CN113051746B - 一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，包括以下步骤：S1：获取目标井的基础数据；S2：确定目标井的合理油嘴尺寸；S3：计算不同合理油嘴尺寸下的产液指数和产油指数，产液指数和产油指数最大对应的油嘴尺寸即为最优油嘴尺寸；S4：计算递减产量；S5：计算不同合理油嘴尺寸下的累计产液量；S6：计算单一油嘴尺寸下的累计产油量；S7：确定油嘴组合尺寸；S8：计算不同油嘴组合尺寸下的产油指数；S9：计算不同油嘴组合尺寸下的累计产油量，累计产油量最高所对应的油嘴组合尺寸，即为所述最优组合油嘴尺寸。本发明充分利用了油藏的天然弹性能量，延缓递减期，使得采油更多、最终采收率更大，为致密油藏的高效开发提供了技术支持。

Description

一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法
技术领域
本发明涉及石油勘探与开发技术领域，特别涉及一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法。
背景技术
石油天然气已经成为影响我国经济建设和可持续发展的三大战略资源之一，目前我国石油对外依存度很高，面临着严峻的石油安全问题。而致密油作为一类重要的非常规资源，已成为当今石油行业一个重要发展领域，对提高我国能源自给能力、保障能源安全起到决定性作用。在中国，致密油资源非常丰富，分布范围广，资源评价表明，中国致密油地质资源量大约为200×108t，技术可采资源量为(20～25)×108t。致密油的生产特征明显有别于常规油藏，突出表现为单井产量递减快、稳产难，长期处于低产、低效状态，开采难度极大。为此，加大致密油开发理论和开采技术研究，突破高效开发致密油的理论和技术瓶颈，加快开采致密油对确保石油产量的稳定和增长，维护国内石油市场的供求平衡，延长石油资源的战略接替时间，已成为保障国家能源安全、满足国民经济发展的重大需求。
油井的工作制度将直接影响产量，合理的油嘴尺寸不仅可以采出更多的油，而且有利于后期的均衡开采和有效管理。油井油嘴尺寸不合理，将导致油井不能发挥其合理产能；油嘴尺寸偏大，势必造成油井暴性水淹或提前见水，损失的产量不可估量，大大降低了采收率，同时给后期措施带来很大难度；油嘴尺寸过小，就会压抑单井生产能力，达不到理想的开发效果。而现有合理油嘴尺寸的确定，主要是根据经验和生产指示曲线的弯曲偏离来判断，都没有合理地利用油藏天然弹性能。
另外，如今开采致密油多利用体积压裂井，利用增产改造体积，形成一个有限的SRV区域，进行衰竭式开发。但在此区域内开采，前期产量高，后期产量会迅速递减，使得采收率降低。因此，亟需一种更合理的油嘴尺寸以增大累积产量，提高采收率。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，通过确定最优油嘴尺寸，提高油藏的开发效率。
本发明的技术方案如下：
一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，包括以下步骤：
S1：分析目标井产能试井测试资料，获取所述目标井的基础数据；
S2：根据所述基础数据，确定所述目标井的合理油嘴尺寸；
S3：计算不同合理油嘴尺寸下的产液指数和产油指数，所述产液指数和所述产油指数最大对应的油嘴尺寸即为最优油嘴尺寸。
作为优选，还包括获取最优组合油嘴尺寸的步骤，具体包括以下步骤：
S4：根据产量递减模型，进行产量递减分析，计算得到递减产量；
S5：根据所述递减产量，计算不同合理油嘴尺寸下的累计产液量；
S6：假设同一油嘴尺寸下生产过程中含水率不变，根据所述累计产液量，计算单一油嘴尺寸下的累计产油量；
S7：根据所述合理油嘴尺寸和所述最优油嘴尺寸，确定油嘴组合尺寸；
S8：计算不同油嘴组合尺寸下的产油指数；
S9：计算不同油嘴组合尺寸下的累计产油量；
S10：步骤S9计算得到的最高累计产油量所对应的油嘴组合尺寸，即为所述最优组合油嘴尺寸。
作为优选，所述基础数据包括井底流压、地层压力、生产压差、产水量、产油量、产液量、目标井基本参数；所述生产压差为所述地层压力与所述井底流压之差；所述产液量为所述产油量和所述产水量之和；当所述目标井为直井时，所述目标井基本参数包括储层厚度、渗透率、孔隙度、原油体积系数、原油密度、原油粘度、井径半径、油藏综合压缩系数；当所述目标井为直井时，所述目标井基本参数还包括水平井段长度。
作为优选，所述地层压力通过以下子步骤获得：根据所述井底流压和所述产液量，回归得到IPR曲线；根据所述IPR曲线外推得到所述地层压力。
作为优选，所述合理油嘴尺寸通过以下子步骤获得；根据所述生产压差、产水量、产油量，回归得到生产指示曲线，所述生产指示曲线由生产压差-产水量生产指示曲线和生产压差-产油量生产指示曲线组成；根据所述生产指示曲线确定所述合理油嘴尺寸。
