CN114047087A - 基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，该方法通过参考相似井的生产数据和实验数据，可以有效的预测防砂筛管的冲蚀寿命。本发明首先通过筛管的实验室冲蚀实验，测得筛管冲蚀寿命随冲蚀流速、砂比、粒径等冲蚀核心因素的影响关系，并得到筛管冲蚀寿命的实验模型。然后，通过现场调研、结构对比分析、相似系数分析，选择与预测目标井相似的已知井作为参考井。将目标井和参考井的寿命与产液、含砂等参数带入预测模型，预测目标井的冲蚀寿命。因此本发明建立一套采用目标油田已经发生冲蚀破坏的井作为参考井，通过筛管冲蚀实验为基础参数的筛管井下冲蚀寿命预测模型，对生产油、气井的冲蚀寿命进行评估。
Description
技术领域
本发明涉及试验分析技术领域，特别涉及基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，该方法通过基于相似井和实验数据以及相应的预测模型，进行油、气井防砂筛管冲蚀寿命预测。
背景技术
全世界80％的出砂油气井采用机械防砂技术，筛管是井下防砂核心器材。含砂流体对筛管的冲蚀是导致筛管结构失效的重要因素，国内外有许多专家对筛管冲蚀进行了研究。受筛管结构、材质、砂粒等众多因素影响，工况复杂，筛管冲蚀规律一直是筛管研究的难点。
目前关于筛管冲蚀寿命的研究较少，部分学者基于实验室数据提出了防砂筛管的冲蚀寿命预测模型。但是由于现场工况复杂，仅仅依靠实验室数据难以有效预测筛管的冲蚀寿命。
针对油井生产中井下筛管冲蚀寿命预测的难题，本发明提供了一种基于相似井和实验数据以及相应的预测模型，进行油、气井防砂筛管冲蚀寿命预测的方法，可以有效的预测防砂筛管的井下冲蚀寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于相似井和实验数据以及相应的预测模型，进行油、气井防砂筛管冲蚀寿命预测的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案；
基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，包括以下步骤：
步骤一：筛管冲蚀寿命实验模型的获取。
针对目标油井使用的防砂筛管，开展室内冲蚀实验，真实模拟防砂筛管井下的生产情况，得到筛管在不同流速、粒径、浓度下的冲蚀寿命。试验后的数据按照下列公式(1)进行拟合，得到筛管寿命与流速、粒径、浓度的方程。
T＝C·V-n·λ-1·f(d) (1)
其中，T为金属网布筛管的冲蚀寿命(min)；d为砂粒的中径(mm)，λ为含砂浓度；V为筛管试件的表面冲蚀流速(m/s)。
步骤二：对目标井的邻井进行调研，选择与目标井具有相似性的井作为目标井的参考井进行寿命计算，参考井的选取应至少满足以下条件：
①选择储层结构、井身结构和完井方式接近的井，其至少应满足以下条件1)储层物性无显著改变；2)储层深度无显著改变；3)具有相同的完井方式；4)使用相同型号的筛管。
②寿命年限满足要求的井。当预测的目标井为新井或老井时，其参考井具有不同的寿命要求。若目标井为投产小于3年的新井，则应选择寿命小于15年的样本井；若目标井为投产大于等于3年的老井，则选择寿命大于3年，小于15年的样本井。(注：3年非定值，可以根据情况进行调整，推荐的选取年份为1、3或5)；
③目标井与样本井相似系数满足要求的井。样本井与目标井的产液相似系数Ψ，并通过下列方程计算。
其中，Ji为筛管产液系数，其中Jb为目标井筛管产液系数，Jc为参考井的产液系数。Pi为生产压差，n为系数，当目标井和参考井的生产压差数据难以获取时，可以令n＝0，进行简化计算。
