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    本帖最后由 刘萝卜锅 于 2018-5-15 10:05 编辑


    品质源于技术 服务源于态度
    这是阿什卡微信公众号的第511篇原创文章
    首发于2018年5月14日

    油嘴系数在探井测试中的应用研究

    谭志亮1  王文起2  王立军2 王帅2

    (1. 长城钻探国际测井公司; 2. 长城钻探测试公司)



    摘要:油嘴系数是产量计算中的一个重要概念。A油田第一口水平井试油期间酸化前后油气产量计量不合理,无法进行测试解释及产能分析。根据油嘴系数不受油嘴大小及酸化措施影响的原理,通过试采期间合理的油气产量,优选出最适合本地区的油嘴公式,校正试油期间酸化前后的油气产量,并通过测试解释对校正结果的合理性进行了验证。结果表明,校正后的油气产量是合理、可靠的,为进行产能分析及测试解释奠定了基础。油嘴系数的应用对产量合理性分析及提高探井现场测试数据的质量具有指导意义。
    关键词:油嘴系数  产量校正  试油 试采 机械表皮

    1. 问题的提出
    A-6h井是中东某国A油田所钻遇的第一口水平井,水平段长度750m,测试段为2751-3501mKB,单层测试,孔隙度为15%。A油田目前所有探井均为自喷井,测试期间不产水,储层类型是以孔隙型为主的碳酸盐岩储层。本井为第一口水平井,产量明显高于之前测试的直井,测试之前对产能估计不足,致使测试期间产量计量出现严重问题(表1)。酸化之前,随着油嘴增大,油气的产量并不递增。酸化之后,44/64”的油嘴油气产量均出现明显异常。而且32/64”和44/64”油嘴的酸化后的产量低于酸化之前的油产量,也存在明显异常。不合理的产量对该井产能分析及测试解释影响严重。


    表1  A-6h井试油试采统计表

    01-表1.PNG
    研究发现,利用油嘴系数可解决上述难题。


    2. 油嘴公式的基本形式
    如果不产水的自喷井具有大致相同的油气比,地面原油相对密度变化范围不大(例如从0.85~0.95),同时井口油管压力(即油嘴的上游压力)大于井口回压(即油嘴下游压力)的两倍时,油井的产量、油压和油嘴直径之间存在近似的关系式如下:

    Q=C×D2×Pt   (1)
    式中:Q—产油量,ton/d;
                Pt—油管压力,bar;
                D—油嘴孔眼直径,mm;
                C—油嘴系数。

    公式(1)是一个近似的经验公式,它的特定条件已如上述。在一个油田里,只要满足上述条件,且确实有把握认为某井油气比没有起显著变化(说明C值为常数),油嘴、产量和油压三个参数当中如果有两个保持不变,则第三个也不会变。反之,三个参数中如有一个起了变化,其它两个当中至少有一个也要起变化,而且要符合(1)式规律[1]。

    在一定的条件下,油嘴系数具有相当的可靠性。在日常计量工作有困难时,如果能定期地准确测定一口自喷井的油嘴系数,同时把油嘴尺寸和油压量准,用公式(1)计算出的产油量应该看作是可靠的,这一点可以通过实践来证明[2]。


    3. 常用的几组油嘴公式  
    下面四组公式是国内外油田统计出来的常用的油嘴经验公式。

    3.1 W.E.Gilbert 油嘴动态近似公式[3-5]

    Qo=C×Ptf×d1.89                (2)

    C=(435×GOR0.546)-1(3)

    式中:Qo—油产量,bbl/d;
                Ptf—井口流压,psia;
                d—油嘴尺寸,1/64";
                GOR—气油比,Mcf/bbl;
                C—油嘴系数。

    3.2 ROS方程
    Qo=C×(Ptf+14.73)×d2  (4)
    C=(17.4×GOR0.5)-1    (5)

    式中:Qo—油产量,bbl/d;
                Ptf—井口流压,psig;
                d—油嘴尺寸,1/64";
                GOR—气油比,scf/bbl;
                C—油嘴系数。

    3.3 童宪章经验公式法(不产水情况下)[3]
    Qo=C×d2×Ptf    (6)
    C=0.4/ GOR0.5    (7)

    式中:Qo—油产量,ton/d;
                Ptf—井口流压,bar;
                d—油嘴尺寸,mm;
                GOR—气油比,m3/m3;
                C—油嘴系数。

    3.4 T.E.W.Need公式[4]

    Qo=C×Ptf ×d2            (8)
    C=(600×GOR0.5)-1    (9)

    式中:Qo—油产量,bbl/d;
                Ptf—井口流压,psia;
                d—油嘴尺寸,1/64”;
                GOR—气油比,Mcf/bbl;
                 C—油嘴系数。

    由公式(3)、(5)、(7)、(9)可知,油嘴系数C只与气油比[7]及其幂指数有关,不随油嘴大小而变。而气油比与地层原油组份等因素有关。



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    4. 使用油嘴公式的前提分析

    A-6h井酸化之后,气油比与地层原油组份等并未改变,并且,整个测试期间井底流压始终高于油藏饱和压力(2900psia),地层未脱气。酸化前后油气相对密度不变。因此,试油期间酸化前后气油比保持不变。测试期间油嘴一直处于临界流动下,因此,A-6h井酸化前后油嘴系数保持不变。

