经过20多年的高速高效开发,孤东油田已经整体进入特高含水开发阶段,油田开发成本居高不下,老油田低效井增加,加密调整井开发效果变差,新区产能建设区块的稳产状况等因素成为影响油田开发经济效益的关键环节。应用盈亏平衡原理,针对 孤东油田产量构成中的存在部分低效甚至不经济产量的状况,合理界定了单井经济极限含水,以期对油田产量结构的合理调整,降低原油单位成本依据,对孤东油田各项措施进行了经济产量的评价和界定。同时,将经济产量与油藏工程学的合理井网密度计算公式有机结合在一起,计算了油田合理经济井网密度,并对老油田打加密井进行了可行性经济效益评价。
1、经济效益评价的盈亏平衡原理
进行盈亏平衡分析,必须将总成本费用分为固定成本和可变成本,这是线性盈亏平衡分析的基础,则有:
总成本费用为: (1)
总销售收入为: (2)
式中: ——年总成本费用; ——年总固定成本; ——年总可变成本; ——单位产品可变成本; ——扣除税金后的销售收入; ——年总产量; ——单位产品价格; ——销售税金。
当 时,盈亏平衡,即: (3)
2、孤东油田特高含水期经济产量分析评价
油田的产量构成一般由三大部分构成:一是自然老井产油,就是扣除其它增产措施和新井所生产的产油量;二是老井措施产油,就是通过一系列的油层改造措施所增加的产油量,具体包括补孔、酸化、堵水、卡封、防砂、大泵以及其它等等;三是新井产油,就是投入的更新完善井所获得的产油量。
⑴老井自然产油量经济分析
老井指评价前一年所有生产井,老井自然产油指让这些老井自然递减(只进行一些油水井维护措施,不进行增加产量的措施)时所生产的产量。衡量老井自然产油的经济标准,国内外通常采用的指标为经济极限含水。所谓经济极限含水,是指当油田(油井)开发到一定阶段在一定油价条件下,其含水达到某一数值时,投入和产出相抵,含水继续上升,就没有利润了,此时油田(油井)的含水即为经济极限含水。
根据盈亏平衡原理,建立油田投入产出盈亏平衡分析模型,以单井为计算单位,可得:
( 4)
式中: ——原油单位成本(元/吨); ——单井固定成本(万元); ——单井可变成本(万元); ——经济含水率(%);350——单井年平均生产天数(天); ——单井日产液量(吨/日); ——吨油价( 元 /吨)。
由上式推导出: (5)
当时, 即为经济极限含水。
对孤东油田1995-1998年单井可变成本与日产液量的关系进行分析(表1),可以看出:随单井日产液量的逐步提高,单井可变成本呈缓慢上升的趋势,经回归公式如下:
(6)
固定成本费用 不随油井产液量的变化而变化,统计1995-1998年单井固定成本投入分别为:27.94万元/井,24.11万元/井,18.16万元/井,14.24万元/井,取98年值为14.24万元/井。将上述各项代入基本公式,得:
(7)
按式7就可计算孤东某老井单井液量40-140吨之间,不同含水下的原油成本,见表2。
由表看出:相同含水条件下,产液量越高,单位成本就低;相同液量条件下,含水越高,则单位成本越高,当含水达到80%以后,采油成本明显上升,含水90%以后,采油成本急剧上升,含水97%时的采油成本 是 90%含水时的3-4倍。
由上式进一步推导出: (8)
当油价和原油单位成本相等时的油井含水即是不同液量时的经济极限含水,即 时,含水为单井经济极限含水。
表示为: (9)
运用式9,可计算孤东油田不同油价、液量时的单井经济极限含水。取油价分别为646元/吨(1998年下半年平均国际原油到岸价),800元/吨、932元/吨、1200元/吨(1999年平均国际原油到岸价),计算确定日产液量在40-140之间的经济极限含水。见表 3 。
从表看出:如按1998年下半年国际原油到岸价646元/吨计算,日产液量40吨时,经济极限含水为97.09%,日产液量100吨时,经济极限含水为97.27%,日产液量大于100吨时,经济极限含水为97.29%--97.31之间。如按集团公司内部加权价932元/吨计算。日产液量40吨时,经济极限含水为97.98%,日产液量100吨时,经济极限含水为98.11%,日产液量大于100吨时,经济极限含水为98.12%--98.13之间。将经济极限含水转换为产量,得到不同油价、液量下经济极限产量,计算结果见表4。
