第1章油井流入动态与多相流

第一章油井流入动态与井筒多相流动计算★油井流入动态★井筒气液两相流基本概念★井筒多相流动计算方法油气从油藏流入井底和在井筒中的流动是油气开采的两个基本流动过程。油井流入动态和井筒多相流动规律是油井各种举升方式设计和生产动态分析所需要的共同理论基础。2第一节油井流入动态油井流入动态曲线（IPR曲线）：表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。典型的流入动态曲线3反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。作用：为油藏工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据；检查钻井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。物理意义：第一节油井流入动态油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。4一、单相液体流入动态asrrBPPhkqweoowfroo21ln)(2供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：asrrBPPhkqweoowfroo43ln)(2圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：5泄油面积形状与油井的位置系数对于非圆形封闭泄油面积的油井产量公式，可根据泄油面积和油井位置进行校正。Xrrwe6)PP(s21XlnBhak2qwfroooo)PP(s43XlnBhak2qwfroooo一、单相液体流入动态)(wfroPPJq采油(液)指数：单位生产压差下油井产油(液)量，反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。？7对于单相液体流动的直线型IPR，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。对于多相流体体流动的非直线型IPR，采油指数准确的定义为油井IPR曲线斜率的负倒数。注意事项：一、单相液体流入动态8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。92DqCqPPwfrhakSxBCooo2)43(lnworhBD222134103396.1当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流：一、单相液体流入动态紊流速度系数10如果在单相流动条件出现非达西渗滤，也可利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值。DqCqPPwfr由试井资料绘制的～直线的斜率为D，其截距则为C。qPPwfr/q一、单相液体流入动态11二、油气两相渗流时的流入动态通常结合生产资料来绘制IPR曲线（如Vogel方法）或简化处理（如Fetkovich方法）。平面径向流，垂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=f(p)121.Vogel方法(1968)（1）假设条件（7条）：a.圆形封闭、溶解气驱油藏；油井位于中心。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，各点脱气原油流量相同。(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态132max8.02.01rwfrwfooPPPPqq（2）Vogel方程Vogel曲线1.Vogel方法14①计算：maxoqmax28.02.01orwfrwfoqPPPPq③根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。②给定不同流压，计算相应的产量：◆情况一：已知地层压力和一个工作点：（3）利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤2max8.02.01rtestwfrtestwftestooPPPPqq1.Vogel方法15◆情况二：油藏压力未知，已知两个工作点①油藏平均压力和的计算maxoq③根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线②给定不同流压，计算相应的产量211max18.02.01rtestwfrtestwfotestoPPPPqq）（）（）（222max28.02.01rtestwfrtestwfotestoPPPPqq）（）（）（1.Vogel方法16（4）Vogel曲线与数值模拟IPR曲线的对比a.按Vogel方程计算的IPR曲线，最大误差出现在用小生产压差下的测试资料来预测最大产量。一般，误差低于5％。虽然，随着采出程度的增加，到开采末期误差上升到20％，但其绝对值却很小。b.如果用测试点的资料按直线外推时，最大误差可达70～80％，只是在开采末期约30%。C.采出程度N对油井流入动态影响大，而kh/μ、B0、k、S0等参数对其影响不大。图1-4不同方法计算的油井IPR曲线1-用测试点按直线外推；2-计算机计算的；3-用Vogel方程计算的17dpBks43rrlnkh2qrwfPPooroweo2.