1、采油工程采油工程 1 1自噴井生產(chǎn)管理與分析自噴井生產(chǎn)自噴井生產(chǎn)的四個(gè)基本的四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程流動(dòng)過(guò)程地面水平或傾斜管流地面水平或傾斜管流地層滲流地層滲流井筒多相管流井筒多相管流嘴流嘴流生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴( (節(jié)流器節(jié)流器) )的流動(dòng)的流動(dòng)采油工程采油工程 2 2（一）自噴井節(jié)點(diǎn)分析v20世紀(jì)80年代以來(lái)，為進(jìn)行油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，廣泛使用了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析的方法v節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法： 應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。采油工程采油工程 3 3節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法節(jié)點(diǎn)

2、系統(tǒng)分析對(duì)象：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析對(duì)象：整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)條條件件質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒能量能量( (壓力壓力) )守恒守恒熱量守恒熱量守恒自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：油藏滲流子系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng)油嘴油嘴(節(jié)流器節(jié)流器)流動(dòng)子系統(tǒng)流動(dòng)子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)采油工程采油工程 4 4節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法v節(jié)點(diǎn)（ node ）： 油氣井生產(chǎn)過(guò)程中的某個(gè)位置。v普通節(jié)點(diǎn)： 兩段不同流動(dòng)過(guò)程的銜接點(diǎn)，不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。v解節(jié)點(diǎn)（solution node

3、）： 系統(tǒng)中間的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)分為流入和流出兩部分。采油工程采油工程 5 5節(jié)點(diǎn)劃分依據(jù)：流體的流動(dòng)規(guī)律 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置分離器分離器地面地面油嘴油嘴井口井口安全閥（海上油井）安全閥（海上油井）節(jié)流器（海上油井）節(jié)流器（海上油井）井底流壓井底流壓P Pwfwf井底油層面上的壓力井底油層面上的壓力P Pwfswfs 平均地層壓力平均地層壓力PrPr集氣管網(wǎng)集氣管網(wǎng)油罐油罐 采油工程采油工程 6 6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法pseppr為定為定值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問(wèn)題值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問(wèn)題必須從節(jié)點(diǎn)必須從節(jié)點(diǎn)1或節(jié)或節(jié)點(diǎn)點(diǎn)8開(kāi)始。開(kāi)始。求解點(diǎn)的選擇：求解點(diǎn)的

4、選擇：主要取決于所要研究解決的問(wèn)題主要取決于所要研究解決的問(wèn)題求解點(diǎn)：求解點(diǎn)：為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)采油工程采油工程 7 7節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析思路：v 以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力，并求得壓力，并求得節(jié)點(diǎn)壓差節(jié)點(diǎn)壓差，繪制，繪制壓差流量曲線(xiàn)壓差流量曲線(xiàn)。v 根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備( (油嘴、安全閥等油嘴、安全閥等) )的流量的流量壓差相關(guān)壓差相關(guān)式，求得式，求得設(shè)備工作曲線(xiàn)設(shè)備工作曲線(xiàn)。v 兩條壓差流量?jī)蓷l壓差流量曲線(xiàn)的交點(diǎn)曲線(xiàn)的交點(diǎn)為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的

5、油井產(chǎn)量。生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。0510152025010203040506070產(chǎn) 量壓力節(jié)點(diǎn)流入曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)流入曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)流出曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)流出曲線(xiàn)協(xié)調(diào)點(diǎn)協(xié)調(diào)點(diǎn)采油工程采油工程 8 81.地層與油管流動(dòng)的協(xié)調(diào)v協(xié)調(diào)條件：協(xié)調(diào)條件： 地層產(chǎn)量地層產(chǎn)量=油管排量油管排量 井底流壓井底流壓=油管排出地層產(chǎn)量所需的管鞋壓力油管排出地層產(chǎn)量所需的管鞋壓力v分析目標(biāo)分析目標(biāo) 不同地層和井筒條件下流壓不同地層和井筒條件下流壓-產(chǎn)量的關(guān)系產(chǎn)量的關(guān)系pwf qov分析方法：分析方法： 根據(jù)條件，應(yīng)用圖解法確定協(xié)調(diào)點(diǎn)。根據(jù)條件，應(yīng)用圖解法確定協(xié)調(diào)點(diǎn)。采油工程采油工程 9 91)井底為求解點(diǎn)v已知油壓，求解井底流壓。已

6、知油壓，求解井底流壓。1 12 2C CoqwfPCqwfCP繪制繪制IPRIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)12繪制井筒油管工作曲線(xiàn)繪制井筒油管工作曲線(xiàn)tPoq一組多相流計(jì)算方法多相流計(jì)算方法wfoPq3C C點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量及井底點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量及井底流壓為系統(tǒng)協(xié)調(diào)生產(chǎn)時(shí)流壓為系統(tǒng)協(xié)調(diào)生產(chǎn)時(shí)可獲得的可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。 節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線(xiàn): :IPRIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn): : 由井口油壓所計(jì)算的井由井口油壓所計(jì)算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)。線(xiàn)。交點(diǎn)交點(diǎn)：該系統(tǒng)在該系統(tǒng)在所給條件下可獲所給

