自喷井采油技术.ppt

,自喷井采油技术,一、油井流入动态二、多项流在垂直管中的流动规律三、自喷井的协调及系统分析四、自喷井管理,目录,一、油井流入动态,油井流入动态：是指油井产量与井底流动压力的关系，它们的关系曲线简称IPR曲线。,典型的流入动态曲线,物理意义：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。,典型的流入动态曲线,IPR曲线的影响因素：油藏驱动类型；完井方式；油层性质；流体性质。,IPR曲线的类型：直线型：PwfPb，单相流直线-曲线型：PePbPwf，单相+两相流曲线型：Pepb时，油藏为单项液流，采油指数J0可由qotest和pwftest求得：(2)当pwf=pb时流压等于饱和压力时的产量qb为：,组合型流入动态曲线,3、组合型的流入动态,一、油井流入动态,(3)当pwfPb：,一、油井流入动态,2)计算pwf=8MPa时的qo，因为pwf=8MPapb,3)计算不同流压下的产量,4)绘制IPR曲线（略）,一、油井流入动态二、多项流在垂直管中的流动规律三、自喷井的协调及系统分析四、自喷井管理,目录,1、基本概念,流压：原油从油层流到井底后具有的压力，既是地层油流到井底后的剩余压力，也是垂直向上流动的动力。油压：如果流压足够高，在平衡了静液柱压力和克服流动阻力之后，在井口尚有一定的剩余压力。该压力将原油输送到分离器或计量站。,二、多项流在垂直管中的流动规律,单相流,气液混合物在垂直管中的流动类型：,1、基本概念,二、多项流在垂直管中的流动规律,单相流,单相流,多相流,多相流,出现条件,2、多相流特点,二、多项流在垂直管中的流动规律,多相流按流动结构分为：泡流、段塞流、环流、雾流。,流态类型,二、多项流在垂直管中的流动规律,2、多相流特点,特点：气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大；滑脱现象比较严重。,二、多项流在垂直管中的流动规律,流态类型,2、多相流特点,泡流：井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体以小气泡分散在液相中。,滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速，引起气体超越液体的现象。,特点：气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交替出现；油气间相对运动比泡流小，滑脱也小；气体膨胀能得到较好的利用；一般自喷井中，段塞是主要的。,二、多项流在垂直管中的流动规律,段塞流：当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。,流态类型,2、多相流特点,环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，井逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。,二、多项流在垂直管中的流动规律,特点：气液两相都是连续相；气体举油作用主要是靠摩擦携带。,流态类型,2、多相流特点,雾流：气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。,二、多项流在垂直管中的流动规律,特点：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。,流态类型,2、多相流特点,流型变化示意图,纯油流,泡流,段塞流,环流,雾流,油井生产中可能出现的流态类型自下而上依次为：1.纯油流、2.泡流、3.段塞流、4.环流、5.雾流,实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化,二、多项流在垂直管中的流动规律,流态类型,2、多相流特点,单相流举升液体的动力是井底流压式中pwf井底流动压力pH井内静液柱压力pfr摩擦阻力pwh井口油管压力,能量供给情况,二、多项流在垂直管中的流动规律,2、多相流特点,多相流举升液体的动力除了流压，还有气体的膨胀能。