自喷井生产管理与分析（PPT33页)

采油工程1自喷井生产管理与分析自喷井生产的四个基本流动过程地面水平或倾斜管流地层渗流井筒多相管流嘴流—生产流体通过油嘴(节流器)的流动采油工程2（一）自喷井节点分析20世纪80年代以来，为进行油井生产系统设计及生产动态预测，广泛使用了节点系统分析的方法节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。采油工程3节点系统分析法节点系统分析对象：整个油井生产系统节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展协调条件质量守恒能量(压力)守恒热量守恒自喷井生产系统组成：油藏渗流子系统井筒流动子系统油嘴(节流器)流动子系统地面管流子系统采油工程4节点系统分析法节点（node）：油气井生产过程中的某个位置。普通节点：两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有关的压降。解节点（solutionnode）：系统中间的某个节点，将系统分为流入和流出两部分。采油工程5节点划分依据：流体的流动规律自喷井生产系统节点位置①—分离器②—地面油嘴③—井口④—安全阀（海上油井）⑤—节流器（海上油井）⑥—井底流压Pwf⑦—井底油层面上的压力Pwfs⑧—平均地层压力Pr⑨—集气管网⑩—油罐采油工程6节点系统分析法需要解决的问题：预测在某些节点压力确定条件下油井的产量以及其它节点的压力。通常节点1分离器压力psep、节点8油藏平均压力pr为定值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点1或节点8开始。求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题求解点：为使问题获得解决的节点采油工程7节点系统分析思路：①以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游的压力，并求得节点压差，绘制压差－流量曲线。②根据描述节点设备(油嘴、安全阀等)的流量—压差相关式，求得设备工作曲线。③两条压差－流量曲线的交点为问题的解，即节点设备产生的压差及相应的油井产量。0510152025010203040506070产量压力节点流入曲线节点流出曲线协调点采油工程81.地层与油管流动的协调协调条件：地层产量=油管排量井底流压=油管排出地层产量所需的管鞋压力分析目标不同地层和井筒条件下流压-产量的关系pwfqo分析方法：根据条件，应用图解法确定协调点。采油工程91)井底为求解点已知油压，求解井底流压。12CoqwfPCqwfCP绘制IPR曲线12绘制井筒油管工作曲线tPoq一组多相流计算方法wfoPq3C点为协调点，对应的产量及井底流压为系统协调生产时可获得的油井产量及相应的井底流压。节点（井底）流入曲线:IPR曲线节点（井底）流出曲线:由井口油压所计算的井底流压与产量的关系曲线。交点：该系统在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。采油工程10已知井底流压，求解井口油压。2)井口为求解点绘制IPR曲线12绘制井筒油管工作曲线3得出不同产量下的井口油压，用于预测油井能否自喷。oq一组多相流计算方法toPqwfPIPR曲线12CoqwfPCqtCPwfCPIPR曲线节点（井口）流入曲线：油压与产量的关系曲线曲线2的形状：油管的上下压差（Pwf-Pt）并不总是随着产量的增加而加大。产量低时，管内流速低，滑脱损失大；产量高时，摩擦损失大，这两种因素均可造成管内压力损耗大。采油工程11２.地层－油管－地面流动的协调1)井底为求解点地层中的流动；从油管入口到分离器的管流。简单管流系统生产系统从井底分成两部分：设定一组流量，分别从井底和分离器开始，求井底流压与流量的关系曲线。已知分离器Psep和地层Pr。采油工程121)井底为求解点绘制IPR曲线（流入曲线）12绘制地面管线－油管流动工作曲线（流出曲线）3C点为协调点。12CoqwfPqwfPrPtP多相流计算方法wfoPqsepP多相流计算方法一组oq一组oqwfP渗流方程wfoPqoq交点：在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。节点（井底）流出曲线：以分离器压力为起点通过水平或倾斜管流计算得井口油压，再通过井筒多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线。采油工程13选取井底为求解点的目的①预测油藏压力降低后的未来油井产量②研究油井由于污染或采取增产措施对油井产量的影响预测未来产量油井流动效率改变的影响采油工程142)井口为求解点整个生产系统以井口为界分为油管和油藏部分以及地面管线和分离器部分地面管线和分离器部分油管和油藏部分已知分离器Psep和地层Pr。采油工程152)井口为求解点求解点在井口的解流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。交点：产量及井口压力。流出曲线：以分离器压力为起点计算地面管流动态曲线。采油工程16求解点选在井口的目的：研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择油管及出油管线的直径。不同直径的油管和出油管线的井口解采油工程17３)以分离器为求解点已知地层压力Pr以油藏为起点，分离器为终点，只有流入部分。wfPIPR曲线tPrP多相垂直管流地面管流sepP1绘制分离器压力与产量关系曲线21CoqsepPq2sepP1sepP4sepP3sepP研究分离器压力油井生产的影响根据配产选择分离器压力交点：给定分离器压力下的产量采油工程184)以油藏为求解点已知分离器压力Psep以油藏为起点，分离器为终点，只有流出部分。