

（5）組織方案實施。在實施方案過程中要加強協調和運行管理，保證實施準備（隊伍、材料工具、井場道路、工農關系協調等）充分及實施過程的安全環保監督與質量控制。

4 結論

（1）控制自然遞減率是一項系統工程，必須在油藏、井筒和地面同時開展工作才能實現有效目標。

（2）單井井口產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油量的因素都會影響油田（單元）的自然遞減率。

（3）應用灰色關聯分析方法可以對每個流動區域中影響單井井口產量的因素與各區域目標的關聯性進行分析。

［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，1993，20（6）：120-121.

［2］ 陳煥杰，方重陟.注水開發油田產量自然遞減構成研究［J］.江漢石油學院學報，2000，22（4）：75-76.

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

［4］ 王宏宇，倪志偉，嚴軍，等.灰度關聯理論在CBR 中的應用研究［J］.計算機技術與發展，2010，20（5）：96-99.