油藏天然能量评价新方法

李传亮，朱苏阳

油藏天然能量评价新方法

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）

油气开采是油藏能量驱动的结果。油藏能量评价是油气开采过程中的一项基本工作。传统的油藏能量评价指标为无因次弹性产量比和采出1%地质储量的地层压降，但这2个指标均出现了逻辑反转的评价结果，即油藏越开采能量反而越强。为了科学评价油藏的驱动能量，提出了油藏能量指数法，即油藏压力与井底极限压力的比值。该方法与油井的举升方式密切相关，且能正确评价油藏的能量变化规律，即油藏越开采能量越弱。应用实例表明，能量指数法比传统方法更为简便、实用。

油藏能量；驱动能量；能量指数；压降；举升方式

0 引言

油藏流体从地层流入井筒，是油藏能量驱动的结果。油藏能量可以是天然能量，也可以是人工注入的能量［1-7］。本文主要研究的是油藏的天然能量问题。若油藏能量较强，则流动容易；若油藏能量较弱，则流动困难。因此，油藏能量评价是油气开采过程中的一项基本工作［8］。

传统的油藏能量评价，通常采用无因次弹性产量比和采出1%地质储量的地层压降2个指标［8-9］。这2种评价方法均较为复杂，且存在逻辑反转的现象，没有反映出油藏能量的本质规律。为了克服传统评价方法的不足，笔者提出油藏能量评价的新方法——能量指数法。该方法不仅方便实用，而且能够评价油藏能量的真实状态。

1 无因次弹性产量比

水压驱动油藏的物质平衡方程［6］为

式（1）～（2）中：Np为油藏累计产油量，m3；N为油藏地质储量，m3；Boi为原始地层条件下的原油体积系数，dless；Bo为目前条件下的地层原油体积系数，dless；ceff为油藏有效压缩系数，MPa-1；W为油藏存水量，m3；Δp为油藏压降，MPa；pi为油藏原始地层压力，MPa；p为油藏目前地层压力，MPa。

在天然能量的驱动下，油藏存水量的计算公式［10-11］为

式中：We为油藏累计水侵量，m3；Wp为油藏累计产水量，m3；Bw为地层水的体积系数，dless。

若没有水侵，由式（1）可得出弹性驱动油藏的物质平衡方程，即

由式（4）可得出弹性驱动的油藏产油量为

式中：Npe为靠弹性驱动的油藏产油量，m3。

由式（1）可得出水压驱动的油藏产油量为

由式（5）和式（6）可得出无因次弹性产量比为越开采能量反而越强。

式中：Npr为无因次弹性产量比，dless。

由式（7）可以看出，Npr随油藏存水量的增大而增大。投产初期油藏还没有发生水侵，油藏的存水量为0，此时Npr=1，油藏为弹性驱动。随着开发的不断进行，水侵量不断增多，存水量也不断增大，Npr的数值也不断增大。当Npr>30时，油藏的能量较强；当Npr<10时，油藏能量较弱；当Npr=10～30时，油藏能量中等［8-9］。

根据式（7）可以得出：按照无因次弹性产量比指标进行评价，油藏的能量是不断增加的，即油藏

这显然是一个逻辑反转的评价结果，而实际上油藏的能量是不断衰竭的。

根据式（7）还可以得出：稠油油藏的能量评价结果偏强，因为油藏的压缩系数较小，而气藏的能量评价结果偏弱，因为气藏的压缩系数较高。实际情况却恰恰相反，稠油油藏的能量较弱，而气藏的能量却较强。

之所以出现这种逻辑反转的评价结果，是因为式（7）计算的是油藏开采过程中的能量消耗指标，而不是油藏能量的评价指标。油藏开采过程中能量的消耗越来越多，但油藏的能量却越来越少。

2 采出1%地质储量的地层压降

油藏的采出程度为累计产油量与地质储量的比值，即

式中：Ro为油藏采出程度，%。

采出1%地质储量的地层压降［8-9］为

式中：Dpr为采出1%地质储量的地层压降，MPa。

将式（1）代入式（9），可得到

由式（10）可以看出，Dpr随油藏存水量的增大而减小。投产初期油藏还没有发生水侵，油藏的存水量为0，此时Dpr最高，为油藏有效压缩系数的倒数。随着开发的不断进行，水侵量不断增多，存水量也不断增大，Dpr的值则不断减小。当Dpr<0.2 MPa时，油藏的能量较强；当Dpr>0.8 MPa时，油藏能量较弱；当Dpr=0.2～0.8 MPa时，油藏能量中等［8-9］。

根据式（10）可以得出，按照采出1%地质储量的地层压降指标进行评价，油藏的能量是不断增加的，即油藏越开采能量反而越强。与采用无因次弹性产量比指标的评价结果一样，这显然也是一个逻辑反转的评价结果，其原因也是把能量的消耗指标当成了油藏的能量评价指标。

3 油藏能量指数

所谓油藏能量的强弱，是指油藏流体流入井筒的难易程度。流动越容易，说明油藏能量越强；反之，则越弱。

油藏能量的强弱，首先取决于油藏压力的高低。油藏压力越高，流动则越容易，油藏的能量则越强；反之，则越弱。

油藏能量的强弱，还取决于油井的举升条件，即井底压力的高低。井底压力越高，流动则越困难，油藏的能量则越弱；反之，则越强。

因此，油藏能量的强弱不是绝对的，而是相对的，是油藏压力高于井底压力的程度。若油藏压力与井底压力相等，则油藏没有任何能量可言。

由于井底压力随工作制度和举升方式而变化，为了便于研究，选取每种举升方式下油井停止生产时的井底极限压力作为对比的基础压力。例如自喷生产时取停喷流压，机抽生产时取停抽流压等。