费特柯维奇方法溶解气驱油藏：rwfPPweocpdps43rrlnkh2q2wf2rwePP2cs43rrlnkh2假设与压力成直线关系，则：ooroBkpcpBkoororpooror)BK(P1c18rpooroweoP21BKs43rrlnkh2Jr令：当时：0wfP2PBKs43rrlnkh2qrPoorowemaxor所以：2max1rwfooPPqq)(22wfroPPJ2.费特柯维奇方法193.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。20完善井和非完善井周围的压力分布示意图（条件：同产量）21完善井:weoowfeoorrlnB)PP(hk2q非完善井:wssseooowfeorrlnk1rrlnk1B)PP(h2q令：wssorrkksln1shkBqPoooosk2非完善井附加压力降:wssooooowfwfskrrkkhkBqPPPln12则：表皮系数3.非完善井Vogel方程的修正22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油层受污染的不完善井，0s1FE完善井,0s1FE增产措施后的超完善井，wfrskwfrwfrwfrpppppppppFE'3.非完善井Vogel方程的修正23Standing无因次IPR曲线（1）Standing方法(FE=0.5～1.5)3.非完善井Vogel方程的修正24Standing方法计算不完善井IPR曲线的步骤：2)1max(8.02.01rwfrwfoFEoPPPPqqFEPPPPwfrrwf)(①计算在FE=1时最大产量21max8.02.01rwfrwfFEooPPPPqq②预测不同流压下的产量③根据计算结果绘制IPR曲线3.非完善井Vogel方程的修正Vogel方程25Harrison无因次IPR曲线(FE1))1(maxFEqqoo图2-7Harrison无因次IPR曲线(FE1))5.2~1(FE（2）Harrison方法3.非完善井Vogel方程的修正IPR曲线的步骤（自学）26(二)斜井和水平井的流入动态2PCPBAqCheng对溶解气驱油藏中斜井和水平井进行了数值模拟，并用回归的方法得到了类似Vogel方程的不同井斜角井的IPR回归方程：式中，A、B、C为取决于井斜角的系数。1.Cheng方法27Bendakhlia等用两种三维三相黑油模拟器研究了多种情况下溶解气驱油藏中水平井的流入动态关系。得到了不同条件下IPR曲线。nrwfrwfooPPvPPvqq2max11Bendakhlia用公式来拟合IPR曲线图版，发现吻合很好。2.Bendakhlia方法(二)斜井和水平井的流入动态28图1-8拟合的IPR曲线与实际曲线的对比_____拟合的IPR曲线,……实际曲线29图1-9参数v、n与采收率系数之间的关系nrwfrwfooPPvPPvqq2max11(二)斜井和水平井的流入动态303.其它水平井产能计算模型Borisov模型：srhLhLrBhkJwehooohh2/ln//4ln/543.0Giger模型：srhLhrLrLBhkJwehehooohh2/ln/2/2/11ln/543.02(二)斜井和水平井的流入动态31Joshi模型：shrhLhLLaaBhkJwooohh2/2/ln/2/2/ln/543.022222Renard&Dupuy模型：srhLhXBhkJwooohh'12/ln/cosh/543.0(二)斜井和水平井的流入动态32dpBKs43rrlnkh2qrwfPPooroweo（1）基本公式当油藏压力高于饱和压力，而井底流动压力低于饱和压力时，油藏中将同时存在单相和两相流动，拟稳态条件下产量的一般表达式为:三、时的流入动态wfbrPPP?33组合型IPR曲线（2）实用计算方法(组合型IPR方法)三、时的流入动态wfbrPPP单相达西渗流Vogel方程34])(8.02.01[2bwfbwfcboPPPPqqq)1(8.18.1brbbcPPqJPq)(brbPPJq流压等于饱和压力时的产量为：])(8.0)(2.01[8.12bwfbwfbbroPPPPPPPqJ①当时，由于油藏中全部为单相液体流动。bwfPP②当后，油藏中出现两相流动。bwfPP)(wfroPPJq流入动态公式为：直线段采油指数三、时的流入动态wfbrPPP35Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。综合IPR曲线的实质:按含水率取纯油IPR曲线和水IPR曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均；当预测产量或流压时是按流压加权平均。油气水三相IPR曲线四、油气水三相IPR曲线36(一)采液指数计算已知一个测试点(、)和饱和压力及油藏压力wftestpttestqbPrP①当时：bwftestPPwftestrttestlPPqJ思考题1：推导时的采液指数计算式。bwftestPP②当时：)(8.1)1(wftestrwbbrwttestlPPfAPPPfqJbwftestwfGPPP③当时：wfGwftestPP0bwrwbwftestwttestlpfpfppfqJ49849828.02.01bwftestbwftestPPPP