自喷井生产管理与分析.ppt

自喷井生产管理与分析 嘴流 生产流体通过油嘴 节流器 的流动 一 自喷井节点分析 20世纪80年代以来 为进行油井生产系统设计及生产动态预测 广泛使用了节点系统分析的方法节点系统分析法 应用系统工程原理 把整个油井生产系统分成若干子系统 研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响 为系统优化运行及参数调控提供依据 节点系统分析法 节点系统分析对象 整个油井生产系统 节点系统分析实质 协调理论在采油应用方面的发展 协调条件 能量 压力 守恒 热量守恒 自喷井生产系统组成 油藏渗流子系统 井筒流动子系统 油嘴 节流器 流动子系统 地面管流子系统 节点系统分析法 节点 node 油气井生产过程中的某个位置 普通节点 两段不同流动过程的衔接点 不产生与流量有关的压降 解节点 solutionnode 系统中间的某个节点 将系统分为流入和流出两部分 节点划分依据 流体的流动规律 自喷井生产系统节点位置 分离器 地面油嘴 井口 安全阀 海上油井 节流器 海上油井 井底流压Pwf 井底油层面上的压力Pwfs 平均地层压力Pr 集气管网 油罐 节点系统分析法 需要解决的问题 预测在某些节点压力确定条件下油井的产量以及其它节点的压力 通常节点1分离器压力psep 节点8油藏平均压力pr为定值 不是产量的函数 故任何求解问题必须从节点1或节点8开始 求解点的选择 主要取决于所要研究解决的问题 求解点 为使问题获得解决的节点 节点系统分析思路 以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上 下游的压力 并求得节点压差 绘制压差 流量曲线 根据描述节点设备 油嘴 安全阀等 的流量 压差相关式 求得设备工作曲线 两条压差 流量曲线的交点为问题的解 即节点设备产生的压差及相应的油井产量 节点流入曲线 节点流出曲线 协调点 1 地层与油管流动的协调 协调条件 地层产量 油管排量井底流压 油管排出地层产量所需的管鞋压力分析目标不同地层和井筒条件下流压 产量的关系pwfqo分析方法 根据条件 应用图解法确定协调点 1 井底为求解点 已知油压 求解井底流压 绘制IPR曲线 1 2 绘制井筒油管工作曲线 3 C点为协调点 对应的产量及井底流压为系统协调生产时可获得的油井产量及相应的井底流压 已知井底流压 求解井口油压 2 井口为求解点 绘制IPR曲线 1 2 绘制井筒油管工作曲线 3 得出不同产量下的井口油压 用于预测油井能否自喷 曲线2的形状 油管的上下压差 Pwf Pt 并不总是随着产量的增加而加大 产量低时 管内流速低 滑脱损失大 产量高时 摩擦损失大 这两种因素均可造成管内压力损耗大 地层 油管 地面流动的协调 1 井底为求解点 地层中的流动 从油管入口到分离器的管流 简单管流系统 生产系统从井底分成两部分 设定一组流量 分别从井底和分离器开始 求井底流压与流量的关系曲线 已知分离器Psep和地层Pr 1 井底为求解点 绘制IPR曲线 流入曲线 1 2 绘制地面管线 油管流动工作曲线 流出曲线 3 C点为协调点 选取井底为求解点的目的 预测油藏压力降低后的未来油井产量 研究油井由于污染或采取增产措施对油井产量的影响 预测未来产量 油井流动效率改变的影响 2 井口为求解点 整个生产系统以井口为界分为油管和油藏部分以及地面管线和分离器部分 地面管线和分离器部分 油管和油藏部分 已知分离器Psep和地层Pr 2 井口为求解点 求解点在井口的解 求解点选在井口的目的 研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响 便于选择油管及出油管线的直径 不同直径的油管和出油管线的井口解 以分离器为求解点 已知地层压力Pr 以油藏为起点 分离器为终点 只有流入部分 1 绘制分离器压力与产量关系曲线 2 研究分离器压力油井生产的影响根据配产选择分离器压力 4 以油藏为求解点 已知分离器压力Psep 以油藏为起点 分离器为终点 只有流出部分 1 绘制平均地层压力与产量关系曲线 2 分析平均地层压力对产量的影响 地层 油管 油嘴流动的协调 