一种计算油井解堵最小负压的方法及解堵负压的方法与流程

本发明属于油田信息化建设技术领域，具体涉及一种计算油井解堵最小负压的方法及解堵负压的方法。

背景技术：

油井生产过程中，由于地层流体运动、细粉砂运移、含水上升、生产压差放大等因素，近井地带渗透率下降，表皮因子逐渐增大，此时会产生一个附加压降，组织地层流体向井筒流动。上述现象会导致油井产量下降，因此需要采取解堵措施，恢复油井近井地带渗透率。氮气泡排负压解堵技术具有施工简单、成本低、对地层伤害小等优点，被广泛应用于疏松砂岩油井出砂造成的地层堵塞。

氮气泡排负压解堵技术的基本原理是利用氮气泡沫液柱压力低于地层储积层压力，使地层远端流体在压差的作用下，快速流动到近井地带，产生冲刷作用，清除细粉砂，并带出井筒，达到解堵的目的。氮气泡排负压解堵技术的关键是设计施工最优负压，若负压过低，地层流体对近井地带产生的冲刷力小，起不到解堵作用；若负压过高，容易破坏远端地层的骨架，导致地层出砂更严重或破坏井下套管和管柱。通过不同方法计算最小负压，例如conoco公司方法或corelab公司方法。这些方法在生产过程中会出现表皮系数和附加压降，在计算过程中不涉及表皮系数和附加压降不适用于真实情况，会产生较大误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种计算油井解堵最小负压的方法及解堵负压的方法，用于解决现有最小负压计算方法不能适用于真实情况且容易出现误差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种计算油井解堵最小负压的方法，包括以下步骤：

1)计算初始最小负压δpmin；

2)在油井正常生产数据中读取一个正常产量序列{q0，q'0，q”0…}和对应的生产压差序列{δp，δp'，δp”…}；

3)根据正常产量序列和对应的生产压差序列中的一组数据：正常产量(q0)和对应生产压差(δp)，以所述初始最小负压δpmin计算对应的油井产量q1；根据油井在产量为q1的生产情况下产生的表皮系数ssc1和附加压降δp1，修正所述初始最小负压δpmin，得到修正的最小负压δpmin1；

然后，以该修正的最小负压δpmin1再次计算对应的油井产量q2、表皮系数ssc2、附加压降δp2，进而得到再次修正的最小负压δpmin2；

迭代的进行上述修正过程，计算连续两次修正过程中附加压降的差异，直至附加压降收敛时，停止所述迭代的修正过程，得到所述序列中正常产量(q0)和对应生产压差(δp)所对应的最终最小负压(δpminn)；根据所述正常产量序列和对应的生产压差序列中每一组数据均进行修正，得到每组数据的最终最小负压；对各组的最终最小负压求平均，得到解堵最小负压。

有益效果：

本发明提供的方法考虑了在油井生产过程中，由于产量变化，在近井地带的表皮因子逐步增大，而产生的附加压降对负压设计的影响；本方法通过调用正常生产的产量和压差，采用循环迭代方法计算因产量变化所产生的表皮因子和附加压降，修正现有负压计算方法所计算出的最小负压，得到更为精确的最小负压。解决了现有最小负压计算方法不能适用于真实情况且容易出现误差的问题。

