致密油水平井自喷合理工作制度的优化

陈叙生

（吉林油田油气工程研究院 吉林松原 138000）

吉林油田目前动用的致密油资源储层原始地层压力系数1.03，储层流体局部高含CO2气，正因为地层致密、自身压力相对较高且含气的特点，应用大液量蓄能体积压裂后，地层压力系数提高至1.36以上，油井自喷期长达400天。因此，针对压后自喷生产开展合理工作制度研究，对于有效利用压裂提高的地层能量，延长自喷生产时间，提高枯竭式开采采收率意义重大。

1 致密油自喷阶段渗透特征

根据吉林油田致密油生产的实践，致密油总体分为三个阶段，即压裂及蓄能阶段、自喷生产阶段、人工举升阶段。其中针对自喷阶段，基于前期致密油水平井分段压裂储层建模研究，流体渗流主要发生在改造区，即裂缝控制区域，主要以缝内线性流和改造区内线性流为主。

在自喷过程中，又可分为排液和自喷生产两个阶段，排液阶段主要是主裂缝内流体的渗流，该阶段流体流速不宜太高，否则会导致支撑剂回流，造成井筒堵塞及管柱、油嘴冲蚀严重等问题。自喷生产阶段则为改造区内的渗流，即压裂提高能量区域内的渗流，该阶段需要研究合理的制度，有效利用能量，延长自喷时间。

2 排液阶段控砂临界流速及制度确定

2.1 理论预测控砂临界流速

压裂后返排油嘴优选一直是困扰现场施工的难题，国内胡景宏等基于支撑剂回流运动模型和启动模型的建立，形成了支撑剂回流理论，主要针对直井单缝条件给出了不同雷诺数范围压裂液返排临界流速的计算方法。

表1 临界流速计算数据表

基于支撑剂回流理论，在致密油水平井中仍具有可借鉴性，应用参数如表1所示，计算单缝裂缝闭合后临界流速为0.041m/s。

基于流速与产量的关系，根据通过孔眼的总面积估算产量：

根据通过裂缝截面有效过流面积估算产量：

针对水平井压裂段数和簇数的不同，根据式（1）计算的临界单位流量为5.3～5.9 m3/h，同样的计算方法根据式（2）计算的临界单位流量为5.1～5.6 m3/h。

2.2 现场实际校核临界流量

通过现场生产后进行井筒冲砂，分析验证冲砂量与单井单位时间产量的关系，冲砂量较多的Ⅲ类井单位产量达到6.6m3/h以上，中间量的Ⅱ类井单位产量5～6.5m3/h， 单位产量5m3/h以下，冲砂量极少。

表2 临界流量计算数据表

现场13口井冲砂数据证实，单位产量5m3/h是该地区目前地层参数及改造规模条件下的临界流量。为保证不超过该流量，采用王才等研究的井口压力和油嘴直径的关系模型计算，得到合理的工作制度为2～3mm。

3 自喷生产阶段合理工作制度优化

3.1 系统试井分析

为确定自喷阶段合理工作制度，根据常规油自喷合理工作制度的确定方法，选取适合测试的油井进行系统试井，根据相关测试数据绘制试井曲线如图1所示。

图1 A188-43井试井曲线

系统试井曲线表明，当油嘴在3～5mm时，随着流压降低，产量上升；当油嘴大于5mm时，流压逐渐降低而产量上升缓慢，这表明地层能量得不到充分发挥，因此，初步判断4～5mm油嘴为合理工作制度。

3.2 流入动态数据拟合

为进一步确认油井合理的自喷生产制度，进行IPR拟合分析，如图2所示，从IPR拟合情况可以看出，改造后的储层产液曲线类似于低渗透储层的特征（改造后储层属低渗范畴），有拐点。从协调点求解曲线可以看出，获得稳定最大产能的工作制度为4mm。

图2 油井IPR拟合及不同制度协调点的求解图

3.3 压降统计分析

为验证致密油水平井生产制度合理性，针对前期压裂投产的40多口井的生产数据，进行了不同的统计分析。首先，以单位压降（1Mpa）为定量，分析获得最高产量的制度，绘制柱状图如图3所示，每1Mpa压降条件下，4mm油嘴产油最高，6mm油嘴产液最高。

图3 不同制度下单位压降时产油及产液柱状图

其次，以单位时间（1天）为定量，分析压降最小的制度，绘制柱状图如图4所示，4～55mm油嘴生产每日压降最低，为0.0221Mpa/d。

图4 不同制度下单位时间压力降落柱状图

最后，以单位产液（1000方产液）为定量，分析压降最小的制度，绘制柱状图如图5所示，4～5mm油嘴生产单位压降最低，为0.43Mpa/1000方。

图5 不同制度下单位产液压力降落柱状图

总之，通过不同的分析方法，表明合理制度范围为4～6mm，综合考虑5mm油嘴是最优的工作制度。

4 现场应用

以致密油水平井自喷合理工作制度优化结果为指导，后续水平井在压裂投产后，合理控制返排油嘴的尺寸，在后期扫桥塞过程中无大量出砂井，控液返排技术应用取得较好效果。同时，通过合理主自喷工作制度的应用，致密油水平井自喷期得到有效延长，如表3所示。

表3 致密油水平井自喷期对比数据表

5 结论

（1）针对吉林油田目前评价动用的致密油资源，基于支撑剂回流理论，单缝裂缝闭合后临界流速为0.041m/s。

（2）针对水平井压裂段数和簇数的不同，支撑剂回流的临界流量为5.1～5.6 m3/h，控制支撑剂回流的合理工作制度为2～3mm。

（3）在主自喷生产阶段，通过系统试井分析、IPR拟合协调点分析、压降分析等方法，确定合理制度范围为4～6mm，综合考虑5mm为最优工作制度。

（4）由于致密油水平井自喷能量来源与常规油不同，能量的持续性较差，改造区地层压力衰竭难以快速有效得到补充，工作制度优化需要根据不同压力阶段进行针对性研究。