采油工程方案设计讲稿6new

1采油工程方案设计陈德春石油大学（华东）石油工程学院2004年3月2采油方式是任何油田贯穿其开发全过程的基本生产技术，各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及地面环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。因此，采油方式的优选及工艺方案设计在采油工程方案中占有重要地位。第六章采油方式选择36.1采油方式选择的主要内容第六章采油方式选择开始地质研究、油藏工程研究、油井生产条件分析（油田开发方案）油井产能（油井流入动态）预测模型可供选用的采油方式生产预测计算自喷井生产系统设计地面驱动螺杆泵井生产系统设计潜油电泵井生产系统设计水力活塞泵井生产系统设计采油方式综合评价与决策采油工艺方案的编制结束预测生产能力计算设备和生产的投资规模常规有杆泵井生产系统设计气举采油井生产系统设计采油方式优选与工艺方案设计框架4需要的主要技术资料：1)地面及地下流体性质；2)试油试采产能资料；3)油层及井身结构及套管程序资料；4)与原油生产费用有关的数据；5)油藏工程方案确定的开发方式及预测的不同开发阶段的动态指标6.1采油方式选择的主要内容第六章采油方式选择(1)依据地质研究、油藏工程研究、油井生产条件分析等结果确定采油方式选择原则和要求，准备采油方式选择所需要的基础资料。5(2)油藏或区块油井产能预测与分析,预测油田不同开发阶段各类油井的产液或产油指数及各类油井产能随时空的变化规律。表6-1不同开发阶段油井产能预测结果含水，%采液指数m3/(MPa.d)0102030405060708090油井类型第六章采油方式选择油田不同开发阶段油田的产能分析采油(液)指数预测曲线6常用人工举升方式的综合对比分析在油田开发过程中，越来越多的油井自身能量不足以将原油从井下举升到地面，需要人工地补充举升能量。人工举升的目的就是人为地为油藏流体补充能量、维持一个低的井底流压，使得油层能够提供所要求量的流体(特别是油量)，并将其举升到地面。目前矿场应用的人工举升方法多种多样，选择一个合适的方式对油井和油田的长期效益是非常重要的。第六章采油方式选择1)根据地面生产和油藏地质条件及各种采油方式的适用范围，初步确定可供选用的采油方式。(3)油井生产动态模拟7方法指标游梁式抽油机有杆泵采油电潜泵采油水力活塞泵采油水力喷射泵采油气举采油系统示意图组成抽油机抽油杆抽油泵井下部分地面部分中间部分动力元件执行元件控制装置辅助装置地面部分喷射泵地面部分气举管柱工作原理略略略略略能量传递电网—电机—曲柄轴—驴头—抽油杆—井下泵—流体电网—电缆—潜油电机—离心泵—流体动力液—液马达—井下泵—流体动力液—喷射泵—混合室—喉管—流体高压气—气举凡尔—流体基本参数冲程、冲数、泵径、下泵深度、泵效、载荷、扭矩、功率、能耗排量、扬程、效率、下泵深度、泵效、功率、能耗动力液注入压力、注入量、下泵深度、泵效、功率、能耗动力液注入压力、注入量、下泵深度、泵效、功率、能耗注气点深度、注入气液比、注入压力、效率、能耗常用人工举升方式的综合对比分析8方法指标游梁式抽油机有杆泵采油电潜泵采油水力活塞泵采油水力喷射泵采油气举采油油井流入动态、多相管流规律、井筒温度场设计理论抽油杆柱设计，载荷、扭矩、功率、泵效计算电缆电机发热对温度的影响，泵效、功率、能耗计算动力液对温度的影响，动力液量、功率、效率计算动力液对温度的影响，泵型确定，动力液量、气蚀、沉没铝、功率、效率计算注气点、气举产量确定，注入参数计算，管柱设计基建费用机杆中等抽油泵低地面低泵价高地面高泵价中等地面高泵价低压缩机高其它低典型情况效率50~60%≤50%30~40%10~30%5~30%参数调整易；可改变冲程、冲数、泵径和工作时间难；需谨慎设计易；改变动力液排量易；调节动力液排量易；改变注入气量斜井适应性差适应性较好适应性好适应性好适应性好海上应用差好较好较好好污染防喷盒漏油噪音较高较小较小较小油井处较小压缩机噪音高管理水平要求一般高高高一般维护要求一般高高一般一般常用人工举升方式的综合对比分析9除了表中指标外，还可以进行各种采油方式对排量、下泵深度、原油粘度、含砂、含蜡、气油比、腐蚀、结垢、检泵作业、占地大小、故障诊断等指标的对比分析。