一种确定自喷生产油井产状的方法与流程

本发明涉及油田采油领域技术领域，尤其涉及一种确定自喷生产油井产状的方法。

背景技术：

油井的自喷生产是利用油层本身的能量将油气举升到地面，油井投产后，井底形成压力降落，压力波从井底向边界传到，地层压力逐渐降低，之前高压状态下的流体和岩石随地层压力的降低发生膨胀，流体膨胀部分被推向井底，岩石膨胀使孔隙体积缩小进而排出流体，这一过程就是弹性能释放阶段。这一阶段的显著特点是能量充足但时间较短，能量降低时呈现大幅度递减，油层中流体呈现弹性不稳定流动，表现在生产数据上为初期产油量下降幅度大，波动大，后期递减比较平稳，含水率一般低于35％，采出的水为地层游离水，在化学性质上有别于边底水。

对于大底水油藏，其特点是储层物性较好，水油体积比大于100，底水能量充足且稳定。弹性能压差传递到边界时，边界处的地层水在压差作用下推动油流流向井底，这一过程就是刚性水驱阶段。这一阶段的特征为底水均匀上推，能量稳定，油层中流体呈现水推油式单相稳定流动，表现在生产数据上为产水量和含水率平稳不变。

地层水进入井底后，油井见水，进入油水两相流阶段。这一阶段的特征是油层内含水饱和度升高，含油饱和度降低，油水饱和度界面移动，呈现油水两相不稳定流动，表现在生产数据上为产油量逐渐降低，产水量和含水率增长率明显增加。

油层中流体在三个不同的阶段渗流方式不同，生产数据上表现不同的特征，油井生产产状不同。

开展自喷生产油井产状分析：一、通过掌握每口井的生产状况，包括供液能力、产量递减等，进而掌握全油藏的开发特征；二、掌握每口油井生产能力，通过产状方程制定合理的油井配产方案，充分利用油井的生产潜力，改善开发效果。在油田的实际生产工作中，制定合理工作制度具有重要意义。目前提出的方程多是统计多个油田得到的经验公式，研究以达西平面径向流为主，普遍适用性较弱。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种确定自喷生产油井产状的方法，据此进行油井产状分析，以掌握全油藏的开发特征、确定油井的配产方案、充分利用油井的生产潜力从而改善开发效果。

本发明的实施例提供一种确定自喷生产油井产状的方法，包括如下步骤：

步骤1：采集油井开发过程中的三个阶段的生产数据，所述三个阶段分别为弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段，所述生产数据包括油井产油量Qo、油嘴直径D、油压Pt、含水率fw和生产油气比R，以所述生产数据为基础，构建基础关系式，并以所述基础关系式为拟合目标，得到单井样本方程：

Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^aR^b

其中，a、b为待定拟合参数，C为油嘴常数；

步骤2：以所述生产数据为拟合样本，利用数理统计分析方法对三个阶段的生产数据进行多元非线性回归分析，得到单井每个阶段的待定拟合参数a、b的值，进而得到弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段的产状方程；

步骤3：对步骤2中通过产状方程计算的井产油量Qo和实际产油量q0进行求拟合度R_New运算，使拟合度R_New的值无限接近于1，来调整油嘴常数C值并得到油嘴常数C值的最优解；

步骤4：通过步骤2和步骤3，弹性能释放阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_tR^0.3，油嘴常数C值范围为：C∈[0.006，0.01]；刚性水驱阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.3，油嘴常数C值范围为：C∈[0.1，0.2]；油水两相流阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.1，油嘴常数C值范围为：C∈[0.02，0.06]。

进一步地，拟合度R_New为：

其中，n为自然数，i＝0、1、2、3……n。

本发明的实施例还提供一种确定自喷生产油井产状的方法，包括如下步骤：

步骤1：采集油井开发过程中的三个阶段的生产数据，所述三个阶段分别为弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段，所述生产数据包括油井产油量Qo、油嘴直径D、油压Pt、含水率fw和生产油气比R，以所述生产数据为基础，构建基础关系式，并以所述基础关系式为拟合目标，得到单井样本方程：

Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^aR^b

其中，a、b为待定参数，C为油嘴常数；

步骤2：采集大量所述生产数据，把所述单井样本方程中的拟合参数值a、b进行汇总，结合拟合参数值a、b的生产意义，采用点估计的参数估计方法，得到参数a、b的值，并由此得到单井每个阶段的待定拟合参数值，进而得到弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段的产状方程；

步骤3：对步骤2中通过产状方程计算的井产油量Qo和实际产油量q₀进行求拟合度R_New运算，使拟合度R_New的值无限接近于1，来调整油嘴常数C值并得到油嘴常数C值的最优解；

步骤4：通过步骤2和步骤3，弹性能释放阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_tR^0.3，油嘴常数C值范围为：C∈[0.006，0.01]；刚性水驱阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.3，油嘴常数C值范围为：C∈[0.1，0.2]；油水两相流阶段的产状方程为：Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.1，油嘴常数C值范围为：C∈[0.02，0.06]。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用本发明所述的确定自喷生产油井产状的方法确定的产状方程来进行油井产状分析，不仅能够掌握全油藏的开发特征，而且还能够根据全油藏的开发特征来确定油井的配产方案，以充分利用油井的生产潜力，从而改善开发效果。

附图说明

图1是本发明实际测得的单井日产油量、日产水量、含水率、日产液量、日产气量、油嘴直径、油压、套压随时间变化的开发曲线图；

图2是根据表1中的数据绘制成的实际产油量—计算油井产油量的对比曲线图；

图3是根据表2中的数据绘制成的实际产油量—计算油井产油量对比曲线图；

图4是根据表2中的数据绘制成的实际油压—计算油压对比曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

本发明的实施例提供了一种确定自喷生产油井产状的方法，用于对自喷生产油井进行产状分析，以掌握全油藏的开发特征，进而确定油井的配产方案，以充分利用油井的生产潜力，从而改善开发效果。包括如下步骤：

步骤1：采集油井开发过程中的三个阶段的生产数据，所述三个阶段分别为弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段，所述生产数据包括油井产油量Q_o、油嘴直径D、油压P_t、含水率f_w和生产油气比R，以所述生产数据为基础，构建基础关系式，并以所述基础关系式为拟合目标，得到单井样本方程：

Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^aR^b

其中，a、b为待定拟合参数，C为油嘴常数。

在上述步骤1当中，采集油井的日产油量、日产水量、含水率、日产液量、日产气量、油嘴直径、油压和套压随时间变化的开发曲线数据，分析产油量、产水量、含水率等变化趋势，并结合递减类型判别、水驱特征曲线研究、油井见水时间判断结果，将油井开发阶段划分为弹性能释放阶段、刚性水驱阶段、油水两相流阶段，如图1所示。

然后采集上述三个阶段的生产数据，经过对大量的所述生产数据的分析，构建不同的所述生产数据之间的数据关系，而得到所述基础关系式。

在第一实施例当中，步骤2为：以所述生产数据为拟合样本，利用数理统计分析方法对三个阶段的生产数据进行多元非线性回归分析，得到单井每个阶段的待定拟合参数值，即a、b的值，进而得到弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段的产状方程。

具体的，弹性能释放阶段的产状方程为：

Q_o＝CD²P_tR^0.3 [1]。

刚性水驱阶段的产状方程为：

Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.3 [2]。

油水两相流阶段的产状方程为：

Q_o＝CD²P_t(1-f_w)^0.7R^-0.1 [3]。

在上述步骤2中，以步骤1中的大量不同的油井产油量Q_o和与之对应的油嘴直径D、油压P_t、含水率f_w和生产油气比R为拟合样本，结合所述单井样本方程，利用数理统计分析方法对油井的多个阶段的生产数据进行多元非线性回归分析，从而得到油井的所述待定参数的值。

在第二实施例当中，步骤2为：采集大量所述生产数据，把所述单井样本方程中的拟合参数值a、b进行汇总，结合拟合参数值a、b的生产意义，采用点估计的参数估计方法，得到拟合参数a、b的值，并由此得到单井每个阶段的待定拟合参数值，进而得到弹性能释放阶段、刚性水驱阶段和油水两相流阶段的产状方程。

