油井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化研究

油井生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化研究

低滲透油藏的生產(chǎn)參數(shù)對油藏的生產(chǎn)有很大影響。在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，參數(shù)調(diào)整只是根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，而且非常有限。因此,確定抽油機(jī)井參數(shù)優(yōu)化的科學(xué)方法,對油井生產(chǎn)至關(guān)重要。油井合理生產(chǎn)流壓和油井產(chǎn)量有—定對應(yīng)關(guān)系,可以通過礦場統(tǒng)計(jì)、理論計(jì)算等方式確定,根據(jù)超低滲流壓研究成果,超低滲IPR曲線存在拐點(diǎn),放大生產(chǎn)壓差生產(chǎn),并不一定能夠提高油井產(chǎn)量,有時相反還會導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降,只有在合理流壓范圍內(nèi)生產(chǎn),油井產(chǎn)能才能得到最大限度發(fā)揮,同時泵效也是影響油井產(chǎn)量的重要因素。通過分析研究認(rèn)為:合理流壓能夠保證油井發(fā)揮最大生產(chǎn)潛力,合理沉沒度能夠保證深井泵高效工作。1低滲油組壓力調(diào)整通常對合理流壓的確定根據(jù)生產(chǎn)壓差、流入動態(tài)曲線方程、合理泵效、開發(fā)經(jīng)驗(yàn)等多種方法,最終進(jìn)行綜合優(yōu)化。1.1合理生產(chǎn)壓差計(jì)算低滲透油田油井采油指數(shù)小,油井見水后采液指數(shù)又大幅度下降,要保持一定的產(chǎn)能,必須要采取較大的生產(chǎn)壓差,要保持較大的生產(chǎn)壓差,需要保持較高的地層壓力。根據(jù)長慶油田特低滲油田開發(fā)經(jīng)驗(yàn),油層壓力保持在原始地層壓力附近,可以保證油井有足夠的生產(chǎn)能力及合理的開采速度。在油田開發(fā)過程中,生產(chǎn)壓差存在一個合理界限,油井井底流壓低于飽和壓力時,油井附近局部脫氣并形成兩個區(qū)域,且流動形態(tài)各不相同,即:在地層壓力高于飽和壓力的區(qū)域?yàn)樵蛦蜗嗔鲃?在地層壓力低于飽和壓力的區(qū)域形成油氣兩相流動。通過考慮啟動壓力梯度和根據(jù)最小可流動喉道半徑兩種計(jì)算方法,確定劉峁塬長4+5油藏的合理生產(chǎn)壓差為9.6～10.6MPa,長6油藏為9.4-11.9MPa,長8油藏為9.7～10.7MPa。前面確定了合理的地層壓力保持水平和合理生產(chǎn)壓差,即可確定合理流壓。式中:Puf—生產(chǎn)流壓,MPa;Pi—地層壓力,MPa;ΔP-生產(chǎn)壓差,MPa;長4+5油藏地層壓力為16.6MPa,合理生產(chǎn)壓差為9.6～10.6MPa,應(yīng)用公式(1)可確定流壓為6.0～7.0MPa。長6油藏地層壓力為17.9MPa,合理流壓為6.0～8.5MPa。長8油藏地層壓力為18.7MPa,合理流壓為8.0～9.0MPa。1.2低滲透油藏滲流壓確定流入動態(tài)曲線方程較好的描述了儲層流體向油井的流入動態(tài)特征。對于水驅(qū)油藏,當(dāng)油井流動壓力低于飽和壓力以后,由于原油脫氣,油相的流動能力將會發(fā)生變化。結(jié)合0.3mD基礎(chǔ)理論研究成果,對該方法進(jìn)行了修正,得到同時考慮啟動壓力梯度和壓力敏感的壓裂直井流入動態(tài)曲線方程:低滲透油藏滲流基礎(chǔ)理論表明:啟動壓力梯度和壓力敏感系數(shù)與滲透率之間存在定量關(guān)系。當(dāng)流壓降低時,在地層壓力一定情況下,生產(chǎn)壓差增大,單井產(chǎn)量提高;但隨著流壓的降低,井底周圍滲透率下降,啟動壓力梯度和壓力敏感系數(shù)增大;當(dāng)流壓低于飽和壓力時,原油粘度也會增大,從而降低原油滲流能力,最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降,因此超低滲油井產(chǎn)量存在極值點(diǎn),油井流壓必須保持在極值產(chǎn)量對應(yīng)流壓附近,油井才能發(fā)揮最大生產(chǎn)潛力。