当产液相似系数大于K时，可以认为两者具有一定的相似度，可以作为参考井(初次计算K推荐取0.5，相似度系数的可以根据参考井的多少适当调整)。
若参考井生产参数充足，可以采用多个生产参数的相似度组合选取的方式。若缺少生产参数，至少应保证产液相似系数Ψ作为选取标准。
步骤三：目标井防砂筛管冲蚀寿命的预测计算。
将选择的参考井的有效冲蚀寿命T、出砂浓度λ、出砂粒径d代入方程(1)中，计算得到的参考井的参考流速Vc。将目标井生产数据和参考流速Vc，带入方程(4)、(5)和(6)中，计算目标井预测冲蚀寿命。
其中，Tb为预测筛管冲蚀寿命，Ji为筛管产液系数，其中Jb为目标井筛管产液系数，Jc为参考井的筛管产液系数。
步骤四：计算预测结果的可信度，进行预测结果的分析。
采用上述评估预测方法对筛管的冲蚀寿命进行了有效的评估，但是部分数据依然存在较大误差。为了量化这种影响规律，定义与相似系数Ψ相关联的系数ξ，表示预测的可信度，并分析其对预测结果准确度的影响。
系数ξ表示目标井与参考井的接近程度。
在上述技术方案中，在步骤一中，试验方法可以根据井下筛管的实际工作情况，采用喷射式或过流式冲蚀试验方法。
在上述技术方案中，在步骤二中，所述完井方式为砾石充填完井或独立筛管完井等。
本发明由于采用了上述的方法，具有的有益效果是：
1、本发明中给出了一种基于相似井和实验数据的防砂筛管寿命预测模型及计算方法；
2、本发明中同时考虑了实验数据和现场数据对筛管冲蚀寿命的影响，从而提高了防砂筛管的冲蚀寿命预测的针对性和准确性；
3、本发明中定义了针对不同的目标井，进行样本井筛选时的选取方法，避免了结构差异性较大井的干扰；
4、本发明中定义了样本井与防砂井的冲蚀相似度系数，通过计算分析样本井与目标井的相似度系数，从众多样本井中选取得到合适的井作为参考井，作为重要的参数来源分析，防砂筛管的冲蚀寿命；
5、本发明中定义了相似度系数的计算方法，使相似井的判断有了准确的数学依据；
6、本发明中定义了一种防砂筛管寿命预测可信度，并给出了相应的计算方法，用以分析预测结果的可信度。
7、本发明降低对冲蚀实验装置及实验方法的要求，使实验数据更加便于获取；
8、本发明的方法为一种油、气井通用型方法，具有一定的普适性。
附图说明
图1为筛管冲蚀寿命随速度变化曲线。
图2为产液指数图。
图3为冲蚀寿命及含砂浓度图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
海上某平台B24H井筛管防砂井冲蚀寿命预测。
(1)针对目标油井B24H井使用的金属网布防砂筛管开展室内冲蚀实验，测试流速范围10-60m/s，含砂浓度1～10％，粒径130-200微米。测量筛管的冲蚀寿命，得到试件的冲蚀寿命随参数变化曲线。
通过对参数的拟合得到筛管冲蚀寿命随各个参数的变化规律的方程：
T＝c·(-1200·d3+24)·λ-1·V-3.51 (8)
其中，T为金属网布筛管的冲蚀寿命(min)；d为砂粒的中径(mm)，λ为含砂浓度；v为筛管试件的表面冲蚀流速(m/s)。
(2)初步选取样本井
对目标油田出砂井的生产、出砂、冲蚀状况作为基础数据，将储层结构、井身结构和完井方式接近的井作为样本。本文中选择了7口井结构相似的井作为计算样本。并取得样本井的有效冲蚀寿命T，样本井和目标井的产液量Qi、筛管长度Li、井口含砂浓度λ、出砂粒径d等数据。
(3)计算样本井与目标井相似度，筛选相似度较高的样本井作为参考井。
将样本井的产液量Qi、筛管长度Li和生产压差Pi等数据，带入方程(2)和(3)计算样本井与目标井之间的相似度，整理如下表所示。