7、條件下可獲得的油井產(chǎn)量及得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓相應(yīng)的井底流壓。采油工程采油工程 1010v已知井底流壓，求解井口油壓。已知井底流壓，求解井口油壓。2)井口為求解點(diǎn)繪制繪制IPRIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)12繪制井筒油管工作曲線(xiàn)繪制井筒油管工作曲線(xiàn)3得出不同產(chǎn)量下的井口油壓，用于得出不同產(chǎn)量下的井口油壓，用于預(yù)測(cè)油井能否自噴。預(yù)測(cè)油井能否自噴。oq一組多相流計(jì)算方法多相流計(jì)算方法toPqwfPIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)1 12 2C CoqwfPCqtCPwfCPIPRIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線(xiàn)：節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線(xiàn)：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)曲線(xiàn)曲線(xiàn)2的形狀的形狀：油管的上下壓差（：油管的

8、上下壓差（Pwf-Pt）并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大。并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大。產(chǎn)量低時(shí)，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量低時(shí)，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時(shí)，摩擦損失大，這兩種因素均可產(chǎn)量高時(shí)，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力損耗大。造成管內(nèi)壓力損耗大。采油工程采油工程 11 11.地層油管地面流動(dòng)的協(xié)調(diào)1)1)井底為求解點(diǎn)井底為求解點(diǎn) 地層中的流動(dòng)；地層中的流動(dòng)；從油管入口到分離器的管流。從油管入口到分離器的管流。簡(jiǎn)單管流系統(tǒng)簡(jiǎn)單管流系統(tǒng) 生產(chǎn)系統(tǒng)從井底分成兩部分：生產(chǎn)系統(tǒng)從井底分成兩部分：設(shè)定一組流量，分別從設(shè)定一組流量，分別從井底井底和和分離器分離器開(kāi)始，開(kāi)始，求井底流壓與流量

9、的關(guān)系曲線(xiàn)。求井底流壓與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。已知分離器已知分離器Psep和地層和地層Pr。采油工程采油工程 12121)井底為求解點(diǎn)繪制繪制IPRIPR曲線(xiàn)（流入曲線(xiàn)）曲線(xiàn)（流入曲線(xiàn)）12繪制地面管線(xiàn)油管流動(dòng)工作繪制地面管線(xiàn)油管流動(dòng)工作曲線(xiàn)（流出曲線(xiàn)）曲線(xiàn)（流出曲線(xiàn)）3C C點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)。點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)。1 12 2C CoqwfPqwfPrPtP多相流計(jì)算方法多相流計(jì)算方法wfoPqsepP多相流計(jì)算方法多相流計(jì)算方法一組一組oq一組一組oqw fP滲流方程滲流方程wfoPqoq交點(diǎn)：交點(diǎn)：在所給條件下在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。相應(yīng)的井底流壓。節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn)

10、：節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn)：以分離器壓力為起點(diǎn)通以分離器壓力為起點(diǎn)通過(guò)水平或傾斜管流計(jì)算得井口油壓，再通過(guò)井筒過(guò)水平或傾斜管流計(jì)算得井口油壓，再通過(guò)井筒多相流計(jì)算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。多相流計(jì)算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。采油工程采油工程 1313選取井底為求解點(diǎn)的目的v預(yù)測(cè)油藏壓力降低后的未來(lái)油井產(chǎn)量v研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對(duì)油井產(chǎn)量的影響預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量油井流動(dòng)效率改變的影響油井流動(dòng)效率改變的影響采油工程采油工程 14142)井口為求解點(diǎn)v 整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏部分油管和油藏部分以及以及地面管地面管線(xiàn)和分離器部分線(xiàn)和分離器

11、部分地面管線(xiàn)和分離器部分地面管線(xiàn)和分離器部分油管和油藏部分油管和油藏部分已知分離器已知分離器Psep和地層和地層Pr。采油工程采油工程 15152)井口為求解點(diǎn)求解點(diǎn)在井口的解 流入曲線(xiàn)流入曲線(xiàn)：油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。交點(diǎn)：產(chǎn)量及井口壓力。流出曲線(xiàn)：以分離器壓力為起點(diǎn)計(jì)算地面管流動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。采油工程采油工程 1616求解點(diǎn)選在井口的目的：v研究不同研究不同直徑直徑油管和出油管線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響油管和出油管線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響，便于選擇，便于選擇油管油管及及出油管線(xiàn)的出油管線(xiàn)的直徑。直徑。不同直徑的油管和出油管線(xiàn)的井口解不同直徑的油管和出油管線(xiàn)的井口解采油工

