哈法亞油田自噴井停噴時間預測方法研究

楊軍征，王青華，曹珍妮，楊茜茜

（1中國石油勘探開發研究院工程技術中心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間預測方法研究.鉆采工藝，2019，42（5）：59-61

哈法亞油田位于伊拉克東南部，北西-南東向長軸背斜構造，屬砂泥巖、碎屑巖灰巖油藏，含邊底水［1］。該油田2005年4月開始試采，利用7套井網開發9套層系。油藏埋深1 905～4 300 m，不同層系原油性質存在較大差異，地下原油黏度0.394～5.708 mPa·s，API值19.1～43.2，屬中、重質原油。目前該油田處于開發前期，大部分油井采用自噴方式生產，隨著生產進行，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。為了及時掌握油井停噴情況，適時選擇人工舉升時機，需要對油井停噴時間進行準確預測。

常規的停噴時間預測方法主要通過公式計算停噴流壓，預測流壓隨時間的變化趨勢，當流壓達到停噴流壓時所對應的時間為停噴時間［2］。也有根據最小油壓，回歸油壓變化趨勢；計算最小井底流壓，通過數模預測井底流壓變化；確定最小地層壓力，回歸地層壓力變化趨勢這三種方式進行停噴時間的預測［3］。以上方法多以單因素為限定條件，通過單因素變化趨勢的分析來預測停噴時間。此類方法考慮因素單一，而且未考慮含水變化和井筒流態變化對停噴時間的影響，預測結果誤差較大。為此，本文提出了一種更為精細的多因素綜合預測自噴井停噴時間的方法，在前人研究成果基礎上將同時考慮井筒復雜流態、含水率及地層壓力變化的影響。首先根據流體高壓物性、壓力測試、生產動態等數據優選合適的多相管流模型；再結合節點分析技術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］和回歸擬合方法預測含水率及地層壓力的變化趨勢，最后在此基礎上綜合確定油井停噴時間。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現狀，停噴時間預測結果在實際應用中取得了較好的效果，驗證了該方法的可靠性。

一、流體物性和多相管流模型優選

1.流體物性模型優選

對哈法亞油田各層系的高壓物性多次脫氣數據分別進行擬合，優選出包括溶解氣油比、原油體積系數、原油黏度和天然氣壓縮因子等物性參數的計算模型［6］及修正系數，結果見表1。

表1 Mishrif層流體物性模型方法優選結果表

2.多相管流模型優選

通過大量的擬合分析工作，結合各理論模型的適用性［7-8］，認為Beggs-Brill多相流模型對于哈法亞油田更為適用［9-10］。該油田的油井生產氣油比普遍較高，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的變化以及井筒傾角的變化對井筒壓力的影響，因此適用性較好。其計算公式如式（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，Nm2／kg2；θ—井 斜角，°；ρm—混合物密度，kg／m3；fm—兩相摩阻系數；Gm—氣液混和物的質量流量，kg／s；Vm—混合物流速，m／s；Vsg—氣相表觀速度，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指標的停噴臨界條件。由于上述三個指標動態變化，且相互關聯，因此停噴臨界條件為一組數據集，而非一個固定的數值，各指標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能正常自噴生產，本文在分析時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上利用所建立的油井多相管流模型開展節點分析來確定油井在不同含水率下的停噴地層壓力［8］。從節點分析結果來看，含水對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系曲線，可發現兩者具有較為明顯的線性關系，依據這一規律即可建立兩者之間的關系式（圖1），為后續停噴時間的預測提供臨界限制條件。

圖1 典型井不同含水率下停噴地層壓力預測

三、停噴時間綜合預測方法的建立

1.含水變化趨勢預測

哈法亞油田處于中低含水期，翁氏含水預測模型具有更好的適用性［11-13］，可利用該方法對哈法亞油田油井含水變化趨勢進行預測。該模型以數理統計為理論基礎，公式如式（2）：

式中：c、a—模型數理統計擬合系數；fw—含水率，%；t—時間，與實際生產數據時間類型相一致。

利用該模型對典型井的含水率隨時間變化趨勢進行預測，見圖2。

圖2 典型井翁氏模型含水率預測曲線圖

2.地層壓力變化趨勢預測

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律，大部分油井的地層壓力隨時間的變化呈現出線性下降規律（圖3）。基于這一規律即可對油井的地層壓力進行預測。

3.停噴時間綜合確定

在油井含水率和地層壓力擬合預測的基礎上，利用不同時間點所對應的地層壓力和含水率數據建立兩者之間的關系型曲線。經統計，兩者之間多符合線性或指數規律（見圖4中的曲線1）。

圖3 典型井地層壓力下降趨勢預測圖

圖4 停噴參數綜合確定示意圖

在同一坐標系統中添加不同含水率下停噴地層壓力的變化曲線（圖1中的成果數據），結果見圖4中的曲線2。隨著含水率的上升和地層壓力的下降，兩條曲線會出現一個交點，而該交點即為油井停噴時的地層壓力和含水率。最后，利用油井含水率預測模型或地層壓力與時間的關系式求解停噴時間。

四、現場應用效果

本方法充分考慮了井筒流態和含水率變化對自噴井停噴時間的影響，符合哈法亞油田高氣油比和見水井含水上升較快的開發實際。2015～2016年期間已準確預測停噴事件24井次，準確率達90%以上，為哈法亞油田自噴井轉人工舉升的時機選擇提供了有利依據，有效保障了該油田平穩高效開發。

五、結論

（1）提出了基于多相管流和節點分析技術，同時考慮含水率和地層壓力變化的自噴井停噴時間預測新方法。該方法充分考慮了井筒流態和含水變化對自噴井停噴時間的影響，使得預測結果更加準確。

（2）分別建立了油井停噴地層壓力、實際地層壓力隨含水率變化的曲線，利用兩者之間的交點來確定停噴時的地層壓力及含水率，通過油井含水率預測模型或地層壓力與時間的關系式求解停噴時間。采油工程與油藏工程方法相結合，有效解決了停噴臨界條件預測這一技術難點。

（3）該方法在哈法亞油田的應用，取得了較好的預測效果，為該油田自噴井轉人工舉升時機的選擇提供了有利依據，有效保障了油田平穩高效開發。同時，該方法可為高氣油比、見水油藏自噴井停噴時間預測提供新的研究思路。