    5. 利用油嘴公式校正产量   

    本井试油期间用分离器计量油气,分离出的油中混有气,导致计算出的气油比不准,因此气油比差异较大。试采期间是缓冲罐量油,油气分离更彻底,因此,气油比更为准确。试采期间记录的气油比显示,气油比差异较小。

    取试采末期的气油比,利用适合本井的油嘴系数公式算出试油期间不同油嘴下酸化前后的油产量,再用此气油比计算出气产量。利用此方法,可得到较为准确的油气产量,实现了对试油期间酸化前后油气产量的校正。
    将试采末期的井口流压、气油比和油嘴尺寸输入上述四组公式,计算结果见表2。本井试采期间实际计量油日产量283.46m3。

    表2 四组公式计算结果表

    02-表2.PNG

    表2说明,利用试采数据计算,Gilbert公式的计算结果最接近于实际计量值,相对误差最小。因此,Gilbert公式更适合本井,由此计算出的油嘴系数为0.002964bbl/Mcf。再将酸化前后试油期间的油嘴尺寸和井口流压代入Gilbert公式,得到试油期间酸化前后的油气产量,见表3。

    表3 试油期间油气产量校正结果表

    03-表3.PNG
    6. 利用测试解释软件验证产量校正结果合理
    将表3中的产量数据输入到测试解释软件Saphir中,进行测试解释。图1、图2表明,由于测试时间过短,酸前酸后的双对数曲线均未出现系统径向流,无法确定系统径向流的位置。而试采时间足够长,开井流动1个月,关井恢复3个月,双对数曲线出现了系统径向流,解释得到酸化后的渗透率为25.6mD。由此确定了试油酸化后双对数曲线的径向流位置,解释得到试油期间酸化后的机械表皮系数为-0.086。表3表明,酸化后产量增幅较小,酸化效果不佳,假设酸化之前渗透率25mD,解释得到机械表皮系数0.005。渗透率的取值对表皮系数有影响,但并不敏感(若取酸化之前渗透率为15mD,解释得到机械表皮系数0.008)。机械表皮反映,酸化前后表皮系数变化很小,酸化效果不好,进一步佐证了酸化前后油气产量增幅较小。图1、图2的拟合效果和机械表皮的变化均表明,通过油嘴系数校正后的试油期间酸化前后油气产量数据是合理的。

    04-图1.png
    图1 酸化之前双对数、半对数和压力史拟合图

    05-图2.jpg
    图2 酸化之后双对数、半对数和压力史拟合图




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    7. 油嘴系数对探井现场测试的意义
    气油比是油藏工程中的一个重要参数。在海外许多新区块,进行探井测试解释时由于各种条件的限制,缺乏实验室获得的地层流体高压物性数据,通常用测试解释软件来计算高压物性,而气油比是计算地层流体高压物性的一个重要参数,它的准确性直接影响计算得到的高压物性的准确程度,进而影响到测试解释结果,甚至可能影响到开发决策。油嘴系数是油嘴常数和气油比的函数。在试油作业中,由于计量设备等方面的限制,不同油嘴计量得到的气油比常有一定的波动,现场测试工程师可用适合本地区的油嘴公式来校验所测到的现场数据(油压、气油比、产量)的合理性。若不合理,可及时发现问题,及时解决,如延长测试时间,直到取得合理的测试数据。否则,若压井之后才发现测试数据有问题,就很难补救了。


    8. 结论
    (1)油嘴系数的应用要注意前提条件。本井试油期间酸化前后及试采期间,油嘴系数不变。
    (2)通过试采期间的油嘴系数,校正试油期间酸化前后的油气产量结果合理、可靠。为进一步分析产能提供了依据。
    (3)测试解释酸化前后的机械表皮系数表明,试油期间酸化前后油气产量增幅不大,与校正结果相符。
    (4)油嘴系数的灵活应用对探井及生产井的产量、气油比及油压的合理性分析具有指导意义。

    参考文献

    [1] 童宪章. 《油井产状和油藏动态分析》[M]. 北京:石油工业出版社,1981.pp.16~17.

    [2] 童宪章. 《油井产状和油藏动态分析》[M]. 北京:石油工业出版社,1981.pp.25~27.

    [3] Gilbert, W.E.  Flowing and Gas–lift Well Performance,Drilling and Production Practice, 1954. API, PP.143

    [4] Nind,T.E.W.Principles of Oil Well Production, 1964, Chapter 4.

    [5] 邹根宝. 利用Y=XlgX曲线确定油嘴直径[J]. 石油钻采工艺. 1985.4: 90

    [6] 李坤生. 利用指数方程Y=X2a-x确定油嘴直径. 石油钻采工艺. 1986.4:63-67

    [7] 陈元千. 对qo=c1dlgd和q0=1.045-dC2d2关系式的质疑及讨论. 石油钻采工艺.1987.6:83-86


    作者简介:

    谭志亮,1982年出生,高级工程师,研究生学历。2009年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发工程专业,现从事测试与测井资料的解释与评价工作。


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