作为优选，步骤S3中，所述产液指数通过下式进行计算：
Figure GDA0003386509910000021
所述产油指数通过下式进行计算：
Jo＝(1-fw)JL (2)
式中：JL为产液指数，m3/d/MPa；qL为产液量，m3/d；pR为地层压力，MPa；pwf为井底流压，MPa；Jo为产油指数，m3/d/MPa；fw为含水率，％。
作为优选，步骤S4中，所述产量递减模型采用定井底流压生产产量递减模型，所述递减产量为无因次递减产量；所述无因次递减产量通过下式进行计算：
Figure GDA0003386509910000031
式中：qD为无因次递减产量，无量纲；qL为产液量，m3/d；B为原油体积系数，无量纲；μ为原油粘度，mPa·s；k为渗透率，μm2；h为储层厚度，m；pR为地层压力，MPa；pwf为井底流压，MPa。
作为优选，步骤S5中，所述累计产液量通过下式进行计算：
Figure GDA0003386509910000032
式中：QL为累计产液量，吨；t为时间，天；
步骤S6中，所述单一油嘴尺寸下的累计产油量通过下式进行计算：
Qo＝fwQL/ρ (5)
式中：Qo为累计产油量，吨；fw为含水率，％；ρ为原油密度，g/cm3。
作为优选，步骤S8中，所述油嘴组合尺寸下的产油指数通过下式进行计算：
Figure GDA0003386509910000033
式中：JRo为油嘴组合尺寸下的产油指数，m3/d/MPa；ΔpR为生产压差，MPa。
作为优选，步骤S9中，所述油嘴组合尺寸下的累计产油量通过下式进行计算：
Qo3＝QoA1+Qo2 (7)
Qo2＝JRoδpR (8)
式中：Qo3为油嘴组合尺寸下的累计产油量，吨；QoA1为最优油嘴尺寸下的累积产油量，吨；Qo2为与所述最优油嘴尺寸进行组合的合理油嘴尺寸的累积产油量，吨；δpR为不同油嘴尺寸下第一阶段生产结束时地层压力与最优油嘴尺寸下第一阶段生产结束时的地层压力之差，MPa，所述第一阶段为各油嘴尺寸下进行生产至停喷的阶段。
本发明的有益效果是：
本发明能够确定出最优的油嘴尺寸，根据所述最优的油嘴尺寸来进行生产，不仅能利于油井稳产、延长自喷期和合理利用油藏天然弹性能，获得更高的产量，还能使其经济效益最佳，为油藏的动态分析和高效开发提供可靠依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的IPR曲线示意图；
图2为本发明实施例1的生产指示曲线示意图；
图3为本发明实施例1的产液指数与井底流压的关系曲线示意图；
图4为本发明实施例1的产油指数与井底流压的关系曲线示意图；
图5为本发明实施例1的产量递减关系曲线示意图；
图6为本发明实施例1的4mm油嘴尺寸下的生产预测曲线示意图；
图7为本发明实施例1的5mm油嘴尺寸下的生产预测曲线示意图；
图8为本发明实施例1的6mm油嘴尺寸下的生产预测曲线示意图；
图9为本发明实施例1的单一油嘴尺寸和组合油嘴尺寸下的累计产油量对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
实施例1
一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，包括以下步骤：
(1)分析油藏中目标水平井X1井的产能试井测试资料，获取X1井的基础数据，结果如表1所示：
表1 X1井基础数据
Figure GDA0003386509910000041
Figure GDA0003386509910000051
表1中所述地层压力通过以下子步骤获得：根据所述井底流压和所述产液量，回归得到如图1所示的IPR曲线；根据所述IPR曲线外推得到所述地层压力。需要说明的是，所述地层压力也可通过现有技术中其他方法获得。
(2)根据所述基础数据，确定所述目标井的合理油嘴尺寸，具体的通过以下子步骤获得：根据所述生产压差、产水量、产油量，回归得到如图2所示的生产指示曲线，所述生产指示曲线由生产压差-产水量生产指示曲线和生产压差-产油量生产指示曲线组成；根据图2的生产指示曲线可以看出，8mm油嘴尺寸下的水产量和产油量均偏离了相应的生产指示曲线，据此确定6mm以下的油嘴尺寸为合理油嘴尺寸。
(3)根据公式(1)计算不同合理油嘴尺寸下的产液指数，根据公式(2)计算不同合理油嘴尺寸下的产油指数，结果如图3-4和表2所示：
表2合理油嘴尺寸下的产液指数和产油指数
油嘴尺寸 产液指数J<sub>L</sub> 产油指数J<sub>o</sub>
4mm 14.55m<sup>3</sup>/d/MPa 2.1243m<sup>3</sup>/d/MPa
5mm 13.40m<sup>3</sup>/d/MPa 1.7554m<sup>3</sup>/d/MPa
6mm 12.37m<sup>3</sup>/d/MPa 1.4844m<sup>3</sup>/d/MPa