表1目标井与参考井筛管产液相似度分析
以B24H井为例，B11H、B21H和B17H与目标井B24H井的相似度系数低于要求的0.5，不能作为参考井；B25H、B09H和B16H与目标井B24H井的相似度系数大于要求的0.5，作为寿命预测计算的参考井。
4)将参考井的有效冲蚀寿命Ti、出砂浓度λ、出砂粒径d代入方程(8)中，计算得到的参考井的参考流速Vi。将目标井生产数据和参考流速Vi，带入方程(4)、(5)和(6)中，计算目标井预测冲蚀寿命。
T(B24H)＝1670874分＝3.18年
5)预测结果的分析
将参考井与目标井的相似度数据代入方程(7)中，得到本次预测的可信度数据。
ζ＝0.93
可信度的值比较接近于1，说明参考井的质量整体比较好，与目标井整体比价相似，B24H井的预测结果会比较接近真实寿命。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：筛管冲蚀寿命实验模型的获取
针对目标油井使用的防砂筛管，开展室内冲蚀实验，真实模拟防砂筛管井下的生产情况，得到筛管在不同流速、粒径、浓度下的冲蚀寿命，试验后的数据按照下列公式(1)进行拟合，得到筛管寿命与流速、粒径、浓度的方程；
T＝C·V-n·λ-1·f(d) (1)
其中，T为金属网布筛管的冲蚀寿命(min)；d为砂粒的中径(mm)，λ为含砂浓度；V为筛管试件的表面冲蚀流速(m/s)；
步骤二：对目标井的邻井进行调研，选择与目标井具有相似性的井作为目标井的参考井进行寿命计算，参考井的选取应至少满足以下条件：
①选择储层结构、井身结构和完井方式接近的井，其至少应满足以下条件1)储层物性无显著改变；2)储层深度无显著改变；3)具有相同的完井方式；4)使用相同型号的筛管；
②寿命年限满足要求的井，若目标井为投产小于3年的新井，则应选择寿命小于15年的样本井；若目标井为投产大于等于3年的老井，则选择寿命大于3年，小于15年的样本井；
③目标井与样本井相似系数满足要求的井，样本井与目标井的产液相似系数Ψ，并通过下列方程计算：
其中，Ji为筛管产液系数，其中Jb为目标井筛管产液系数，Jc为参考井的产液系数，Pi为生产压差，n为系数；
当产液相似系数大于K时，可以认为两者具有一定的相似度，可以作为参考井；若参考井生产参数充足，可以采用多个生产参数的相似度组合选取的方式，若缺少生产参数，至少应保证产液相似系数Ψ作为选取标准；
步骤三：目标井防砂筛管冲蚀寿命的预测计算
将选择的参考井的有效冲蚀寿命T、出砂浓度λ、出砂粒径d代入方程(1)中，计算得到的参考井的参考流速Vc，将目标井生产数据和参考流速Vc，带入方程(4)、(5)和(6)中，计算目标井预测冲蚀寿命：
其中，Tb为预测筛管冲蚀寿命，Ji为筛管产液系数，其中Jb为目标井筛管产液系数，Jc为参考井的筛管产液系数；
步骤四：计算预测结果的可信度，进行预测结果的分析
定义与相似系数Ψ相关联的系数ξ，表示预测的可信度，并分析其对预测结果准确度的影响
系数ξ表示目标井与参考井的接近程度。
2.根据权利要求1所述的基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，其特征在于：在步骤一中，试验方法根据井下筛管的实际工作情况，采用喷射式或过流式冲蚀试验方法。
3.根据权利要求1所述的基于参考井和实验数据的筛管冲蚀寿命预测方法，其特征在于：在步骤二中，所述完井方式为砾石充填完井或独立筛管完井。
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