協調點分析在多層合采井產量劈分中的應用

張連枝，袁丙龍，孟令強，唐慧敏，舒 杰

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

多層合采井產量劈分關系到各小層產能確定、動態分析及后期調整挖潛可行性研究，因此合采井產量劈分對油田開發調整至關重要。目前多層合采井產量劈分方法主要有KH 值劈分法、產出剖面測試法、數模法及突變法等[1-6]。受限于海上油田作業難度大、成本高的特點一般產出剖面測試較少，通常用KH 值劈分來確定各層產出。該方法僅考慮儲層物性及厚度進行產量劈分，考慮因素單一，準確性受儲層非均質性影響較大，結果準確性較低。數模法綜合考慮地質油藏特征，但擬合結果受模型、擬合過程等影響，多解性強，結果僅供參考。突變法考慮因素較全，應用效果較好，但針對不同區塊要建立不同的模型進行產量劈分，模型普適性不強。

雖不同舉升方式采油井的生產系統不同，但節點分析方法相同。對任何井，盡管地質油藏特征、完井方式、工作制度等不同，但可用協調點分析綜合考慮，根據流入流出曲線可確定任何井在某一工作制度下的產量[7-9]。本文將協調點分析引入到多層合采井產量劈分中，根據協調點分析計算某一工作制度下各油組的產量，從而得到不同工作制度下各油組的產量劈分系數。

1 協調點分析理論方法

1.1 油井流入動態計算

油井流入動態是油井產量與井底流壓的關系，最常用的油氣兩相流入動態計算方程為Vogel 方程，本文采用Vogel 方程計算采油井的流入動態。

當PR≥Pb時,采用廣義Vogel 方程來描述油井流入動態：

當PR＜Pb時，采用標準Vogel 方程來描述溶解氣驅時油井流入動態：

式中：q0-產量，m3/d；qmax-最大產量，m3/d；J-采液指數，m3/（d·MPa）；Jpb-飽和壓力下采液指數，m3/（d·MPa）；PR-地層壓力，MPa；Pb-飽和壓力，MPa；Pwf-井底流壓，MPa。

1.2 油井流出動態計算

無論哪種舉升方式的油井在井筒中流動大多是油-氣或油-氣-水三相混合物，即井筒多相流。關于多相垂直管流在實際中應用較多的是Orkiszewski 和Beggs-Brill 方法[10]，本文采用Beggs-Brill 方法。

流動壓降計算公式：

式中：p-壓力，MPa；ρ-氣液混合物平均密度，g/cm3；g-重力加速度，m/s2；v-混合物平均流速，m/s；dE-單位質量的氣液混合物的機械能力損失；Z-流動方向；θ-管線與水平方向的夾角，°；λ-流動阻力系數；D-管內徑，mm。

2 實例應用

W 油田平面多塊、縱向多層，各井均多層合采，由于該油田PLT 測試資料少，產量劈分基本按KH 值劈分，導致各層產出不明、潛力不明，為下一步油田各油組潛力分析帶來困難，以A1 井為例。A1 井2003 年后一直合采W3、W4 油組，W3 油組衰竭開發、W4 油組初期衰竭開發，2008 年以后轉為注氣開發。按KH 值劈分78 %產出來自W3 油組、W4 油組產出量少，與W4 油組鄰井A2、A3 井單采時初期產量及穩產期產量均很高存在矛盾。

選取A1 井2003 年和2019 年這2 段生產數據運用協調點分析進行產出剖面分析。

2.1 產能敏感性分析

類比A1 井W3 油組產能為17.90 m3/（d·MPa）和44.22 m3/（d·MPa），W4 油組產能為31.83 m3/（d·MPa），2003 年實際生產時井口壓力為1.48 MPa，W3 油組地層壓力系數為1.0，W4 油組地層壓力系數為0.76，由圖1 可知，當井口壓力1.48 MPa 時，A1 井在W4 油組無產出。若A1 井在W3 油組產能取17.90 m3/（d·MPa）時，由圖2 可知該井在W3 油組產出為58 m3/d 小于投產初期平均產量200 m3/d。若A1 井在W3 油組產能取44.22 m3/（d·MPa）時，由圖3 可知該井在W3 油組產出為202 m3/d 與投產初期平均產量200 m3/d 一致，綜上分析認為A1 井在W3 油組產能為44.22 m3/（d·MPa），且2003 年產出全部來自W3 油組。

2.2 地層壓力敏感性分析

將地層壓力作為敏感分析對象：A1 井W3 油組產能為41.22 m3/（d·MPa），W4 油組產能為31.83 m3/（d·MPa），2019 年A1 井井口壓力1.30 MPa～1.45 MPa，W3油組地層壓力系數為0.61，W4 油組地層壓力系數為0.94（見圖4、圖5）。由圖4 和圖5 可知，W3 油組在目前地層壓力下無產出，W4 油組在目前地層壓力下，A1井產出量為80 m3/d，與2019 年平均日產76 m3基本一致，即2019 年A1 井產出全部來自W4 油組。

2.3 結果分析

圖1 2003 年A1 井W4 油組節點分析圖

圖2 2003 年A1 井W3 油組產能17.90 m3/（d·MPa）節點分析圖

圖3 2003 年A1 井W3 油組產能44.22 m3/（d·MPa）節點分析圖

圖4 2019 年A1 井W3 油組產能節點分析圖

圖5 2019 年A1 井W4 油組產能節點分析圖

對比2019 年A1 井產出剖面測試結果、KH 法及協調點分析法（見圖6），由圖6 可知，協調點分析法比KH 值法更接近產出剖面測試結果，結果更可靠。W3油組目前壓力系數0.61，采出程度6.2 %，若A2 井注水，壓力回升，則可增油1.30×104m3。

圖6 A1 井不同劈分方法結果對比圖

3 結論

（1）針對生產過程中不同工作制度可能會造成多層合采井產出剖面不同，將協調點不確定性分析應用于多層合采井產量劈分中。2003 年A1 井產出層位為W3 油組，隨著W3 油組壓力降低及W4 油組壓力回升，2019 年以后A1 井產出層位為W4 油組。

（2）通過對比KH 值法、產出剖面法及協調點分析法可知，協調點分析法更接近產出剖面測試結果，極大地縮小了產量劈分誤差，說明該方法在多層合采井產量劈分領域具有較好的應用前景。