CN107437127A - 一种油井停喷地层压力预测方法 - Google Patents
一种油井停喷地层压力预测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于包括以下内容：1)建立典型自喷油井生产系统节点分析模型；2)计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL，并得到油水两相相对渗透率曲线及无因次采液指数曲线；3)根据油井含水率为0时的采液指数PI0以及无因次采液指数曲线，计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线；4)根据井口原油所需的最小外输压力PDSCmin，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线；5)根据井底节点的流入曲线和流出曲线，确定油井临界停喷状态，并计算油井的临界停喷地层压力Pc。
Description
技术领域
本发明是关于一种油井停喷地层压力预测方法，涉及油田开发技术领域。
背景技术
油井停喷地层压力的预测是油田确定产能建设规模及大规模改变油井举升方式的重要影响因素，因此对于油井停喷地层压力的准确预测具有重要的意义。
目前，现有技术中已经有专家学者通过数学统计及节点分析等方法对油井停喷压力进行预测。其中，数学统计方法物理意义不明确，且受统计样本点的限制，适用范围有限。另外，在采用节点分析方法进行停喷地层压力预测过程中，仅仅考虑了不同含水率条件下流出曲线的差异，未考虑含水率对油井采液指数及流入曲线的影响，预测精度不高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种预测精度高的油井停喷地层压力预测方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于包括以下内容：
1)建立典型自喷油井生产系统节点分析模型；
2)计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL，并得到油水两相相对渗透率曲线及无因次采液指数曲线；
3)根据油井含水率为0时的采液指数PI0以及无因次采液指数曲线，计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线；
4)根据井口原油所需的最小外输压力PDSCmin，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线；
5)根据井底节点的流入曲线和流出曲线，确定油井临界停喷状态，并计算油井的临界停喷地层压力Pc。
进一步地，所述步骤2)的计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL的计算公式为：
式中，Krw为水相相对渗透率；Kro为油相相对渗透率数；fo(Sw)为含油率；为无因次累积采油量；为无因次累积采液量；I为相对注入能力；Q0为初始时刻岩样出口端面产油流量；Q(t)为t时刻岩样出口端面产液流量；Δp0为初始驱替压差；Δp(t)为t时刻驱替压差；Sw为岩样平均含水饱和度；Swe为岩样束缚水饱和度；Swe为岩样出口端面含水饱和度；JDL为无因次采液指数；μo为地层原油粘度；μw为地层水粘度。
进一步地，所述步骤3)计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线采用溶解气驱油藏油气两相渗流时的流入曲线Vogel方程及Petrobras方法。
进一步地，所述步骤4)采用商业软件PIPESIM中的节点分析模块，以油井生产测试数据为基础，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线。
进一步地，所述步骤5)临界停喷状态为随着地层压力下降，当某一含水率条件下的流入曲线与流出曲线相切时，油井将停止自喷生产，该状态为临界停喷状态。
进一步地，计算临界停喷地层压力Pc，具体过程为：临界停喷状态对应流入曲线的地层压力即为临界停喷地层压力Pc，在保持井底不脱气的生产过程中，临界停喷地层压力Pc的计算公式：
式中，Pcwf为临界停喷井底流压；Qcl为临界停喷产液量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明建立典型自喷油井生产系统节点分析模型，采用节点系统分析方法进行油井停喷地层压力预测，具有扎实的理论基础，相比统计方法物理意义更清晰，适用范围更广。2、本发明建立的油井停喷地层压力预测方法，同时考虑了油井含水率变化对地层渗流及井筒多相管流的影响，影响因素及理论基础更完善，有效提高了油井停喷地层压力的预测精度。本发明可以广泛应用于油井停喷地层压力的精确预测中。
附图说明
图1是本发明的自喷油井生产系统节点分析模型示意图；
图2是本发明的典型油水两相相对渗透率曲线示意图；
图3是本发明的典型无因次采液指数曲线示意图；
图4是本发明的典型井底节点某含水率条件下对应不同地层压力的流入曲线示意图。