在第二实施例当中的步骤2中，所述单井样本方程中的每一组油井产油量Q_o、油嘴直径D、油压P_t、含水率f_w和生产油气比R，均对应一组拟合参数值a、b的值，对大量所述生产数据进行拟合，同时把所述单井样本方程中的拟合参数值a，b进行汇总，结合拟合参数值a，b的生产意义，采用点估计的参数估计方法，即可得到参数a，b的值，所述点估计的参数估计方法为K Pearson的矩估计方法或者RA Fisher的最大似然估计方法。

步骤3：对步骤2中通过产状方程计算的井产油量Q_o和实际产油量q₀进行求拟合度R_New运算，使拟合度R_New的值无限接近于1，来得到油嘴常数C值的最优解，拟合度R_New为：

其中，n为自然数，i＝0、1、2、3……n。

在上述步骤3中，为了确保步骤2中所述的产状方程的准确性，使计算油井产量Q_o无限接近甚至等于实际产油量q₀，从而使所述产状方程具有参考性和指导性，需要确定油井常数C。本发明采用每一阶段的所述实际产油量q₀和与之相对的所述油井产量Q_o之间的拟合度R_New来判断所述实际产油量q₀和与之相对的所述油井产量Q_o的相关性，拟合度R_New值越接近1，所述油井产量Q_o和实际产油量q₀之间的相关性越高，吻合程度就越高，所述产状方程的可信度就越高。以拟合度R_New作为判断标准，调整油嘴常数C值，使R_New的值无限接近于1，来得到C值的最优解。

统计i个不同的实际产油量q₀和与之相对的i个油井产量Q_o一一对应的C值，结合C值的生产意义，从而得到油嘴常数C的取值范围。

本发明中，弹性能释放阶段的油嘴常数C值范围为：C∈[0.006，0.01]；刚性水驱阶段的油嘴常数C值范围为：C∈[0.1，0.2]；油水两相流阶段的油嘴常数C值范围为：C∈[0.02，0.06]。

采用相对误差δ来验证上述产状方程，相对误差δ值越接近于0，则计算结果越接近实际值，其可信度越高，计量值也越准确。在相对误差δ≤15％内，油井生产产状符合一般规律，用计算的产油量数据核对油井日产油量及油井任意时间段内的累产油量，把区块内的油井的累产油量累加，核对区块累产情况。对于相对误差δ≥15％的点，如果只是个别数据点，可以认为是实际计量时误差较大的点，应予以忽略处理。

以实际中生产井X为例，其生产数据如表1所示：

表1 X井生产数据表

图2是根据表1中的数据绘制成的实际产油量q₀—油井产油量Q_o对比曲线图。

从表1和图2中可以看出，相对误差δ基本处于≤15％内，实际产油量q₀和油井产量Q_o之间的误差在误差的允许范围内，从而验证了本发明所述的产状方程具有实际指导意义。

油嘴是油井生产中重要的流量调节器，确定自喷生产井的油嘴尺寸是生产中重要的环节。根据产状方程[1]、[2]、[3]，结合油嘴直径和产量以及油压的关系式[4]和[5]可以确定提产或降产情况下的油嘴直径大小和油压大小，并预测含水率、生产气油比等参数的变化。

例如目前以油嘴D₁自喷的油井X的油井产量要提高0.5倍，目前产量为Q₁，假设提产后的产量为Q₂，那么提产后的油嘴D₂：

提产后的油压P_t2：

油压P_t2为目前的油压。

假设提产后平均生产油气比R不变，油井生产处于油水两相流阶段，根据公式[3]，则提产后的含水率f_w为：

结合图3和图4，通过放大油嘴预测产状和实际产状对比表(表2)，来进一步验证本发明所述的产状方程：

表2 X1—X10井放大油嘴预测产状和实际产状对比表

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用本发明所述的确定自喷生产油井产状的方法确定的产状方程来进行油井产状分析，不仅能够掌握全油藏的开发特征，而且还能够根据全油藏的开发特征来确定油井的配产方案，以充分利用油井的生产潜力，从而改善开发效果。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。