,式中pwf井底流动压力；pH井内静液柱压力；pfr摩擦阻力；pwh井口油管压力;pd气体流速增加引起动能变化造成损失,pwf=pH+pfr+pwh+pd,能量供给情况,二、多项流在垂直管中的流动规律,2、多相流特点,单相流：各断面体积流量，流速相同，密度不变。多相流：自下而上，体积流量、流速不断增大，密度不断变小。,二、多项流在垂直管中的流动规律,2、多相流特点,运动速度,单相流：克服重力、摩擦阻力。多相流：克服重力、摩擦阻力，气流速度增加所引起的动能损失。,能量消耗,二、多项流在垂直管中的流动规律,2、多相流特点,一、油井流入动态二、多项流在垂直管中的流动规律三、自喷井的协调及系统分析四、自喷井管理,目录,三、自喷井的协调及系统分析,1、垂直管中自喷井条件,mgH井内气液柱压力Pfr摩擦阻力Pwh油压,三、自喷井的协调及系统分析,2、自喷井的四个流动过程,地层渗流：遵守渗流规律，IPR曲线Pwfqo垂直管流：两相管流规律，油管特性曲线Pwfqo嘴流：多相嘴流规律，嘴流特性曲线Pwhqo地面管流：被油嘴分隔开。,三、自喷井的协调及系统分析,能量、质量守恒,3、自喷井的协调条件,1）每个流动过程衔接处的质量流量相等。2）前一过程的剩余压力足以克服下一过程的压力消耗。,只有满足协调条件，油井才能稳定自喷协调点：两曲线的交点,三、自喷井的协调及系统分析,油管特性曲线,IPR曲线,CPR曲线,TPR曲线,Pwhqo,Pwfqo,Pwfqo,PwhDRpH一定,咀流特性曲线,流入动态曲线,4、协调工作曲线,三、自喷井的协调及系统分析,IPR曲线的绘制、嘴流CPR曲线的绘制、TPR曲线的绘制,IPR曲线的绘制（略）,嘴流CPR曲线的绘制,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：,对于含水井：,三、自喷井的协调及系统分析,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,三、自喷井的协调及系统分析,管流TPR曲线的绘制,这一Pwf与q关系曲线，描述油管的流通特性，与地层渗流无关。,如果：井口压力Pt、D、Rp、H一定，假设油井以不同的产量qi生产，利用气液两相管流压力梯度计算方法，可获得对应的井底流压Pwfi,三、自喷井的协调及系统分析,给定油管直径、生产气油比和井口油压，计算出油管的管鞋压力与产量的关系曲线。该曲线与IPR曲线的交点为协调点，其余点均不是协调点。,油管工作特性曲线,qc,1）油层与油管的协调工作曲线,三、自喷井的协调及系统分析,1）油层与油管的协调工作曲线,给定Pwh、Rp、D、H等油气参数，绘制油管与油层协调曲线（Pwhqo）。该曲线上任何点都满足两种流动规律。,交点C为全井的协调点，改变油嘴协调点随之改变。,2）地层-油管-咀流的协调曲线,三、自喷井的协调及系统分析,以油嘴d生产时Pr-Pwf：地层渗流的压力消耗Pwf-Pt：气液管流的压力消耗Pt：可供嘴流和地面管流的压力消耗,5、协调在自喷井管理中的应用,依据配产要求、地层条件、可选择的油嘴尺寸。,绘制IPR曲线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得到不同油嘴下的产量，或确定产量要求的油嘴直径。,1）不同油嘴下的产量预测与油嘴直径的选择,三、自喷井的协调及系统分析,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,绘制IPR曲线绘制不同直径下的油管工作曲线,结论：,原因：,2）油管直径的选择,5、协调在自喷井管理中的应用,三、自喷井的协调及系统分析,油藏压力下降对产量的影响,3）预测油藏压力变化对产量的影响,5、协调在自喷井管理中的应用,三、自喷井的协调及系统分析,当地层压力下降，IPR曲线下移，油管曲线随之下移，使协调点左偏，产量下降。欲保持油井产量，需更换油咀，使新的协调点的产量与原来相同。,4）停喷压力预测,5、协调在自喷井管理中的应用,三、自喷井的协调及系统分析,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。,一、油井流入动态二、多项流在垂直管中的流动规律三、自喷井的协调及系统分析四、自喷井管理,目录,四、自喷井管理,自喷井采油设备,井下管柱,井口装备：采油树和控制油井合理生产的油嘴等,地面油气分离与计量系统：各种分离器的流量计算,基本井身结构：套管层次、规格、水泥返高等,油管及配套的井下工具（节流阀等）,总阀门：控制着油气流入采油树的通道。