油气流入动态资料

第1页第二章自喷采油与气举采油概述采油的基本任务就是在经济条件许可的情况下，最大限度地把原油从地层中采到地面上来。采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面上所采用的方法。常规的采油方法：•自喷采油法•深井泵采油法•气举采油法第一节油井自喷采油原理第2页•依靠油层自身的能量将原油举升到地面的方法。借助外界补充的能量，将油采到地面的方法。两大类自喷采油法：如果油层具有的能量足以把油从油层驱至井底，并从井底把油举出井口，这种依靠油层自然能量采油的方法称为自喷采油法，这种井称为自喷井。动力来源于油层压力。是最经济、最简单的采油方法，可以节省大量的动力设备和维修管理费用。第3页根据油井生产过程中，油气的流动主要有四个流动阶段：•油层到井底的流动—油层中的渗流；•从井底到井口的流动—井筒中的流动(井筒多相管流)；•原油到井口后，通过油嘴的流动——嘴流。•从井口到分离器—在地面管线中的水平或倾斜管流。自喷油井的四个基本流动过程第4页（1）四种流动过程同处于一个动力系统中既遵循自身特有的流动规律，又相互联系，又相互制约关系；联系：从各流动过程的压力概念及实质讲。制约：一点的压力变化，会引起各处的压力变化。例：从油层流到井底的剩余压力称为井底压力(或井底流动压力，简称流压)。把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称油压）。提问：如何改变自喷井的工作制度？什么叫生产压差？如何改变它？第5页（2）四种流动过程的能量供给与消耗压力的损失：是指某一流动过程中，克服其中沿程阻力损失，而使其压力下降值。•总压降：流体从油层流至分离器总压力损失。•①地层渗流：•单相流动：多相渗流：•压力的损失：占总压降的10％～15％。•动力：油层压力（或气体的膨胀能）；•阻力：渗流阻力；第6页•提问：为何在油井生产管理中尽量控制井底压力实现在油层中为单相流动？•②油井垂直管流：•单相流动：当井口油压高于饱和压力时（很少）；•多相渗流：当井口油压低于饱和压力时。•压力损失占总压降的30％～80％。•动力：井底流压和气体的膨胀能。阻力：（含重力损失、摩擦损失和滑脱损失）第7页•③嘴流：•油气通过油嘴节流后的压力损失一般占总压力损失的5％～30％；•动力：井口油压；阻力：节流损失；•④出油管线流动：•压力损失一般占总压力损失的5％～10％；•动力：井口回压（下游压力对上游压力的反作用力）；（能量来源于井口回压和气体的膨胀能。）•阻力：沿程阻力损失；（主要是摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失）第8页•分析四种流动过程的能量损失发现了什么？•引入：采油工作者最关心什么？•利用最少的投资，获得最大的油气产量。•油井产量的大小与哪些因素有关呢？能否利用相对简单方法就能分析其影响产量的因素，并制定出切实可行方法，达到预期的目的呢？•其中油井产量与井底流动压力的关系即油井流入动态，是进行油井设计和动态分析的基础。第9页油井流入动态：是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油能力的大小。流入动态曲线：表示产量与流压关系的曲线(InflowPerformanceRelationship)；简称IPR曲线。典型的油井流入动态曲线•IPR曲线的基本形状与油藏驱动类型有关。•它既是确定油井工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。一、单相液体的流入动态pwfq第10页（有些书中也称指示曲线(IndexCurve)，即油井产量与生产压差的关系曲线，因一定时间内油层压力可看作稳定不变，生产压差的变化即井底流压的变化。对单井来说，IPR曲线表示了油层的工作特性，因此，它既是确定油井合理工作制度的依据，也是分析油井动态的基础。）第11页典型的油井流入动态曲线如图2-8所示。A为纯水的情况；C为溶解气驱的情况；B为混合情况（即直线和曲线的组合）图1－2典型的油井流入动态曲线第12页•思路：（重点讲思路和具体应用）•1、对单相流产量公式进行分析，其油层物性及流体性质基本不随压力变化，该公式可以简化成，产量只随井底流压变化关系。•2、在单相流条件下，两者关系曲线为一直线。•3、有了采油指数就可以在油井进行系统分析时利用（1-2）和（1-3）式来预测不同流压下的产量•及油藏参数。)(wfr0ppJqo)(ln543.0)(sbXBhkppqJooowfroo)(ln543.0)(sbXBhkppqJooowfroo分析油井的流入动态规律（油井产量随哪些参数变化的规律）第13页•1．单相流体的流入动态•井底流压高于原油在地层条件下的饱和压力时，油藏中流体的流动为单相流动。根据达西定律，圆形地层中心一口井的产量公式为：•式中参数见P4(P13)•其中主要涉及到有地层物性参数、流体参数、油井完善程度等，人们希望用比较简洁方式确定产量、压力等资料，可用以下公式表达。)(ln)(543.0owfr0sbXBpphkqoo(1-1)第14页•在单相流动条件下，油层物性及流体性质基本不随压力变化，因此，上述产量公式可写成：••(1-2)其中(1-3)Jo称为采油（采液）指数，即单位生产压力差下油井的产油量（产液量）。•作用：它是一个反映油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。因而可用J的数值来评价和分析油井的生产能力。)(wfr0ppJqo)(ln543.0)(sbXBhkppqJooowfroo第15页a.由油藏参数计算得到；（测试得到参数）b.由试井资料得到（这是一种非常实用的方法）•一般都是用系统试井资料来求得采油指数。只要测得3～5个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的IPR曲线。其曲线的斜率的负倒数便是采油指数•单相流动时的IPR曲线为直线，其斜率的负倒数便是采油指数；在纵坐标（压力坐标）上的截距既为油层压力，外推直线至q=0处就可获得油藏的平均压力。