图5是本发明的典型井底节点不同含水率条件下流出曲线示意图。
图6是本发明的停喷地层压力预测结果示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
本发明提供的油井停喷地层压力预测方法，包括以下内容：
1、建立典型自喷油井生产系统节点分析模型。
如图1所示，本发明采用完井段、节点分析点、节点、油嘴4种节点组件，连接线和油管2种连接组件，选取井底作为计算节点，建立典型自喷油井生产系统节点分析模型，其具体建立过程为现有技术，在此不再赘述。本发明建立的自喷油井生产系统节点分析模型能够有效模拟自喷油井的三个基本流动过程：从油藏到井底的地层渗流、从井底到井口的多相井筒管流以及从井口通过油嘴的嘴流。
2、综合室内一维岩心水驱油实验测试数据，依据经典Buckley-Leverett一维两相水驱油前缘推进理论，计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL，并获得油水两相相对渗透率曲线及无因次采液指数曲线，如图2、图3所示。
JDo＝JDLfw(Sw)＝Kro
式中，Krw为水相相对渗透率，小数；Kro为油相相对渗透率，小数；fo(Sw)为含油率，小数；为无因次累积采油量，小数；为无因次累积采液量，小数；I为相对注入能力，又称流动能力比；Q0为初始时刻岩样出口端面产油流量，cm3/s；Q(t)为t时刻岩样出口端面产液流量，恒速法实验时Q(t)＝Q0,cm3/s；Δp0为初始时刻驱替压差，MPa；Δp(t)为t时刻驱替压差，恒压法实验时Δp(t)＝Δp0，MPa；Sw为岩样平均含水饱和度，小数；Sws为岩样束缚水饱和度，小数；Swe为岩样出口端面含水饱和度，小数；JDL为无因次采液指数，小数；JDo为无因次采油指数，小数；fw(Sw)为含水率，小数；μo为地层原油粘度，mpa·s；μw为地层水粘度，mpa·s。
3、根据油井含水率为0时的采液指数PI0以及无因次采液指数曲线，计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线，如图4所示。
油井(井底节点)的流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映油藏向该井供油的能力。流入动态曲线，简称流入曲线(Inflow Performance RelationshipCurve)，也称IPR曲线，是表示产量与井底流压关系的曲线。以达西渗流理论为基础，分别给出不同渗流条件下的井底节点流入曲线计算方法，各种计算方法分别为：
无限大单层油藏中心一口井的流入曲线计算公式：
式中，qo为油井产油量，bbl/d；K为油层绝对渗透率，mD；h为油层有效厚度，m；为地层静压，psi；pwf为井底流压，psi；Bo为地层原油体积系数，小数；re为油井供油半径，m；rw为井眼半径，m；s为表皮系数，与完井方式、井底污染或增产措施有关，可由压力恢复曲线求得，小数；a为采用不同单位制的换算系数。
定压供给边缘圆形单层油藏中心一口井的流入曲线计算公式为：
圆形封闭单层油藏中心一口井的流入曲线计算公式为：
溶解气驱油藏油气两相渗流时的流入曲线Vogel方程：
式中，qomax为油井井底流压为零时最大产油量，bbl/d；C为Vogel系数，小数。
油气水三相流入曲线Petrobras计算方法：
(1)若0<qt≤qb,则：
(2)若qb<qt≤qomax,则：
(3)若qomax<qt≤qtmax,则：
式中：qt为油井产液量，bbl/d；qb为油井井底流压为Pb时的产液量，bbl/d；qomax为纯油IPR曲线的最大产油量，可由Vogel方程求得，bbl/d；qtmax为某含水率条件下综合IPR曲线的最大产液量，bbl/d。
本发明具体实施例采用上述的Vogel方程及油气水三相流入曲线Petrobras方法计算不同含水率、不同地层压力条件下的井底节点流入曲线。已知地层压力及一个对应某测试产量qo(test)的流压pwf(test)时，应用溶解气驱油藏油气两相渗流时的流入曲线Vogel方程可以在不涉及油藏参数及流体性质资料的情况下绘制纯油IPR曲线，在此基础上应用Petrobras方法计算不同含水率条件下的IPR曲线，使用方便。
4、如图5所示，根据已知的井口原油所需的最小外输压力PDSCmin，应用PIPESIM商业软件节点分析模块，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线。
计算井底节点流出曲线的实质是计算井筒多相管流的压力分布，由于井筒中流体的非均质性和流动形态的多变性，目前还有没切实可用的严格数学解。对于这一问题的研究大多是从基本方程出发，利用实验资料进行相关分析和因次分析等来相关各个变量的近似关系。半个世纪以来已经提出了许多计算多相管流的方法，由于实验条件的限制和差异，各种方法的使用范围、计算工作的繁简程度及计算结果各不相同，现有技术中可以采用Orkiszewski、Beggs-Brill及Hagedorn&Brown等多种方法获得油井流出曲线。本发明实施例采用商业软件PIPESIM中的节点分析模块，以油井生产测试数据为基础，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线。