根据表2的结果，确定所述产液指数和所述产油指数最大对应的油嘴尺寸4mm即为所述最优油嘴尺寸。
(4)根据定井底流压生产产量递减模型，进行产量递减分析，根据公式(3)计算得到无因次递减产量，并绘制产量递减关系曲线，结果如图5所示。需要说明的是，无因次递减产量能够避免单位的影响，结果更加准确。需要说明的是，除了本实施例采用的定井底流压生产产量递减模型进行产量递减分析外，也可采用现有技术的气体递减模型进行产量递减分析。
(5)根据公式(4)计算得到不同合理油嘴尺寸下的累计产液量；假设同一油嘴尺寸下生产过程中含水率不变，根据公式(5)计算得到累计产油量；结果如图6-8和表3所示：
表3合理油嘴尺寸下的累计产液量和累计产油量
油嘴尺寸 累计产液量Q<sub>L</sub> 累计产油量Q<sub>o</sub>
4mm 192195m<sup>3</sup> 33405.4t
5mm 240994m<sup>3</sup> 37583.5t
6mm 305711m<sup>3</sup> 43673.0t
(6)以4mm的最优油嘴尺寸进行生产至停喷作为第一阶段，降低井底流压选择5mm的油嘴尺寸继续生产作为第二阶段，形成4mm+5mm的油嘴组合；具体的：4mm油嘴尺寸生产停喷后以5mm油嘴尺寸生产时的井底流压35.1MPa继续以定流压自喷生产，直到地层压力降到35.1MPa停喷为止，产量递减到零。
以4mm的最优油嘴尺寸进行生产至停喷作为第一阶段，降低井底流压选择6mm的油嘴尺寸继续生产作为第二阶段，形成4mm+6mm的油嘴组合；具体的：4mm油嘴尺寸生产停喷后以6mm油嘴尺寸生产时的井底流压32.82MPa继续以定流压自喷生产，直到地层压力降到32.82MPa停喷为止，产量递减到零。
(7)根据公式(6)计算得到不同油嘴组合尺寸下的产油指数；根据公式(7)-(8)计算得到不同油嘴组合尺寸下的累计产油量；结果如图9和表4所示：
表4单一油嘴尺寸和组合油嘴尺寸下的累计产油量
油嘴尺寸 δp<sub>R</sub> 产油指数J<sub>Ro</sub> 累计产油量Q<sub>o1</sub> 累计产油量Q<sub>o2</sub> 累计产油量Q<sub>o3</sub> 累计产油量差
4mm / 4244.65t/MPa 33405.4t / 33405.40t /
5mm 1.8MPa 3886.61t/MPa 37583.5t 6995.90t 40401.30t 2817.80t
6mm 4.08MPa 3654.64t/MPa 43673.0t 14910.93t 48316.33t 4643.33t
注：δpR为不同油嘴尺寸下第一阶段生产结束时地层压力与4mm油嘴尺寸下第一阶段生产结束时的地层压力之差，MPa。
根据表4可知，以“4mm+5mm”生产与仅以“5mm”生产相比，地层压力均由44.77MPa降为35.1MPa，消耗相同的地层压力，前者多采油2817.80吨；以“4mm+6mm”生产与仅以“6mm”生产相比，地层压力均由44.77MPa降为32.82MPa，消耗相同的地层压力，前者多采油4643.33吨。综上所述，确定4mm+6mm的组合油嘴尺寸为最优组合油嘴尺寸。
本发明充分利用了油藏天然弹性能，能够获得更高的产量，与现有技术相比具有显著的进步。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：分析目标井产能试井测试资料，获取所述目标井的基础数据；
S2：根据所述基础数据，确定所述目标井的合理油嘴尺寸；
S3：计算不同合理油嘴尺寸下的产液指数和产油指数，所述产液指数和所述产油指数最大对应的油嘴尺寸即为最优油嘴尺寸；
S4：根据产量递减模型，进行产量递减分析，计算得到递减产量；
S5：根据所述递减产量，计算不同合理油嘴尺寸下的累计产液量；
S6：假设同一油嘴尺寸下生产过程中含水率不变，根据所述累计产液量，计算单一油嘴尺寸下的累计产油量；
S7：根据所述合理油嘴尺寸和所述最优油嘴尺寸，确定油嘴组合尺寸；
S8：计算不同油嘴组合尺寸下的产油指数；
S9：计算不同油嘴组合尺寸下的累计产油量；
S10：步骤S9计算得到的最高累计产油量所对应的油嘴组合尺寸，即为最优组合油嘴尺寸。
2.根据权利要求1所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，所述基础数据包括井底流压、地层压力、生产压差、产水量、产油量、产液量、目标井基本参数；所述生产压差为所述地层压力与所述井底流压之差；所述产液量为所述产油量和所述产水量之和；当所述目标井为直井时，所述目标井基本参数包括储层厚度、渗透率、孔隙度、原油体积系数、原油密度、原油粘度、井径半径、油藏综合压缩系数；当所述目标井为直井时，所述目标井基本参数还包括水平井段长度。