通过以上不同计算,按1998年下半年平均国际原油到岸价衡量,孤东采油厂有290口井达到或超过经济极限含水,占总井数的20.6%;如按集团公司内部加权价衡量,有127口井达到或超过经济极限含水,占总井数的9.2%,产量占采油厂的0.77%,每年消耗成本占采油厂总成本的8.4%。为了实现以后采油厂成本不超目标,必须对这部分井进行产量优化调整。
⑵老井主要增产措施经济产量分析
孤东油田主要增产措施包括补孔、化堵、卡封、防砂、大泵以及其它措施等等,孤东采油厂增产措施投入效益逐年变差,影响了油田开发效益的进一步提高。见表5。
由油田历年油井措施效果分析表明:1995-1998年措施增油量逐年减少;但井次年增油量逐年下降;措施总投入逐年增加,占油田年度总成本的比例增大;吨油成本中措施费用大幅度上升。因此,对每一口措施井,除做好优化地质选井、优化施工设计、确保施工质量、加强后期生产管理外,还要运用经济评价原理,建立油田增产措施经济模式,对各项实施措施进行比选,增加有效高投入,减少无效低投入,提高油田开发经济效益。
按盈亏平衡原理,油田增产措施经济模式数学表达式为:
(10)
式中: ——利润(元); ——原油销售价格(元/吨); ——措施投入费用(元); ——吨油开采成本费用(元/吨); ——措施增油量(吨); ——资产收益率(%)。
将1998年各项措施增油量与计算经济极限增产油量对比,评价1998年各项措施投入效益,见表6- 表 8。由表看出:当t=0时, 元/吨时,1998年各类措施投入都是有效益的,效益大小顺序为:大泵、补孔、酸化、卡封、化堵、防砂;当t=22.23时,只有元/吨时,各类措施投入才有效益。如按中石化内部加权价932元/吨及目前国际油价价位衡量,油田应加大措施力度,生产出更多的原油,创造更多开发经济效益。
⑶加密新井经济产量分析
1)经济合理井网密度确定
经济合理井网密度,是指在某一原油价格下最大的经济井网密度,加密后所增加的累积产油量称为经济合理产量。由孤东油田采收率与井网密度关系曲线(见图 1 )看出:随着井网密度的升高,采收率逐渐增大,但当井网密度增加到一定程度后,采收率增加程度逐渐变缓,从经济上来说,为了获得较高的采收率,也不可能无限地加密井网,井网密度存在着一个经济极限。
胜利油田地质科学研究院通过统计国内外一百个已开发油田的资料,结合油田实际,确定了最终采收率与井网密度的经验公式为:
(11 )
式 11 中: ——最终采收率(%); ——有效渗透率,; ——地下原油粘度,(mPa.s); ——井网密度,;式中指数项表示波及体积,指数项前的式子表示驱油效率。
令井网密度由n增加到n+1,等于合理井网密度,并令 等于经济合理产量q,则上式变为:
(12 )
由孤东油田实际 ,单位面积储量值 (万吨/Km 2 )各油田已知,则式 12 为:
(13 )
式 13 即为孤东油田合理井网密度计算公式。计算时,根据油田实际的 值,做出 关系曲线,再根据给定的经济合理产量,由曲线查出合理井网密度。
2) 单井经济合理产量确定
老油田新井与老井主要区别是折旧,新井的折旧在总成本中占有较大的比例。据统计,孤东油田生产井年基本折旧为25万元。 其它费用与老井一样,则由老井自然产油原油成本计算公式,得新井原油成本计算公式:
运用式 14 ,在确定油价下,可得新加密油井经济极限含水,见表9。
新井液量取油田平均水平100吨/日计算,在确定油价下,运用上式,可计算经济极限含水及折旧期内经济合理产量,并得到孤东油田主要开发单元不同油价下经济合理井网密度见表10和表11。
由表11看出:油价在600元/吨、700元/吨、800元/吨、900元/吨、1000元/吨时,目前井网密度达到或超过合理井网密度,油井数分别超过319口、232口、152口、81口、10口。只有油价在1100元/吨以上时,才可以打少量井。同时,随着油价的上升,井网密度将增加。