将地层压力与井底极限压力的比值定义为油藏的能量指数，即

式中：Ie为油藏能量指数，dless；pwfs为井底极限压力，MPa。

由式（11）可以看出，油藏的能量指数随地层压力的变化而变化。油藏刚投入生产时，油藏的地层压力最高，能量指数也最高。随着开采过程的不断进行，油藏的地层压力不断下降，能量指数也不断减小。当地层压力接近井底极限压力时，油井停止生产，油藏的能量指数降为最小值1。能量指数的变化规律，客观地反映了油藏能量的本质特性，而传统指标则扭曲了油藏能量的本质特性。

为了便于对比和分析，能量指数可以分级为：当Ie<1.1时，油藏能量较弱，油井勉强可以生产；当Ie> 1.3时，油藏能量较强，油井生产能力旺盛；当Ie= 1.1～1.3时，油藏能量中等，油井可以正常生产。

能量指数法不仅适合于油藏，也适合于气藏；不仅可以评价天然能量，也可以评价人工注入的能量。

4 应用实例

某油藏的地质储量约为4 000×104m3，有效压缩系数为15×10-4MPa-1，油藏采用天然能量开采，油井自喷生产的停喷流压约为33 MPa，机抽生产的停抽流压约为25 MPa。油藏的生产数据及由其计算出的油藏能量评价参数如表1所列。

根据表1数据绘制的无因次弹性产量比曲线如图1所示。从图1可看出，油藏刚投产时的能量较弱，生产大约4 a之后能量转为中等，生产9 a之后能量变强。评价结果出现了油藏越开采能量反而越强的逻辑反转现象。

表1 油藏生产数据及能量评价参数表Table 1Production data and energy evaluation parameters of reservoir

图1 油藏无因次弹性产量比曲线Fig.1Curve of dimensionless elastic production ratio of reservoir

根据表1数据绘制的采出1%地质储量的地层压降曲线如图2所示。从图2可看出，油藏刚投产时的能量较弱，生产大约3.5 a之后能量转为中等，生产10 a之后能量变强。评价结果也出现了油藏越开采能量反而越强的逻辑反转现象。

根据表1数据绘制的自喷生产的油藏能量指数曲线如图3所示。从图3可看出，油藏刚投产时的能量较强，生产大约3.5 a之后能量转为中等，然后一直稳定在中等水平。评价结果出现了油藏越开采能量越弱的正常现象。

图2 油藏采出1%地质储量的地层压降曲线Fig.2Curve of pressure drop per recoveryof reservoir reserve

图3 油藏能量指数曲线（自喷）Fig.3Curve of reservoir energy index（natural flowing）

若采用机抽生产，则能量指数曲线如图4所示。从图4可看出，油藏的能量一直都很强，这是井底压力较低导致油井生产能量旺盛的结果。

图4 油藏能量指数曲线（机抽）Fig.4Curve of reservoir energy index（pumping）

对比图3和图4可得出，油藏的能量强弱与油井的举升方式密切相关。若井底压力较高，则油藏的能量相对较弱，油藏能量的驱动较困难；若井底压力较低，则油藏的能量相对较强，油藏能量的驱动较容易。传统的油藏能量评价方法与举升方式无关，显然不合理。

5 结论

（1）油藏天然能量的传统评价指标为无因次弹性产量比和采出1%地质储量的地层压降，这2个指标存在逻辑反转现象，即油藏越开采能量反而越强，因此，无法用来正确评价油藏的能量状态。

（2）油藏能量指数法采用油藏压力与井底极限压力的比值来评价油藏能量的强弱。该方法简单实用，而且评价结果反映了油藏能量的本质规律，即油藏越开采能量越弱。

（3）传统的油藏评价方法与油井的举升方式无关，而油藏能量指数法与油井的举升方式密切相关，反映了油藏的实际生产情况。

（4）油藏能量指数法不仅可以评价油藏的天然能量，也可以评价气藏的天然能量；不仅可以评价天然能量，也可以评价人工注入的能量。

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（本文编辑：王会玲）

A new evaluation method of reservoir energy

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

Oil and gas production from reservoirs is the result of drive of reservoir energy.Reservoir energy evaluation is a routine job during exploitation of reservoirs.Conventional evaluation parameters of reservoir energy are the dimensionless elastic production ratio and the pressure drop per recovery of reservoir reserve.However,the two evaluation parameters both give out logically inverse results,i.e.the reservoir energy is increasing with the depletion of reservoirs.In order to evaluate reservoir energy scientifically,this paper proposed energy index method,which is the ratio of reservoir pressure to limit bottom pressure of production wells.The new method is closely related to the lift style of wells,and can properly evaluate the reservoir energy status with the reservoir energy decreasing while depletion.The application result shows that the energy index is easier and more practical to use than the conventional method.

reservoir energy；drive energy；energyindex；pressure drop；lift style

TE32+3

：A

1673-8926（2014）05-0001-04

2014-03-03；

2014-05-21

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，主要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。