第1章油井流入动态及多相流动计算2008

第一章油井流入动态与井筒多相流动计算InflowPerformanceRelationship&WellboreMultiphaseFlow★油井流入动态WellInflowPerformance★井筒气液两相流基本概念BasicConceptionofWellboreTwoPhaseFlow★计算气液两相垂直管流的Orkiszewski方法OrkiszewskiCorrelation★计算井筒多相管流的Beggs-Brill方法Beggs-BrillCorrelation主要内容自喷井生产系统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—油罐井筒设备：油管、封隔器、配产器；地面设备：井口装置（又称采油树），内含有油嘴。油井生产过程井口到分离器的流动（PB→Psep）－近似水平管流油气从油藏流到井底（Pr→Pwf）－地层中的渗流四个基本流动过程：通过油嘴的流动（Pt→PB）－嘴流从井底流到井口（Pwf→Pt）－多相管流（泡流、段塞流、环流、雾流）第一节油井流入动态（IPR曲线）wfPoQ油气井流入动态：在一定的油层压力下，流体（油，气，水）产量与相应的井底流压的关系，反映了油藏向该井供油气的能力。达西定律线性流径向流2lnooeoowkhPqrBrPoookAqLIPR曲线表示产量与井底流压关系的曲线(InflowPerformanceRelationshipCurve),称为流入动态曲线，简称IPR曲线。复合型：PwfPbPe，单—两相渗流直线型：PwfPb,单相渗流，牛顿流体（刚性水驱）曲线型：a.非牛顿流体单相驱，b.PwfPb,两相流，溶解气驱，粘弹流体。IPR曲线的影响因素：油藏驱动类型；完井状况；油藏及流体物性。一、单相流体流入动态2()1ln2owfoeoorwkhPqarBsrP⑴供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：2()3ln4owfoeoowrkhPqarsPBr⑵圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：1.符合线性渗流规律时的流入动态（一）单相液体流入动态2()lnowfoeoowekhPqarBsrp变为平均地层压力Xrrwe⑶非圆形封闭地层,油井产量公式可根据泄油面积形状和油井位置进行校正。Xrrwe2()1ln2orwfoookhPPqaBXs2()3ln4orwfoookhPPqaBXs单相流动时，油层物性及流体性质K、μo、Bo、re、rw、S基本不随压力变化:)(wfroPPJq)(wfroPPqJ⑷分析：qo与Pwf的关系？sXBhakJooo43ln2sXBhakJooo21ln2其中成正比，构成一条斜率为采油指数的负倒数的直线。Jm1)(wfroPPqJ单位生产压差下的油井产油(液)量，反映油层物性、流体物性、完井条件及泄油面积等与生产有关的综合指标，m3/(d.Mpa)。⑸采油(液)指数的定义⑹采油指数J的确定：◆根据试井资料绘制asrrBPPhkqweoowfroo21ln)(2)(wfroPPJq◆根据油藏参数计算：改变油井工作制度，当油井稳定生产后，测得一系列产量与流压，绘制IPR曲线，IPR曲线斜率的负倒数即为采油指数。注意问题：对于非直线型IPR曲线，由于斜率不是定值，按不同定义求得的采油指数不同。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。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；通过油井流入动态研究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、固井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。⑺IPR曲线的应用：sXBhakJooo21ln2)(wfroPPqJ例：A井位于正方形泄油面积的中心，,3,2.1,1.0,10424sBrmAow根据系统试井，计算（流动系数）ooRohkPJ,,采油指数pwf11.210.29.79.1q16.135.946.157.9。MPapwf时的产量及8.8⑻例题1）绘制IPR曲线解：pwf11.210.29.79.1q16.135.946.157.9平均地层压力MpamppqqJwfwfooo321122091120602）计算采油指数3）查表得smPammpasmsrrBJhkrrweooowe2394107.0))/((104107.02)43(ln11421.040000571.04）直线外推至q=0,求得.12MpaPR5）Pwf=8.8MPa时Qo=20×(12-8.8)=64m32.符合非线性渗流规律时的流入动态条件：油井产量很高时，在井底附近不再符合线性渗流，呈现高速非线性渗流。2oowfrDqCqPPhakSxBCooo2)43(lnworhBD222134103396.1201.1710906.1k55.061008.1kg胶结地层的紊流速度系数：非胶结地层紊流速度系数：如果试井资料在单相渗流呈现非线性渗流，可绘制与的关系曲线。()RwfppqqDqCqPPwfr由此可以看出，与呈线性关系。绘制的直线的斜率为D，其截距则为C。qPPwfr/qowfrqPPoqDtanC（二）单相气体流入动态1.