油井产能评价新方法

李传亮，朱苏阳

（西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610599）

油井产能评价新方法

李传亮，朱苏阳

（西南石油大学石油与天然气工程学院，成都610599）

油井产能评价是通过产能测试完成的。常规的产能测试是在地下进行的，即通过测量油井产量和井底压力来确定油井的产能指数，从而对油井产能做出评价。对于某些油井，井底压力测试十分困难，产能评价往往难以实现。为了有效评价油井的产能，对其评价方法进行了改进，即把产能测试从地下移至地面，通过测试油嘴的产能方程来评价油井的产能，并采用油嘴产能指数的大小来评价油井产能的高低。通过测量不同油嘴大小的油井产量，即可确定油嘴产能指数。研究表明，油嘴产能测试不影响油井的正常生产，也不增加任何测试费用，方法简单、实用。

油井；产能；产能指数；油嘴产能指数；产能曲线；产能测试

0 引言

油井的产量随生产条件而变化，在特定生产条件下的油井产量定义为油井的产能。油井的产量是一个变量，而油井的产能则是一个常数。油井产能是油井配产的基础参数，因此，油井的产能评价是油井生产管理的一项基本工作［1-3］。油井产能评价是通过产能测试完成的，而产能测试又受很多因素的影响，因此正确评价油井的产能并不是一件容易的事。传统的油井产能评价都是针对地层而进行的［4-5］，由于地层条件下的测试十分困难，很多情况下都无法实现，因此，笔者拟对油井产能评价方法进行改进，把产能测试从地下移至地面，使其评价更简单、实用。

1 油气流程

油气从地下流到地面，需经历3个流动阶段：①从地层流到井底的渗流阶段；②从井底流到井口的管流阶段；③从井口流到输油管线的嘴流阶段。这3个阶段是一个串联过程，因此这3个阶段的流量是相等的，压力是依次衔接的（图1）。

图1 油井油气流程图Fig.1Scheme of oil and gas flow in production

渗流阶段的流量为地层压力损失的函数，即

式中：q为油井产量（流量），m3/d或t/d；pe为供给边界（外边界）压力，MPa；pwf为井底（内边界）流压，MPa；f1为渗流阶段的产量函数。供给边界压力与井底流压的差值，为油井的生产压差。

管流的流量为井筒压力损失的函数，即

式中：pt为油压，MPa；ρm为井筒流体密度，g/cm3；g为重力加速度，m/s2；D为油井深度，km；f2为管流阶段的产量函数。

油嘴的流量为油嘴压力损失的函数，即

式中：pb为回压，MPa；f3为嘴流阶段的产量函数。

式（1）～（3）分别是3个流动阶段的产能方程，只要确定了3个方程的函数关系，就可以确定油井的产能大小。由于3个流动阶段的流量相等，因此，确定任何一个流动阶段的产能数据，就可以代表油井的产能。油田现场一般选择第一流动阶段即地下渗流阶段的产能方程作为油井产能的评价对象［4-5］。

2 地层测试

在地层中的渗流阶段，单位生产压差下的油井产量定义为油井的产能指数（采油指数）［4-7］，即

式中：J为油井的产能指数，m3/（d·MPa）或t/（d·MPa）。

根据渗流力学，油井产能指数的理论公式［6-7］为

式中：k为地层渗透率，D；h为地层厚度，m；μ为地层流体黏度，mPa·s；re为油井泄油半径，m；rw为油井半径，m；s为油井表皮因子，小数。

由于式（5）中的许多参数都难以确定，再加上产能指数通常又是在地层条件下进行测试的，因此式（5）不能直接用来计算油井的产能指数。根据式（4），只要测试了油井的产量和地层的内、外边界压力，就可以确定油井的产能指数。油井产量可在地面直接计量，而地层的内、外边界压力需要在地下进行测试。为了测试油井的产能指数，通常把式（4）改写成

按照式（6），测试一组具有稳定产量和与其相对应的井底流压数据，并绘制成图2所示的油井产能曲线——油井生产指示曲线，曲线的斜率则为油井的产能指数［6］（图2）。

图2 油井产能曲线Fig.2Productivity curve of a well

利用测试获得产能指数数据，再根据下式对油井进行配产：

用式（6）确定油井产能时，井底流压能否成功测量是问题的关键。对于一些超深井、高含硫井、井筒装有节流或抽油设备的油井，将压力计置入井中时十分困难，测试难以实现。对于低渗和特低渗地层，油井需要的稳定时间偏长使得测试也很困难。

图2为多点测试。若采用单点测试，可用式（4）来确定油井的产能指数，除了需要测量井底的稳定流压之外，还需要测量一个静压或外边界压力数据（静压测试需要长时间关井进行压力恢复试井，这会影响油井产量，油田生产管理部门一般不愿意采用）。

鉴于地下产能测试存在的诸多问题，油井产能测试位置可以上移。若根据式（2）对井筒进行测试，也需要测量井底流压，这与地层测试面临着同样的困难。因此，笔者拟将产能测试从地下移至地面。

3 地面测试

根据式（3）可以对油井进行地面测试，从而确定出油井的产能大小。对于多相流动，式（3）的物理方程至今还没有建立起来，油田现场只统计出了一些实用性较强的经验方程，即嘴流方程。