wfPIPR曲线tPrP多相垂直管流地面管流sepP1绘制平均地层压力与产量关系曲线2分析平均地层压力对产量的影响1oqsepP1q2sepP1sepP3sepP2q3q采油工程19３.地层-油管-油嘴流动的协调嘴流规律（ChokeFlow）PtPbd临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。油、气混合物到达井口时，在油嘴前的油压和油嘴后的回压作用下通过油嘴。由于此处气体膨胀，混合物体积流量很大，油嘴直径又很小，混合物流经油嘴时流速极高，可能达到临界流动。采油工程20临界流动临界流动的特点：油气混合物在油嘴中的流动近似于单相气体的流动。临界状态下的流量不受嘴后压力(回压)变化的影响，只与嘴前的压力、嘴径和气油比有关。528.01PPc空气流过喷管的临界压力比为：546.01PPc天然气流过喷管的临界压力比为：QP2/P11(P2/P1)c临界流亚临界流质量流量与压力比的关系采油工程21产量与油嘴大小、油压的关系油嘴的作用：①调节产量大小。当油嘴直径和气油比一定时，产量和井口油压成线性关系。②下游压力变化不会引起产量波动。只有满足油嘴的临界流动，油井生产系统才能稳定生产，即油井产量不随井口回压而变化。油嘴、油压与产量的关系曲线d1d2d3d1d2d3ptq5.05.0214wtfpRdq对于含水井：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：tnmpcRdqtpRdq5.024根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：采油工程22有油嘴系统以油嘴为求解点的节点分析方法的步骤绘制临界流动下油嘴特性曲线交点C为该油嘴下的产量与油压自喷井三个流动过程关系地层内压力降油管内压力降12CoqwfPqtPwfP3rP123绘制IPR曲线，绘制井筒油管工作曲线wfqPtPqwfqP、多相流计算方法满足油嘴临界流动４采油工程23（二）节点分析在设计及预测中的应用1.不同油嘴下的产量预测与油嘴选择绘出满足油嘴临界流动的油管工作曲线；绘制油嘴特性曲线；依据配产要求、地层条件、可选择的油嘴尺寸。112oqwfP1q3rP1d2d3d2q3q绘制IPR曲线；234得到不同油嘴下的产量。或确定产量要求的油嘴直径。采油工程24（二）节点分析在设计及预测中的应用2.油管直径的选择低产时，流速低，滑脱损失大；高产时，流速高，摩擦损失大；一定压力、产量下存在最佳油管直径。油压较低，大直径油管产量较高；油压较高，小直径油管产量较高；12oqwfP1qrP2q3q1221231tP2tP油管直径对产量的影响1绘制IPR曲线；2绘制不同直径下的油管工作曲线；结论：原因：采油工程25（二）节点分析在设计及预测中的应用3.预测油藏压力变化对产量的影响随着油田开发进行，地层压力会逐渐降低；油嘴直径不变时，地层压力导致产量降低；要保持原来的产量，就必须换用较大的油嘴直径。油藏压力下降对产量的影响12oqwfP1q2rP2q31d2d21dd1rP采油工程26（二）节点分析在设计及预测中的应用4.停喷压力预测地层压力Pr连续下降，井底流压不断减小；油管曲线向横轴方向移动，若要求油压大于一定值生产，沿油压值点做水平线，若水平线与油管曲线不相交，则表明油井不能自喷生产。12oqwfPrPtP采油工程27小结(1)自喷井生产系统一般包括四个基本流动过程，每一过程遵循各自的流动规律。(2)自喷井生产系统设计与分析采用节点系统分析方法，求解点的选择取决于需要解决的问题。(3)为了保证自喷井生产的稳定性，对有油嘴系统的设计要求嘴流达到临界流动条件。(4)自喷井生产系统设计的内容主要包括产量的预测、油嘴的选择、生产管柱的选择、出油管线的选择、停喷条件的预测等。采油工程28三、自喷井的生产分析油井生产分析的主要内容包括：油井工作制度是否合理，合理的工作制度应能使产量、压力、油气比、含水、含砂量等平稳，充分发挥各层的作用；分析产量、压力、采油指数、含水、含砂等的变化及其原因；油井井筒及地面流程、设备的技术状况；对于注水开发的油田，分析油井是否见到注水效果，见水与生产压差、采出地下体积、累积注水量、注采比的关系；修井等增产措施后的效果分析。采油工程29（一）井筒分析1、压力间的关系：Pf=Pt+△Pf+10-6ρgLPf=Pc+Pg+10-6ρgHPt+△Pf+10-6ρgL=Pc+10-6ρgH油井正常生产时，各压力之间的关系为：PrPfPcPtPB，PB为油嘴后的压力（井口回压）。采油工程30（一）井筒分析2、生产分析1）油压的变化油压降低的原因有：油管结蜡、原油脱气、含水增多，增加了井筒中的流动阻力或加大了液柱的重力，换大油嘴（或油嘴被刺大）也会使油压减小；油压增加的原因有：换小油嘴（或油嘴被堵）、地面流程中出现故障引起回压变化。例如，地面管线结蜡，油流不畅，都会使油压增加，影响油井生产。在生产管理中，应尽可能在油压两倍于回压下工作。采油工程31（一）井筒分析2）套压的变化油嘴换小（或被堵）使油压上升，也导致井底流压升高，因此套压也随之升高；如井底发生堵塞，环形空间中由于砂桥、稠油、结蜡的堵塞，都会使套压下降。3）油井产量、气油比等参数的突然变化当流压高于饱和压力时，每生产1t油所产出的天然气量，应保持在溶解气油比的数值上，当井底流压低于饱和压力时，气油比将上升，井筒和井底发生堵塞时，产量会下降，气油比会升高。采油工程32（二）油层分析主要分析油层内能量供耗平衡中压力变化对自喷井生产的影响；注入与采出的平衡情况；多油层非均质对油井生产的影响；油层生产能力的变化，见水前后有关参数变化等。采油工程33（三）油井综合分析的方法分析时一般按以下步骤进行：1、掌握油层、油井的情况2、掌握油井生产情况3、进行油井综合分析4、制定措施