进一步的，步骤3)中计算初始最小负压δpmin对应的油井产量q1：

其中，正常产量q0和对应生产压差δp为正常产量序列和对应的生产压差序列中的一组数据；

计算油井以产量q1的生产产生的表皮系数ssc1：

其中，k为油井生产层位的渗透率，μ为底层流体黏度，dp为地层有效厚度，b为地层流体体积系数；

计算表皮系数ssc1产生的附加压降δp1：

计算修正的最小负压δpmin1：

δpmin1＝δpmin+δp1。

进一步的，计算修正的最小负压δpmin1对应的油井产量q2：

计算油井以产量q2的生产产生的表皮系数ssc2：

计算表皮系数ssc2产生的附加压降δp2：

计算修正的最小负压δpmin2：

δpmin2＝δpmin1+δp2。

进一步的，当表皮附加压降增量变化时，终止运算，此时得到最终最小负压δpminn＝δpminn-1+δpn，n为迭代次数，n＝1，2，3…。

进一步的，步骤1)中计算初始最小负压δpmin的方法为conoco公司方法或corelab公司方法。

本发明还提供了一种计算油井解堵负压的方法，包括以下步骤：

1)根据不同的方法分别计算初始最小负压；

2)根据权利要求1至4任一项所述的方法对上述各初始最小负压进行修正，得到各方法对应的解堵最小负压；

3)根据渗透率对所述各方法对应的解堵最小负压进行选择，得到最优解堵最小负压；

4)计算最优解堵最大负压δpmax；

5)根据所述最优解堵最小负压和最优解堵最大负压，计算得到解堵负压值。

有益效果：

本方法考虑了在油井生产过程中，由于产量变化，在近井地带的表皮因子逐步增大，而产生的附加压降对负压设计的影响；本方法通过调用正常生产的产量和压差，采用循环迭代方法计算因产量变化所产生的表皮因子和附加压降，修正现有负压计算方法所计算出的最小负压，得到更为精确的最小负压。采用多种初始最小负压计算方法分别进行初始最小负压的计算，对初始最小负压进行修正，结合渗透率对最终最小负压进行选择，得到最小负压。根据油井解堵的最小负压和最大负压，计算得到最优负压。

进一步的，步骤1)中计算初始最小负压δpmin的方法为conoco公司方法和corelab公司方法。

进一步的，利用w.t.bell射孔负压经验准则对最终最小负压进行优选得到所述最优解堵最小负压。

进一步的，计算出最大负压后，根据套管挤毁压力对最大负压进行修正得到所述最优解堵最大负压。

进一步的，根据油井是否存在出砂、最优解堵最小负压和最优解堵最大负压计算得到油井的最优负压。

附图说明

图1是解堵最小负压计算方法流程图；

图2是解堵负压计算方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

在油井生产过程中，由于产量变化，在近井地带的表皮因子逐步增大，而产生的附加压降对负压设计的影响；通过调用正常生产的产量和压差，采用循环迭代方法计算因产量变化所产生的表皮因子和附加压降，修正现有负压计算方法所计算出的最小负压。

如图1所示，首先收集计算负压所需要的参数，计算初始最小负压；然后采用循环迭代方法计算因产量变化所产生的表皮因子和附加压降，最后修正最小负压，得到较为精确的数值。

图2为最优负压计算方法流程图，其修正初始最小负压的方法为图1中所示方法。

解堵最小负压计算的实施例：

1)依据conoco公司，corelab公司等提供的负压计算公式，选取一种公式计算初始最小负压；

例如，conoco算法计算初始最小负压

当近井储层渗透率小于100×10^-3μm²时，

当近井储层渗透率大于100×10^-3μm²时，

其中，为生产层位联通孔隙度；dp为油层有效厚度，单位为m；k为油井生产层位的渗透率，单位为md。

2)调用油井正常生产30天的生产压差和产液量数据计算附加压差，修正最小负压。在油井正常生产数据中按时间先后顺序读取正常产量序列{q0，q'0，q”0…}中一个正常产量q0和对应的生产压差序列{δp，δp'，δp”…}中一个对应的生产压差δp；

3)计算初始最小负压δpmin对应的油井产量q1：

4)计算油井以产量q1的生产产生的表皮系数ssc1：

其中，k为油井生产层位的渗透率，单位为md；μ为底层流体黏度，单位为mpa.s，dp为地层有效厚度，单位为m；b为地层流体体积系数；

5)计算表皮系数ssc1产生的附加压降δp1：

6)计算修正的最小负压δpmin1：

δpmin1＝δpmin+δp1；

7)计算修正的最小负压δpmin1对应的油井产量q2：

8)计算油井以产量q2的生产产生的表皮系数ssc2：

9)计算表皮系数ssc2产生的附加压降δp2：

此时得到表皮附加增量变化

10)计算修正的最小负压δpmin2：

δpmin2＝δpmin1+δp2；

11)重复步骤7)至步骤10)，计算qn、sscn、δpn、δpminn；

12)当表皮附加压降增量变化时，终止运算，此时得到最终最小负压δpminn＝δpminn-1+δpn。

录入所有油井的产量和压差数据，重复步骤1)至步骤12)，将所有迭代后的数据进行处理，可得到一个平均的最终最小负压，即为解堵最小负压。

其中，计算平均的最终最小负压的方法可以依据数理统计采用多种数学方法计算，例如，相加求和后求平均值。

解堵负压计算实施例：

采用至少两种不同方法分别计算油井初始最小负压，后对计算出的最小负压进行修正，利用w.t.bell射孔负压经验准则对最终最小负压进行优选，得到最优解堵最小负压。本实施例中采用conoco算法和behrmann算法两种方式进行计算，具体如下：