嘴流规律 ChokeFlow 临界流动 流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态 油 气混合物到达井口时 在油嘴前的油压和油嘴后的回压作用下通过油嘴 由于此处气体膨胀 混合物体积流量很大 油嘴直径又很小 混合物流经油嘴时流速极高 可能达到临界流动 临界流动 临界流动的特点 油气混合物在油嘴中的流动近似于单相气体的流动 临界状态下的流量不受嘴后压力 回压 变化的影响 只与嘴前的压力 嘴径和气油比有关 空气流过喷管的临界压力比为 天然气流过喷管的临界压力比为 质量流量与压力比的关系 产量与油嘴大小 油压的关系 油嘴的作用 调节产量大小 当油嘴直径和气油比一定时 产量和井口油压成线性关系 下游压力变化不会引起产量波动 只有满足油嘴的临界流动 油井生产系统才能稳定生产 即油井产量不随井口回压而变化 油嘴 油压与产量的关系曲线 对于含水井 根据矿场资料统计 嘴流相关式可表示为 根据油井资料分析 常用的嘴流公式为 有油嘴系统以油嘴为求解点的节点分析方法的步骤 绘制临界流动下油嘴特性曲线 交点C为该油嘴下的产量与油压 自喷井三个流动过程关系 1 2 3 绘制IPR曲线 绘制井筒油管工作曲线 二 节点分析在设计及预测中的应用 1 不同油嘴下的产量预测与油嘴选择 绘出满足油嘴临界流动的油管工作曲线 绘制油嘴特性曲线 依据配产要求 地层条件 可选择的油嘴尺寸 1 绘制IPR曲线 2 3 4 得到不同油嘴下的产量 或确定产量要求的油嘴直径 二 节点分析在设计及预测中的应用 2 油管直径的选择 低产时 流速低 滑脱损失大 高产时 流速高 摩擦损失大 一定压力 产量下存在最佳油管直径 油压较低 大直径油管产量较高 油压较高 小直径油管产量较高 油管直径对产量的影响 结论 原因 二 节点分析在设计及预测中的应用 3 预测油藏压力变化对产量的影响 随着油田开发进行 地层压力会逐渐降低 油嘴直径不变时 地层压力导致产量降低 要保持原来的产量 就必须换用较大的油嘴直径 油藏压力下降对产量的影响 二 节点分析在设计及预测中的应用 4 停喷压力预测 地层压力Pr连续下降 井底流压不断减小 油管曲线向横轴方向移动 若要求油压大于一定值生产 沿油压值点做水平线 若水平线与油管曲线不相交 则表明油井不能自喷生产 小结 1 自喷井生产系统一般包括四个基本流动过程 每一过程遵循各自的流动规律 2 自喷井生产系统设计与分析采用节点系统分析方法 求解点的选择取决于需要解决的问题 3 为了保证自喷井生产的稳定性 对有油嘴系统的设计要求嘴流达到临界流动条件 4 自喷井生产系统设计的内容主要包括产量的预测 油嘴的选择 生产管柱的选择 出油管线的选择 停喷条件的预测等 三 自喷井的生产分析 油井生产分析的主要内容包括 油井工作制度是否合理 合理的工作制度应能使产量 压力 油气比 含水 含砂量等平稳 充分发挥各层的作用 分析产量 压力 采油指数 含水 含砂等的变化及其原因 油井井筒及地面流程 设备的技术状况 对于注水开发的油田 分析油井是否见到注水效果 见水与生产压差 采出地下体积 累积注水量 注采比的关系 修井等增产措施后的效果分析 一 井筒分析 1 压力间的关系 Pf Pt Pf 10 6 gLPf Pc Pg 10 6 gHPt Pf 10 6 gL Pc 10 6 gH油井正常生产时 各压力之间的关系为 Pr Pf Pc Pt PB PB为油嘴后的压力 井口回压 一 井筒分析 2 生产分析1 油压的变化油压降低的原因有 油管结蜡 原油脱气 含水增多 增加了井筒中的流动阻力或加大了液柱的重力 换大油嘴 或油嘴被刺大 也会使油压减小 油压增加的原因有 换小油嘴 或油嘴被堵 地面流程中出现故障引起回压变化 例如 地面管线结蜡 油流不畅 都会使油压增加 影响油井生产 在生产管理中 应尽可能在油压两倍于回压下工作 一 井筒分析 2 套压的变化油嘴换小 或被堵 使油压上升 也导致井底流压升高 因此套压也随之升高 如井底发生堵塞 环形空间中由于砂桥 稠油 结蜡的堵塞 都会使套压下降 3 油井产量 气油比等参数的突然变化当流压高于饱和压力时 每生产1t油所产出的天然气量 应保持在溶解气油比的数值上 当井底流压低于饱和