12、程采油工程 1717)以分離器為求解點(diǎn) 已知地層壓力已知地層壓力Pr以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，只有以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，只有流入部分。流入部分。w fPIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)tPrP多相垂直管流多相垂直管流 地面管流地面管流sepP1 1繪制繪制分離器壓力分離器壓力與與產(chǎn)量產(chǎn)量關(guān)系曲線(xiàn)關(guān)系曲線(xiàn)2 21 1C CoqsepPq2sepP1sepP4sepP3sepP研究分離器壓力油井生產(chǎn)的影響研究分離器壓力油井生產(chǎn)的影響根據(jù)配產(chǎn)選擇分離器壓力根據(jù)配產(chǎn)選擇分離器壓力交點(diǎn)：給定交點(diǎn)：給定分離分離器壓力下的產(chǎn)量器壓力下的產(chǎn)量采油工程采油工程 18184)以油藏為求解點(diǎn)已知分離器壓力已知分離器壓力Pse

13、p以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，只有以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，只有流出部分。流出部分。w fPIPR曲線(xiàn)曲線(xiàn)tPrP多相垂直管流多相垂直管流地面管流地面管流sepP1 1繪制繪制平均地層壓力平均地層壓力與與產(chǎn)量產(chǎn)量關(guān)系曲線(xiàn)關(guān)系曲線(xiàn)2 2分析平均地層壓力對(duì)產(chǎn)量的影響分析平均地層壓力對(duì)產(chǎn)量的影響1 1oqsepP1q2sepP1sepP3sepP2q3q采油工程采油工程 1919.地層-油管-油嘴流動(dòng)的協(xié)調(diào)v嘴流規(guī)律（Choke Flow）PtPbd臨界流動(dòng)：流體的流速臨界流動(dòng)：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度即聲波速中的傳播速度即聲波速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)

14、。油、氣混合物到達(dá)井口時(shí)，在油嘴前的油壓和油嘴后的回油、氣混合物到達(dá)井口時(shí)，在油嘴前的油壓和油嘴后的回壓作用下通過(guò)油嘴。由于此處氣體膨脹，混合物體積流量壓作用下通過(guò)油嘴。由于此處氣體膨脹，混合物體積流量很大，油嘴直徑又很小，混合物流經(jīng)油嘴時(shí)流速極高，可很大，油嘴直徑又很小，混合物流經(jīng)油嘴時(shí)流速極高，可能達(dá)到臨界流動(dòng)。能達(dá)到臨界流動(dòng)。 采油工程采油工程 2020臨界流動(dòng)( (回壓回壓) )528. 01PPc空氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：空氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為： 546. 01PPc天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：QP2/P11(P2/P1)c臨界流亞臨界流質(zhì)量流量

15、與壓力比的關(guān)系質(zhì)量流量與壓力比的關(guān)系 采油工程采油工程 2121產(chǎn)量與油嘴大小、油壓的關(guān)系：調(diào)節(jié)產(chǎn)量大小。當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時(shí)，產(chǎn)量和井口油壓成線(xiàn)性關(guān)系。下游壓力變化不會(huì)引起產(chǎn)量波動(dòng)。只有滿(mǎn)足油嘴的臨界流動(dòng)，油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn) d1d2d3d1 d2 Pf Pc Pt P B， P B為油嘴后的壓力（為油嘴后的壓力（井口回壓）。井口回壓）。 采油工程采油工程 3030（一）井筒分析v2、生產(chǎn)分析、生產(chǎn)分析v1）油壓的變化）油壓的變化 油壓降低的原因有：油管結(jié)蠟、原油脫氣、含水增多，增加了井筒中的流動(dòng)阻力或加大了液柱的重力，換大油嘴（或油嘴被刺大）也會(huì)使油壓減小； 油壓增加的原因有：換小油嘴（或油嘴被堵）、地面流程中出現(xiàn)故障引起回壓變化。例如，地面管線(xiàn)結(jié)蠟，油流不暢，都會(huì)使油壓增加，影響油井生產(chǎn)。在生產(chǎn)管理中，應(yīng)盡可能在油壓兩倍于回壓下工作。 采油工程采油工程 3131（一）井筒分析v2）套壓的變化）套壓的變化 油嘴換小（或被堵）使油壓上升，也導(dǎo)致井底流壓升高，因此套壓也隨之升高；如井底發(fā)生堵塞，環(huán)形空間中由于砂橋、稠油、結(jié)蠟的堵塞，都會(huì)使套壓下降。 v3）油井產(chǎn)量、氣油比等參數(shù)的突然變化）油井產(chǎn)量、氣油比等參數(shù)的突然變化 當(dāng)流壓高于飽和壓力時(shí)，每生產(chǎn)1t油所產(chǎn)出的天然氣量，應(yīng)保持