正常生产是打开，需要关井时关闭。,生产阀门：控制油气流向出油管线，正常生产时打开，更换检查油嘴或油井停产时关闭,清蜡闸门：其上方可连接清蜡方喷管等，清蜡时才打开。,节流器：控制自喷井产量,四、自喷井管理,四、自喷井管理,制定合理工作制度取全取准生产资料维持油井的正常生产,做好自喷井的管理是为了合理利用自喷能量，延长油井自喷期，从而实现高产稳产。为此，要做好以下三方面的工作。,四、自喷井管理,所谓的合理工作制度是指在目前地层压力条件下，油井应保持多大生产压差才是最合理的。换言之，油井控制在什么样的生产压差下生产，才能使自喷井的垂直管流压力损失最小，产量最高，油井生产处于协调点。,1、制定合理的工作制度,四、自喷井管理,1、制定合理的工作制度,在较高的采油速度下生产。保持注采、压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力。保持采油指数稳定。保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含水上升速度慢。合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏油层结构，原油含砂量不超过一定的百分数值。,油井的合理工作制度应综合考虑：,四、自喷井管理,1、制定合理的工作制度,油田上常用稳定试井来选择油嘴和确定合理的工作制，稳定试井一般需连续更换35个相邻的油嘴。换油嘴时，应等生产稳定后取得各项资料，然后绘出稳定试井曲线（见右图）。在试井曲线中，横坐标为油嘴直径d，纵坐标为流压pf、产量q0、气油比R、含砂S等。每一个油嘴都对应着一组生产参数。,四、自喷井管理,1、制定合理的工作制度,根据试井曲线，合理的油嘴生产参数应该是产量高、气油比低、井底流压合适（要考虑流饱压差）、含水低，含砂少、生产稳定。例如右图合理的油嘴应选为6mm，而7mm油嘴的含砂量过高。,四、自喷井管理,产量资料包括油、气、水、砂的产出量压力每天记录油压、套压，定期测试地层压力、井底流动压力。流体性质主要指油、气、水的性质油的性质包括：密度、粘度、凝固点、含盐、含硫、含蜡等。气的性质包括：天然气的相对密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等组分的数量，以及天然气中所含CO2及H2S的程度。地层水的性质包括：矿化度、水型。,2、取全取准生产资料,四、自喷井管理,油井的工作制度是否合理。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。对注水开发的油田，分析油井是否见到了注水效果，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。分析的程序逐次从地面到井筒分析油层。,3、做好生产动态分析,四、自喷井管理,3、做好生产动态分析,注水见效，pr升高，会使pt缓慢上升。油嘴换小或堵，Pt会突然增加。如果自喷井不是在临界条件下生产，尤其是冬季，单井出油管线内原油粘度增加，回压升高，也会使Pt升高。,油压的变化,油管柱内结蜡或含水增加，从而影响油压逐渐下降。油嘴换大，油压亦减小。,油压升高，最常见的原因有：,油压下降，最常见的原因有：,四、自喷井管理,3、做好生产动态分析,套压变化主要反映的是井底流压变化，与油压相比，套压一般较稳定，不轻易发生变化。只有流压上升，套压才会随之增大，若环空出现了蜡堵、砂桥等情况，套压会随之减小。,套压的变化,四、自喷井管理,3、做好生产动态分析,油井投入生产后，地层压力会发生变化。注水开发的油田，地层压力取诀干注入量与采出量的平衡。为了维持油井自喷生产，各油田应定出原始地层压力的允许下降值作为一个开采界限。通过注水保持一定地层压力的过程中，还应密切注意控制油井的含水上升速度。,地层压力的变化,四、自喷井管理,3、做好生产动态分析,注水见效，地层压力恢复，一般流压也随之上升。油井含水后，流压也会发生变化。从油层流动来看，在水驱油过程中，逐渐形成油水两相流动。如果油水混和流动时的阻力小干纯油流动阻力，流压呈现上升趋势。反之，流压会下降。,流压的变化,四、自喷井管理,3、做好生产动态分析,地层压力的影响,当油井含水增大时，