（可用图形演示）采油指数J的获得：第16页单相流动的IPR曲线为直线，其斜率的负倒数便是采油指数；在纵坐标(压力坐标)轴上的截距即为油层压力。pwfq单相流的IPR曲线油层压力pR第17页•有了采油指数就可以在油井进行系统分析时利用（1-2）和（1-3）式来预测不同流压下的产量及油藏参数。对于单相液体流动的直线型IPR曲线，采油指数可定义为产油量与生产压差之比，或者单位生产压差下的油井产油量；也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值，或油井IPR曲线斜率的负倒数。注意事项：第18页图1-1典型的流入动态曲线对于非直线型IPR曲线，由于其斜率不是定值，按上述几种定义所求得的采油指数则不同。所以，对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时，应该说明相应的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算不同流压下的产量。第19页•（3）当油井产量很高时，在井底附近将出现非达西渗流，根据渗流力学中的达西渗流二项式，可得到油井产量和生产压差之间的关系，经过适当变换，也可变成直线关系。第20页•2．油气两相渗流时的流入动态•当地层压力低于原油在地层条件下的饱和压力时，油藏驱动类型为溶解气驱，此时，油藏中流体的流动为气液两相流。•两相流利用公式求解IPR曲线十分繁琐，通常结合生产测试资料来绘制IPR曲线•油气两相渗流时的油井流入动态分析和预测一般采用简便的近似方法来绘制IPR曲线。第21页2、油气两相渗流时的流入动态o、Bo、Kro都是压力的函数。用上述方法绘制IPR曲线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制IPR曲线（Vogel方法）或简化的Fetkovich（费特柯维奇）方法。平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态drdpBhrkqoooo2kkkorodpBKrrkhqewfPPooroweoln2第22页1.Vogel方法(1968)①假设条件：a.圆形封闭油藏，油井位于中心；溶解气驱油藏。b.均质油层，含水饱和度恒定；c.忽略重力影响；d.忽略岩石和水的压缩性；e.油、气组成及平衡不变；f.油、气两相的压力相同；g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油流量相同。第23页2max8.02.01rwfrwfooPPPPqq②Vogel方程Vogel曲线第24页1.假定为理想情况（即完善井、无污染等。）2.生产的早期阶段（对21个油藏计算研究结果，IPR曲线都有类似的形状）•该曲线的特点之一是把坐标改为无因次坐标，这样就排除了一些特殊情况后，普遍适应的曲线。这条曲线可看作是溶解气驱油藏渗流方程通解的近似解。图1－3溶解气驱油藏无因次IPR曲线(Vogel曲线)第25页•图中曲线可用Vogel方程表示：•(1-4)•式中q0max──井底流压降至大气压时的油井最大日产油量，m3/d。其余符号的意义及单位同前。•（该曲线的横坐标为油井产量与最大产能的比值（），纵坐标为井底流压与目前地层平均压力的比（）。rwfpp/max/qqo2rwfrwfmax8.02.01ppppqqoo第26页•Vogel方程的优点：可以在不涉及油藏参数及流体性质资料，只需已知油井产量及相应的井底流压就可以简便地求出油井的IPR曲线。并进行预测不同流压下的油井产量。•实际应用：◆已知地层压力和一个工作点：第27页•例2-1：已知B井油层平均压力＝14.0Mpa，pwf＝11.0MPa时的日产油量q0＝30m3/d，作出该井的IPR曲线。（摘自李p7）•解：第一步：计算qomax69.850.6188.0571.0-130786.0*8.0-14112.0-1308.02.0122swfswfmaxppppqqoo第28页第二步：预测不同流压下的产油量，利用：2swfswfmax8.02.01ppppqqoo当pwf＝14.0MPa时：0)1*8.014142.01(*69.858.02.0122swfswfmaxppppqqoo当pwf＝12.0MP时：20.68)0.857*8.014212.01(*69.852oq第29页pf(Mpa)1412.010.08.06.04.020Qo(m3/d)020.6838.6153.76675.482.185.96计算不同流压下的产油量并将结果列入下表第30页•3)根据上表中的数据绘制IPR曲线，如图所示。•（已知地层压力和一个工作点，绘制IPR曲线，三步法）图1－5某井的IPR曲线第31页（2）非完善井的IPR曲线介绍思路：后人在Vogel的基础上，把理想情况作了修正，在绘制非完善井的IPR曲线时应用理想完善井的井底流压代替实际井的井底流压代入Vogel方程。应用到了非完善井。（有Standing方法、流动效率在0.5～1.5范围和Harrison方法、流动效率在1～2.5范围。）)/()(wfswfsppppFE•FE——流动效率,即理想生产压差与实际生产压差之比，无因次；wfpwfp第32页非完善井Vogel方程的修正油水井的非完善性：◆打开性质不完善；如射孔完成◆打开程度不完善；如未全部钻穿油层◆打开程度和打开性质双重不完善◆油层受到损害◆酸化、压裂等措施改变油井的完善性，从而增加或降低井底附近的压力降，影响油井流入动态关系。第33页完善井和非完善井周围的压力分布示意图第34页完善井:weoowfeoorrlnB)PP(hk2q非完善井:wssseoowfeorrkrrkBPPhqln1ln1)(20令：wssorrkksln1shkBqPoooosk2非完善井附加压力降:wssooooowfwfskrrkkhkBqPPPln12则：第35页油井的流动效率（FE）：油井的理想生产压差与实际生产压差之比。0s1FE油层受污染的或不完善井，0s1FE完善井,0s1FE增产