①conoco算法计算初始最小负压，与前述实施例中计算过程相同，不再赘述。

②behrmann算法计算初始最小负压

当近井储层渗透率小于100×10^-3μm²时，

当近井储层渗透率大于100×10^-3μm²时，

其中，为生产层位联通孔隙度，为百分数；dp为油层有效厚度，单位为m；k为油井生产层位的渗透率，单位为md。

③corelab公司的算法计算初始最小负压

其中，e自然常数,是数学中一个常数,约为2.71828；k为油井生产层位的渗透率，单位为md。

然后，分别根据①方法得到其对应的解堵最小负压，根据方法②的到其对应的解堵最小负压，根据方法③的到其对应的解堵最小负压，其具体过程可以参考解堵最小负压计算的实施例中的步骤2)至步骤12)，在此不再赘述。

为了与以上实施例关联，下面以步骤13)开始说明：

13)通过上述步骤得到三个最终最小负压，利用w.t.bell射孔负压经验准则对最终最小负压进行优选：

渗透率＞98.7md时：选定1.378mpa＜最终最小负压＜3.447mpa为最优解堵最小负压；

9.87<渗透率<98.7md时：选定6.89mpa＜最终最小负压＜13.78mpa为最优解堵最小负压；

渗透率<9.8md时：选定最终最小负压>13.28mpa为最优解堵最小负压。

当用多种方法计算的最终最小负压不能满足w.t.beil要求时候，对最终最小负压进行排序，取最小值作为计算的最优解堵最小负压。

14)通过引入油井解堵最大负压δpmax和套管挤毁压力δptub，根据油层相邻泥页岩的声波时差δtas，采用colle声波时差法经验公式进行计算油井解堵最大负压，即：

当δtas≥300μs/m时，采用以下公式计算油井解堵最大负压：

δpmax＝24.132-0.0399δtas；

当δtas＜300μs/m时，采用以下公式确定油井解堵最大负压：

δpmax＝δptub；

其中

dc为套管壁外径，单位为m；b为套管壁厚度，单位为m；f为轴向拉力，单位为kn；fs为套管管体屈服强度，单位为kn；σ为套管钢材屈服强度，单位为mpa。

如果colle声波时差法经验公式计算的解堵最大负压大于套管挤毁压力，则应使油井最大解堵负压为套管挤毁压力的0.8倍，确保施工安全。此时得到最优解堵最大负压：

δpmax＝0.8×δptub；

15)根据计算的油井解堵的最优解堵最小负压和最优解堵最大负压，计算油井解堵最佳负压值，分以下几种情况：

当δpmax＜δpmin时，该井不需要采取负压施工作业。

如果现场需要进行负压施工作业，则用以下方法计算施工负压：

当δpmax≤δpmin时，说明防止储层出砂允许的最大负压值小于破坏堵塞带稳定性所需的最小负压值，因此为安全起见，最优解堵最大负压应使用0.8倍的最大负压值，即：

δpree＝0.8×δpmax。

当δpmax＞δpmin时，要考虑以下两种情况分别计算施工负压：

①油井存在出砂史，油井出砂或含水大于30％，计算公式如下：

δprec＝0.2δpmax+0.8δpmin

②油井未出砂，计算公式如下：

δprec＝0.8δpmax+0.2δpmin

式中δprec为解堵负压值，单位为mpa。

作为其他实施方式，可用多种不同方法，例如三种，分别计算油井最优解堵最小负压，再经修正、筛选结合油井最优解堵最大负压δpmax和套管挤毁压力δptub，计算解堵负压值。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。