常用人工举升方式的综合对比分析美国推荐的采油方式适应性图版常规有杆泵电动潜油离心泵水力活塞泵产液量下泵深度10Blais等(1986)提出的柱塞气举、有杆泵、气举和电潜泵举升最佳使用范围常用人工举升方式的综合对比分析110.11101001000100000100020003000400050006000泵深(m)产量(m^3/d)水力活塞泵水力射流泵Blais等(1986)提出的水力活塞泵和水力射流泵举升最佳使用范围常用人工举升方式的综合对比分析122)根据初选结果，建立各种采油方式的油井生产动态模拟器，主要包括自喷、常规有杆泵、潜油电泵、水力活塞泵、气举等采油井生产动态模拟器。第六章采油方式选择(3)油井生产动态模拟13自喷井生产动态预测自喷采油是既方便又经济的一种采油方式。因此，采油方式的选择应首先确定在油藏工程设计方案规定的压力保持水平下，油井在不同含水阶段能否自喷及自喷的能力，以及停喷条件和需要转入机械采油的时机。由于编制开发方案时，采油方式的选择并不需要对单个井制定合理的工作制度，而只是了解油井的宏观生产动态，主要是为了研究能否自喷、停喷条件及自喷能力(最大自喷产量)。为此，需要应用节点分析方法。14该节点分析系统分为油藏与油管两个子系统，有两种求解方法。（1）井底为求解点：主要用于研究油藏与井筒协调工作特性，确定最大自喷产量。（2）井口为求解点：主要研究油井停喷条件和进行油藏直接的敏感性分析。自喷井生产动态预测15a.最大自喷产量预测为了确定在固定井口油压条件下，不同产液指数的油井在不同含水阶段的最大自喷产量及相应的井底流压，将以井底为系统的求解点。对于不同的油藏压力保持水平，在各种产液指数和含水条件下进行上述计算，便可获得不同压力保持水平下不同产液指数的油井在不同含水阶段可能获得的最大自喷产量曲线。自喷井生产动态预测16不油藏压力下不同采油指数的油井最大自喷产量（弹性开采）自喷井生产动态预测17为了便于研究油井能否自喷、自喷能力、停喷条件和绘制自喷井协调生产曲线，可利用油井自喷模拟器以井口为求解点进行计算。b.自喷能力（产量）预测自喷井生产动态预测油层-油管协调曲线1、含水0；2、含水20%；3、含水40%；4、含水60%182〞与21/2〞油管井口油压与产量关系曲线的比较注：1，1ˊ—含水0；2，2ˊ—含水20%；3，3ˊ—含水40%；4，4ˊ—含水60%；5，5ˊ—含水80%；2〞—点划线；21/2〞—实线c.停喷条件预测自喷井生产动态预测19d.转机采时机预测：油井无法稳定自喷获自喷产量较小时。不同产液指数敞喷产量—含水关系曲线油井无法维持稳定自喷自喷井生产动态预测20有杆抽油井生产动态模拟抽油井生产动态模拟器模拟的是油层—井筒—机、杆、泵所组成的有杆泵井的生产系统，是在选定不同机型的条件下，以泵口处为系统的求解点。采用系统分析方法，求解不同产液指数的油井在不同含水阶段的最大可能产量及其相应的抽汲参数。NNNN以原设计产量与新算泵排量的平均值作为新的设计产量重新计算活塞冲程、泵效及泵排量应用多相垂直管流计算液柱载荷，设计抽油杆柱以设计排量为基础，由IPR曲线计算流压及井内压力分布并确定下泵深度选定S、N、，初算泵效及泵径计算β-PI曲线并初选β及PI计算最大产能，确定设计排量Fw=Fw+ΔFwJL=JL+ΔJLJL=JL0读入基本数据是否重设计是否改变参数计算并校核工况指标Fw95%JLJLm结束存盘、打印开始YYYY21电潜泵井生产动态模拟电潜泵具有排量大、地面设备及向井下传递能量的方式简单等特点，常作为高产井及中、高含水期油井提高排液量以保持产油量的一种采油方式。电潜泵井生产动态模拟器所模拟的是由油层、井筒和井下电潜泵机组所组成的生产系统。