根據(jù)流入動態(tài)曲線可以確定劉峁塬長4+5油藏的合理流壓為5.8MPa(見圖1),長8油藏的合理流壓為6.9MPa(見圖2)。1.3最小流壓與泵口壓力根據(jù)油層深度、泵型、泵深,不同含水率條件下保證泵效所要求的泵口壓力,由泵口壓力可以計(jì)算最小合理流壓。合理泵效與泵口壓力的關(guān)系如下:式中:N—泵效;Pp—泵口壓力,MPa;Fgo—?dú)庥捅?m3/t;a—廣天然氣溶解系數(shù),m3/MPa;fw—綜合含水,小數(shù);Bt—泵口壓力下的原油體積系數(shù)。根據(jù)上式計(jì)算出不同含水時期泵效與泵口壓力的關(guān)系。低滲透油藏滲流條件差,要求泵效達(dá)到40%。最小流壓與泵口壓力的關(guān)系式為:式中:Puf—廠最小合理流動壓力,MPa;Pp—泵口壓力,MPa;ρo—動液面以下泵口壓力以上原油平均密度,g/cm3;Hm—油層中部深度,m;Hp—泵下入深度,m;Fx—液體密度平均校正系數(shù)。根據(jù)泵口壓力與最小流壓的關(guān)系求出最小流壓,最后得到最小流壓與含水率關(guān)系。劉峁塬長4+5油藏初期含水20%,應(yīng)用上式即可求得最小合理流壓為6.0MPa,長6油藏為5.2MPa,長8油藏為6.0MPa(見圖3、圖4)。1.4井底流壓計(jì)算低滲透油藏油井采油指數(shù)小,為了保持一定的油井產(chǎn)量,需降低流動壓力,加大生產(chǎn)壓差;但對于飽和壓力較高的油藏,如果流動壓力低于飽和壓力太多,會引起油井脫氣半徑擴(kuò)大,使液體在油層和井筒中的流動性變差,對油井的正常生產(chǎn)造成不利影響。根據(jù)同類油藏開發(fā)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)流動壓力為原始飽和壓力的60%～70%時,采油指數(shù)最高,最低流動壓力為飽和壓力的50%左右。劉峁塬區(qū)長4+5油藏飽和壓力為10.3MPa,由此計(jì)算該區(qū)長4+5油藏生產(chǎn)井合理流壓為6.2～7.2MPa,最低流壓為5.15MPa。長6油藏飽和壓力為9.1MPa,合理流壓為5.5～6.4MPa,最低流壓為4.6MPa。長8油藏飽和壓力為14.36MPa,合理流壓為8.6～10.1MPa,最低流壓為7.2MPa。綜合上述四種方法,劉峁塬區(qū)長4+5、長6油藏生產(chǎn)井合理流壓為6.0MPa,長8油藏生產(chǎn)井合理流壓為8.0MPa。2降低抽油桿事故在實(shí)際生產(chǎn)中,沉沒度、漏失量和沖程損失是影響泵效的主要因素,油井沉沒度越大,泵吸入口壓力越大,泵的充滿系數(shù)越大,因此有利于泵效的提高。但是在保持合理流壓的條件下,增加沉沒度意味著要加大泵掛深度,抽油桿載荷增大,彈性伸縮量增大,這將導(dǎo)致沖程損失增加,載荷的增大還會增加抽油桿的斷脫事故,縮短設(shè)備使用壽命。同時,沉沒度增大,柱塞上下的壓差增大,泵的漏失量也增大。因此必須確定合理沉沒度,保證深井泵高效生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中,油井生產(chǎn)情況比較復(fù)雜,理論計(jì)算只能給出變化趨勢,與油田生產(chǎn)實(shí)際差別較大,合理沉沒度的研究主要結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,通過曲線擬合的方法,確定合理沉沒度范圍。通過擬合發(fā)現(xiàn)沉沒度和泵效基本符合多項(xiàng)式關(guān)系:式中Y為抽油泵效,X為泵沉沒度。統(tǒng)計(jì)耿83區(qū)長4+5、長6油藏328口油井生產(chǎn)數(shù)據(jù),繪制油井泵效與沉沒度關(guān)系曲線(見圖5)。根據(jù)大量數(shù)據(jù)擬合結(jié)果看出,泵效隨著沉沒度增加呈增大趨勢,當(dāng)達(dá)到一定程度,泵效提高幅度則越來越小。沉沒度越低,泵效越低,當(dāng)沉沒度降低到一定程度時,泵效降低速度加快。