若pb/pt＜0.555，则回压的波动不会对油嘴的上游压力（油压）及产量产生影响［4-5］，这个条件在油田通常很容易满足，因此，式（3）可以改写为

式（8）的经验方程［4-5］为

式中：d为油嘴直径，mm；Rgo为油井生产气油比，m3/ m3；a，b，c均为统计常数，其中c为2左右。

在特定的生产时间内，油井的生产气油比通常为一常数，油压数据的波动通常很小，因此，式（9）可近似写成

式中：Z为油嘴产能指数，m3/（d·mm2）或t/（d·mm2）。

式（10）中油嘴产能指数定义为单位油嘴大小，即油嘴直径为1 mm时的油井产量

若通过地面测试获得了油嘴产能指数，则可根据式（10）对油井进行配产。

油嘴产能指数是通过一组生产测试完成的，即测试一组稳定产量和对应油嘴大小的生产数据，并绘制成图3所示的油嘴产能曲线，曲线的斜率即为油嘴产能指数。

图3油嘴产能曲线Fig.3Nozzle productivity curve of a well

图3 为多点测试。实际上也可以通过单点测试，并由式（11）来确定油井的油嘴产能指数。

油嘴产能指数的测试可以在油井生产的同时进行，不影响油井的正常生产，也不需要增加任何的测试费用，比常规的地层测试更简单、更节省费用、更实用。由于测试在地面进行，不受地层条件的限制，因此，油嘴产能测试适用于任何油藏，也适用于气藏。

4 应用实例

4.1LC301井产能测试

LC301井的油嘴产能测试数据如表1所列。由表1可以看出，油井产量对油嘴变化较敏感，而油压对油嘴变化不敏感，油嘴产能曲线见图4。

表1LC301井油嘴产能测试数据表Table 1Test data of nozzle productivity of LC301 well

图4LC301井油嘴产能曲线Fig.4Nozzle productivity curve of LC301 well

图4 中油嘴产能曲线的回归方程为

由该方程确定的LC301井的油嘴产能指数Z= 4.437 t/（d·mm2）。

4.2LC305井产能测试

LC305井的油嘴产能测试数据如表2所列。由表2可看出，油井产量对油嘴变化较敏感，油压对油嘴变化不敏感，油嘴产能曲线见图5。

表2LC305井油嘴产能测试数据表Table 2Test data of nozzle productivity of LC305 well

图5LC305井油嘴产能曲线Fig.5Nozzle productivity curve of LC305 well

图5 中油嘴产能曲线的回归方程为

由该方程确定的LC305井的油嘴产能指数Z= 5.056 7 t/（d·mm2）。

虽然LC305井的产量没有LC301井高，但LC305井的油嘴产能指数却比LC301井高，即LC305井的产能高于LC301井，这是由于LC305井产能测试时用的油嘴较小所致。

5 结论

（1）由于常规产能测试在地下进行，对于一些油井来说地下测试十分困难，可将油井的产能测试从地下移至地面。

（2）地面测试通过嘴流方程加以实现，即通过测试油嘴的产能方程确定油嘴产能指数，进而用于评价油井的产能大小和对油井进行配产。

（3）油嘴产能测试不需要增加测试费用，也不影响油井的正常生产。

（4）油嘴产能测试比常规产能测试更简单、实用，适用对象也更广泛。

［1］成良丙，杨军，冯顺彦，等.多层复合油藏产能预测及主力层优选技术［J］.岩性油气藏，2013，25（6）：117-121.

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［4］李颖川.采油工程［M］.第2版.北京：石油工业出版社，2009：1-17，38-40.

［5］王鸿勋，张琪.采油工艺原理［M］.第2版.北京：石油工业出版社，1989：1-21，48-52.

［6］李传亮.油藏工程原理［M］.第2版.北京：石油工业出版社，2011：198-208.

［7］翟云芳.渗流力学［M］.第2版.北京：石油工业出版社，2003：21-22.

（本文编辑：杨琦）

A new evaluation method of well productivity

LI Chuanliang，ZHU Suyang
（School of Petroleum Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610599，China）

Productivity evaluation of wells is completed through productivity test of wells.Conventional productivity tests are accomplished at well bottomthrough measuringproduction rate and flowingpressure ofwell bottomin order to determine the productivity index of wells.Productivity index is a parameter to evaluate productivity of wells.However some wells are difficult to measure their bottom pressure and the productivity index can not be obtained.In order to evaluate the productivity of wells effectively,productivity evaluation method was improved with measurement at wellhead other than at well bottom.Test of well productivity at wellhead is completed through the determination of nozzle flowequation,which can determine the nozzle productivityindextoevaluate the productivityofwells.The nozzle productivitytest is completed through measuringflowrate ofwells and the size ofchoke nozzle,which can calculate the nozzle productivityindex.The nozzle productivitytest can be done simultaneously with the production of wells without anynegative effect on the production ofoil and gas and anyadditional cost.Nozzle productivitytest is quite simple and practical tothe conventional test at well bottom.

well；productivity；productivityindex；nozzleproductivityindex；productivitycurve；productivitytest

TE328

A

1673-8926（2014）03-0007-04

2014-03-10；

2014-04-10

国家科技重大专项“多层疏松砂岩气藏开发关键技术”（编号：2011ZX05027-003-01）资助

李传亮（1962-），男，博士，教授，现从事油藏工程的教学和科研工作。地址：（610599）四川省成都市新都区西南石油大学石油与天然气工程学院。E-mail：cllipe@qq.com。