采用在给定井口回压条件下以泵口为求解点来选择使油井能获得最大可能产量时的电潜泵机组，以及计算电潜泵井生产时的压力、温度、功率、泵效及电耗等工况指标。22①①②③②③④④⑤⑤节点位置油层压力井底压力泵吸入口压力泵排出口压力井口压力箭头表示求解途径电潜泵井生产系统简图电潜泵井生产动态模拟23NN以新计算增温重新选泵，校正泵特性及计算工况计算泵效、功率、级数及泵内增温选择泵型，校正泵的特性初计算油管压力及温度分布计算泵下压力分布及气液比，确定下泵深度计算最大潜在产能，确定设计排量Fw=Fw+ΔFwJL=JL+ΔJLJL=JL0读入基本数据Fw95%JLJLm结束存盘、打印开始YY电潜泵井生产模拟器计算框图24电潜泵的工作规律是由制造厂家提供的泵特性曲线（即泵排量Q与压头H、功率η和制动功率N的关系曲线）表示。电潜泵井生产动态模拟潜油离心泵特性曲线图25主要计算模型1）泵特性的粘度和含气校正系数（1）泵排量粘度校正系数；（2）泵扬程粘度校正系数；（3）轴功率粘度校正系数；（4）气体校正系数2）泵型选择和计算（1）根据有效总扬程分段，并逐段计算单级排量、扬程和功率；（2）各段的级数和泵内增温；（3）泵功率、效率、级数和液体增温；（4）泵出口温度3）电潜泵井泵口以上流体温度分布电潜泵井生产动态模拟26水力活塞泵井生产动态模拟水力活塞泵采油具有泵挂深、排量调节控制方便的特点，可利用液力起下和利用动力液携带热量，还具有对复杂油井条件（稠油、高凝油、定向井）有较强的适应性等特点，因而也常被作为采油方式的选择对象，特别是对稠油或高凝油藏及定向井。水力活塞泵油井生产动态模拟器所模拟的是以油层、井筒（动力液、产出液系统）及井下机组（泵和马达）所组成的油井生产系统。以动力液地面入口作为解点，采用系统分析方法对一定型号的泵以油井最大产量生产时所需要的参数及工况指标等。27水力活塞泵井生产模拟器计算框图28水力活塞泵井生产动态模拟主要计算模型1)井筒温度计算，包括动力液温度分布、环形空间混合液温度分布计算2）水力活塞泵系统的压力关系计算，包括动力液井口压力、动力液马达入口压力、乏动力液与泵的排出压力、机组压力损失3）马达效率与井下泵效，包括马达效率、井下泵效率4）功率及效率，包括动力液井口输入功率、井下效率29水力射流泵井生产动态模拟水力射流泵没有运动件，靠动力液与地层流体的动量转换实现抽油，结构紧凑，泵排量范围大，对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。由于可利用动力液的热力及化学特性，水力射流泵也可用于高凝油、稠油、高含蜡油井的开采，因而也常被作为采油方式的选择对象。水力射流泵油井生产动态模拟器所模拟的是以油层、井筒（动力液、产出液系统）及井下机组（泵和马达）所组成的油井生产系统。以动力液地面入口作为解点，采用系统分析方法对一定型号的泵以油井最大产量生产时所需要的参数及工况指标等。30NNYYNNP0井口额定压力计算产出液、混合液及动力液的压力分布计算产出液、混合液及动力液的温度分布根据泵特性曲线确定动力液排量Q1*计算设计产量下泵下压力分布及极限气蚀泵入口压力，确定下泵深度计算IPR曲线及最大产能，确定设计产量Fw=Fw+ΔFwJL=JL+ΔJLJL=JL0读入基本数据Fw95%JLJLm结束存盘、打印开始YY计算H、M，并由设计产量求Q1。Q1是否等于Q1*计算Mc并进行气蚀校验，是否产生气蚀N，令Q1*=Q1Y计算泵的工作参数水力射流泵井生产模拟器计算框图31主要计算模型1）射流泵基本方程流量比：射流泵基本方程：2）温度分布计算方法3）压力分布计算方法包括动力液马达入口压力、乏动力液与泵的排出压力4）气蚀校验5）泵效11213qqqqqMHNMNHHHH12313水力射流泵井生产动态模拟32气举井生产动态模拟气举是一种对油井适应性较强的机械采油方式。它的举升深度大，生产范围大，井下测试工艺简单。在有足够气源的条件下，通常被选为高油气比、