由統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以得出,當(dāng)含水<60%時,沉沒度保持在150～250m比較合理,泵效較高;當(dāng)含水>60%時,沉沒度<150m比較合理。3單次泵掛深度計(jì)算從上面研究可以看出,油井保持高效生產(chǎn),必須滿足油井合理流壓和合理沉沒度兩個條件。根據(jù)公式:式中,h動—油井的最小合理流壓Pwf對應(yīng)的動液面,hs—油井合理沉沒度。式中,pt—油井套壓,Q—液體密度,hcd—測試動液面,hz—油層中深。從式(6)可以看出,確定了油井的合理流壓和合理沉沒度,油井的泵掛深度也隨之確定。實(shí)際生產(chǎn)中,先確定合理流壓,根據(jù)油井含水確定合理沉沒度范圍,通過式(6)確定油井合理泵掛深度。油井泵掛深度確定以后,可以優(yōu)化油井地面參數(shù),調(diào)整的原則是確保油井沉沒度處在合理范圍之內(nèi),這時油井處于最為合理的生產(chǎn)狀態(tài)。4流壓及抽淤參數(shù)偏結(jié)合前期理論研究,對研究區(qū)568口井進(jìn)行了泵效、流壓、沉沒度及單井產(chǎn)液量相關(guān)性分析,統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表1、表2)。通過表1可以看出泵效大于40%的井平均流壓為6.12MPa,平均沉沒度為252m,平均產(chǎn)液量為3.52m3,現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)與理論計(jì)算完全吻合。同時反應(yīng)出研究區(qū)流壓偏小,抽汲參數(shù)偏大。通過表2可以看出流壓控制在5～7MPa范圍內(nèi),泵效相對較高,且抽汲參數(shù)偏大。流壓大于7MPa的井主要為高含水及水淹井影響。2010年在耿83長4+5、長6油藏針對抽汲參數(shù)偏大的問題,按照“先降沖次、后降沖程、最后間開、結(jié)合檢泵降泵徑”的原則,共優(yōu)化參數(shù)164井次,其中調(diào)小泵徑2井次,調(diào)小沖次81井次,間開81井次。參數(shù)優(yōu)化后,理論排量由2295.68m3下調(diào)到1262.84m3,平均泵效由13.1%提升至29.8%,統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表3)。從表3可以看出,油井間開效果最好,81口井日增油47.48t,平均泵效由8.5%提升至31.9%,提高23.4%。其主要原因是前期抽汲參數(shù)偏大且泵掛較深,造成供排關(guān)系矛盾突出,動液面下降,流壓不合理。經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化,流壓趨于合理,提高抽油泵效的同時,單井產(chǎn)量也得到有效提升,效果顯著。5單因素優(yōu)化分析提高泵效是個系統(tǒng)工程,就目前油田生產(chǎn)現(xiàn)狀來說,主要是在保證正常產(chǎn)液量的情況下,努力的提高泵效。(1)超低滲井筒狀況十分復(fù)雜,低產(chǎn)低效油井非常多,高含水高液面井多,治理難度比較大,油井合理流壓研究為井筒治理提供了明確的方向。通過現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),合理流壓對于油井高效生產(chǎn)非常重要,是油井參數(shù)優(yōu)化的首要依據(jù)。(2)油井合理流壓可以根據(jù)生產(chǎn)壓差、流入動態(tài)曲線方程、合理泵效、開發(fā)經(jīng)驗(yàn)等多種方法確定,依據(jù)合理沉沒度確定油井合理泵掛,結(jié)合開展地面參數(shù)優(yōu)化,能夠最大限度發(fā)揮油井生產(chǎn)潛力,促使油井高效生產(chǎn)。由于超低滲油藏供液能力差、產(chǎn)能低,應(yīng)盡量減少高沖次運(yùn)行,減少抽吸過快而引起的泵筒充不滿現(xiàn)象和抽油桿疲勞。(3)合理泵掛對于油井生產(chǎn)具有非常重要的意義。根據(jù)超低滲實(shí)際情況,相當(dāng)一部分油井泵掛深度需要調(diào)整,泵掛太深導(dǎo)致抽油機(jī)、油桿負(fù)荷增加,斷裂現(xiàn)象加劇;油井流壓偏小,地層能量消耗加快,沖程損失增加,泵效、