符合线性渗流规律时的流入动态drdprhkqggr2条件：定压边界、圆形气层中心有一口气井稳定生产时，距井轴r处的流量为：根据气体连续方程和状态方程，将半径r处的流量折算为标准状态下的气井产量qg。ppwscscscggwfdpZprrTpZhTKq2ln引用假(拟)压力的概念:02pppdpZ)(lnwfwscscscggrrTpZhTKqwfwfoppppppdpZpdpZpdpZp222wfreerr因为所以wfe用数值积分法或其它方法求得拟压力后，再求得气井产量。在工程中常近似地用平均压力求μ和Z2)(wfepppdpprrZTpZhTKqewfppwegscscscgg2ln即积分得wegscwfescscggrrZTpppZhTKqln)(22wegscscscgrrZTpZhTKDln令则)(22wfegppDq1)绘制与的关系曲线；)(22wfeppgq应用：2)求出斜率D；3)预测稳定线性渗流条件下的气井流入动态。22()/ewfgDppq)(22wfegppDq2.符合非线性渗流规律时的流入动态(1)二项式方程矿场上将与的关系曲线称为二项式特征曲线。gqp2gq222ggwfrBqAqppggwfrBqAqpp2222ggBqAqpBpBAAqg2422利用上式求得一组不同下的，即可绘出气井的流入动态曲线。wfpgq将==1.03×105Pa时的产量称为气井的绝对无阻流量wfpapAOFqBppBAAwfe2)(4222用途：衡量气井生产能力的大小；进行气井间生产能力的比较；是气井配产的依据。nwfegppCq)(22C——与气层及流体性质有关n——渗流指数，0.5≤＜1。)lg(lglg22wfegppnCqnaeAOFppCq)(22利用试井资料求出C，n值，求得其绝对无阻流量与液体相比，气体具有更大的压缩性，应注意问题：气体的产量均指标准状态下的产量气井的压力均采用绝对压力而非表压力（2）指数式方程二、油气两相渗流时的流入动态TwoPhaseFlowIPR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。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KKKroo•1968年，沃格尔对不同流体性质、油气比、相对渗透率、井距、压裂井、污染井等各种情况下的21个溶解气驱油藏进行了计算。低高1.Vogelmethod(沃格尔方法)除高粘度原油及严重污染的油井外，绘制的与具有相似性，这一参考曲线被称为沃格尔曲线。rwfPP/max/ooqqVogel曲线及方程对某一油田而言，在一定时间内是常数，可通过测试数据确定。若测得两种不同工作制度下的油井产量，则有：211max18.02.01rwfrwfooPPPPqq222max28.02.01rwfrwfooPPPPqqroPq和max曲线wfp~oq]8.02.01[2maxrtestwfrtestwftestooPPPPqqmaxoqa.计算max28.02.01orwfrwfoqPPPPqc.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。b.给定不同流压，计算相应的产量：①已知地层压力和一个测试点：利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤AACBBPr242121qqA12212.0wfwfPPqqB2122218.0wfwfPPqqC②油藏压力未知，已知两个测试点a.确定油藏平均压力maxoqb.计算d.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线c.给定不同流压，计算相应的产量dpBksrrkhqrwfPPooroweo43ln22.费特柯维奇方法Fetkovich’sApproximation油气两相渗流：假设与压力成直线关系，则：ooroBkprwfPPweocpdpsrrkhq43ln222243ln2wfrwePPcsrrkhrpoororKPc)(1rwfrPooroweoPPPKsrrkhqr243ln222rpooroweoPKsrrkhJr2143ln2令：当时：0wfP243ln2maxrPooroweoPKsrrkhqr所以：2max1rwfooPPqq)(22wfroPPJ3.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、压裂等措施非完善井:shkBqPoooosk2非完善井附加压力降:wssorrkksln1完善井和非完善井周围的压力分布示意图Super-idealIdealDamagedwssseooowfeorrkrrkBPPhqln1ln1)(21ln2oooosskoswqBkrPkhkrosKK0skP1FE0SosKK0skP1FE0SosKK0skP1FE0s表皮系数渗透率附加压力降流动效率油井不完善性完善井不完善井超完善井FEwfrwfrpppp=wfrskwfrpppppwfwfskPPPskP为“正”称“正”表皮，油井不完善；skP为“负”称“负”表皮，油井超完善。油井的流动效率FlowEfficiencyFE：油井的理想生产压差与实际生产压差之比。shkBqPoooosk2油井不完善性的确定利用流动效率计算非完善直井流入动态无因次IPR曲线①Standing方法(FE=0.5~1.5)2)1