5、根据井底节点的流入曲线和流出曲线，确定油井临界停喷状态，并计算油井临界停喷地层压力Pc。
随着地层压力下降，当某一含水率条件下的流入曲线与流出曲线相切时，油井将停止自喷生产，本发明定义该状态为临界停喷状态。在本发明建立的自喷油井生产系统节点分析模型中，井底为求解节点，计算当井口回压PDSC下降到地面管线所需的最小外输压力PDSCmin时的井筒流出曲线，称为临界停喷流出曲线。
临界停喷状态对应的流入曲线为临界停喷流入曲线，对应地层压力为临界停喷地层压力Pc，对应产液量为临界停喷产液量Qcl。
在保持井底不脱气的生产过程中，临界停喷点确定原理如下：
在保持井底不脱气的生产过程中，临界停喷地层压力计算公式：
式中，为流入曲线函数；为流出曲线函数；Ql为油井产液量，bbl/d；PI0为油井含水率为0时的采液指数，bbl/d/psi；Pc为临界停喷地层压力，psi；Pcwf为临界停喷井底流压，psi；Qcl为临界停喷产液量，bbl/d。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于包括以下内容：
1)建立典型自喷油井生产系统节点分析模型；
2)计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL，并得到油水两相相对渗透率曲线及无因次采液指数曲线；
3)根据油井含水率为0时的采液指数PI0以及无因次采液指数曲线，计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线；
4)根据井口原油所需的最小外输压力PDSCmin，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线；
5)根据井底节点的流入曲线和流出曲线，确定油井临界停喷状态，并计算油井的临界停喷地层压力Pc。
2.如权利要求1所述的一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于，所述步骤2)的计算油水两相相对渗透率Krw、Kro及无因次采液指数JDL的计算公式为：
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式中，Krw为水相相对渗透率；Kro为油相相对渗透率数；fo(Sw)为含油率；为无因次累积采油量；为无因次累积采液量；I为相对注入能力；Q0为初始时刻岩样出口端面产油流量；Q(t)为t时刻岩样出口端面产液流量；Δp0为初始驱替压差；Δp(t)为t时刻驱替压差；Sw为岩样平均含水饱和度；Sws为岩样束缚水饱和度；Swe为岩样出口端面含水饱和度；JDL为无因次采液指数；μo为地层原油粘度；μw为地层水粘度。
3.如权利要求1所述的一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于，所述步骤3)计算井底节点不同含水率及不同地层压力条件下的流入曲线采用溶解气驱油藏油气两相渗流时的流入曲线Vogel方程及Petrobras方法。
4.如权利要求1所述的一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于，所述步骤4)采用商业软件PIPESIM中的节点分析模块，以油井生产测试数据为基础，计算井底节点不同含水率条件下的流出曲线。
5.如权利要求1所述的一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于，所述步骤5)临界停喷状态为随着地层压力下降，当某一含水率条件下的流入曲线与流出曲线相切时，油井将停止自喷生产，该状态为临界停喷状态。
6.如权利要求5所述的一种油井停喷地层压力预测方法，其特征在于，计算临界停喷地层压力Pc，具体过程为：
临界停喷状态对应流入曲线的地层压力即为临界停喷地层压力Pc，在保持井底不脱气的生产过程中，临界停喷地层压力Pc的计算公式：
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>c</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>w</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mi>l</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>PI</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>J</mi>
<mrow>
<mi>D</mi>
<mi>L</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
式中，Pcwf为临界停喷井底流压；Qcl为临界停喷产液量。
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