3.根据权利要求2所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，所述地层压力通过以下子步骤获得：根据所述井底流压和所述产液量，回归得到IPR曲线；根据所述IPR曲线外推得到所述地层压力。
4.根据权利要求2所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，所述合理油嘴尺寸通过以下子步骤获得；根据所述生产压差、产水量、产油量，回归得到生产指示曲线，所述生产指示曲线由生产压差-产水量生产指示曲线和生产压差-产油量生产指示曲线组成；根据所述生产指示曲线确定所述合理油嘴尺寸。
5.根据权利要求1所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，步骤S3中，所述产液指数通过下式进行计算：
Figure FDA0003386509900000021
所述产油指数通过下式进行计算：
Jo＝(1-fw)JL (2)
式中：JL为产液指数，m3/d/MPa；qL为产液量，m3/d；pR为地层压力，MPa；pwf为井底流压，MPa；Jo为产油指数，m3/d/MPa；fw为含水率，％。
6.根据权利要求1所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，步骤S4中，所述产量递减模型采用定井底流压生产产量递减模型，所述递减产量为无因次递减产量；所述无因次递减产量通过下式进行计算：
Figure FDA0003386509900000022
式中：qD为无因次递减产量，无量纲；qL为产液量，m3/d；B为原油体积系数，无量纲；μ为原油粘度，mPa·s；k为渗透率，μm2；h为储层厚度，m；pR为地层压力，MPa；pwf为井底流压，MPa。
7.根据权利要求6所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，步骤S5中，所述累计产液量通过下式进行计算：
Figure FDA0003386509900000023
式中：QL为累计产液量，吨；t为时间，天；
步骤S6中，所述单一油嘴尺寸下的累计产油量通过下式进行计算：
Qo＝fwQL/ρ (5)
式中：Qo为累计产油量，吨；fw为含水率，％；ρ为原油密度，g/cm3。
8.根据权利要求7所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，步骤S8中，所述油嘴组合尺寸下的产油指数通过下式进行计算：
Figure FDA0003386509900000024
式中：JRo为油嘴组合尺寸下的产油指数，m3/d/MPa；ΔpR为生产压差，MPa。
9.根据权利要求8所述的致密油体积压裂井最优油嘴尺寸的确定方法，其特征在于，步骤S9中，所述油嘴组合尺寸下的累计产油量通过下式进行计算：
Qo3＝QoA1+Qo2 (7)
Qo2＝JRoδpR (8)
式中：Qo3为油嘴组合尺寸下的累计产油量，吨；QoA1为最优油嘴尺寸下的累积产油量，吨；Qo2为与所述最优油嘴尺寸进行组合的合理油嘴尺寸的累积产油量，吨；δpR为不同油嘴尺寸下第一阶段生产结束时地层压力与最优油嘴尺寸下第一阶段生产结束时的地层压力之差，MPa，所述第一阶段为各油嘴尺寸下进行生产至停喷的阶段。
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GR01 Patent grant
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Application publication date: 20210629

Assignee: SICHUAN FULISIDA PETROLEUM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.

Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University

Contract record no.: X2022510000057

Denomination of invention: A Method to Determine the Optimal Nozzle Size for Tight Oil Bodies with Overpressured Fractured Wells

Granted publication date: 20220311

License type: Common License

Record date: 20221220

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Granted publication date: 20220311

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