《采油工程》考试改革课堂考核环节试题第一次采油大作业答案要点

1、第一题生产初期假设该井可以自喷生产，井筒中的流动可以分为两段。下部分泡点压力以下为纯液流，上端低于泡点压力之后为气液两相流。忽略加速度压力梯度部分。为了简化计算，大概确定摩阻压力梯度的比例，讲井筒管流分为两部分，纯液流和气液两相流。以第一组数据为例，根据混合液的密度可以得到液柱高600.92m，气液混合物高度 899.08m。（1） 纯液柱段摩阻压降和总压降计算: 油藏条件下的原油密度：根据油层物理第一章的内容，我们可以得到油藏条件下的溶解气油比Rs33=25.94m /m于是可得油藏条件下的原油密度:3=831.88kg /m原油析出气体前可忽略压力所引起的密度变化, 的原油密度。于是该段的

2、平均密度：因此该段原油密度可近似取原始条件下3A %(1-10%) 几 10% =848.7kg/m3重力压力梯度:dph / dh = % g原油流速:qm - (qoBoqwBw)/86400雷诺数:NRe其中粘度为油水的体积加权平均值，原油的粘度根据油层物理学中相关公式得到。 根据雷诺数的大小，所给四组生产条件下的流动皆为水力光滑区。故有：_ 0.3164摩擦损失梯度:P v2dpf/dh=fD 2（2）气液共存段摩阻压降及总压降计算：为简化运算，气液共存段不分段，使用Orkiszewski方法进行计算。该段平均压力为：（9+0.1）/2=4.505MPa，按照温度梯度计算中点温度值作为

3、该段平均温度。气，液的就地流量:_ pTZ(Rp - R)q。-86400pT0qB。qwBw qi86400按照Orkiszewski方法流型划分原则，分别计算 Lb （泡流界限），Ls （段塞流界限）等 等，并分析不同产量下的流型。四种产量下的流型都为泡流，其摩擦损失梯度可以按照液相 进行计算。但是液相流速需要计算持气率Hg,泡流持气率计算参见 采油工程原理与设计液相真实流速：VhqlAp(1-Hg)比占阻摩产液量按照相同的方法可得到摩擦阻力系数，从而计算该段的摩擦阻力损失。 根据持气率亦可计算该段平均密度，从而得到气液共存段的重力压力梯度。（3）根据各段的压力梯度和高度，可分别计算总的重

4、力压差和摩阻压差，从而得到摩阻压 力梯度所占的比例。结果见附表产液摩阻压降/Pa重力压降/Pa摩阻压降占比/%11299.478651112635962.980.002419.81265.84591712444729.220.010225.42378.9115612331780.5910.0193:31.34039.60687912218334.340.0331摩阻与产量关系0.03500.03000.02500.02000.01500.01000.00500.0000第二题一、计算地层压力：P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa ;选择合适的 产量和压力（可自己选 择）

5、:流压（12.9MPa）流量（19.8m /d）。二、根据题目相应地层和流体参数计算某一油管直径的井筒压力梯度损失。（可利用matlab编程来实现）已知参数：油层厚度5m;中深1500m ;地层压力系数1.15;原油饱和压力9.0MPa;含水率 为10%;生产气油比20m3/t ;原油相对密度 0.85 ;天然气相对密度 0.7; 50 C脱 气原油粘度30mPa.s处理参数：假设地层温度梯度为每100米3摄氏度，地表温度为 20摄氏度，结合地层的厚度就可知地层的温度分布。利用饱和压力将井筒分为不同的两段，根据不同气 液流型计算相应状态下的流体参数。计算方法：参考助教复印的压力梯度计算方法。采

6、用两项垂直管流的 Orkiszewski方法：用压力增量迭代法计算1）确定起始点压力P1，计算深度增量 Z和分段数N：2）初始计算段的压力降为 p设，并计算下端压力:P嫌二必+妙谕3）计算该段的平均压力r和平均温度：:_p2ift+PlP丁4）计算r和丄下的流体性质参数及流动参数:（1）原油的API度141.5-131.5（2）溶解气油比：因为 丫 API 305606（3 ）原油的体积系数,5.615尽斗2 2刃+401000耳= 0.972+ 0.000科血(4 )原油密度1000(打+ 1.20 馭 1屮&片)130(5)油水混合液体的密度P二 Qo(l-JJ+Pjw(6)液体的粘度死油

7、的粘度7 = 3.0324-0.02023；曲2+18盯血活油的粘度10.715 5.615/+100)：1：B4461城+1弭广找100%/_ =1000水的粘度:(33 +1 fl r)L98i* 10 (J2+I.e T f液体的粘度:(7 )油、天然气的表面张力:42.4-0.047(1.87 + 32)-O.267xia101000（8 ）水、天然气的表面张力:100052.58.7013xl0-7x1000248-1.87_五压矿沏）（9 ）油、水混合物和天然气的表面张力:5 = %（卜人）+孤九（10）天然气的粘度:其中:(9.4+0.02M)(492+1.87)1J 701 +

8、 19Af+L8Tj= 2.4-0.2X“3.5+986/(492+1 鋼十(W1M= 28.96（ii）天然气的压缩因子Z = l+附如?;+劝必+（人+4愆；+亦；燈其中苗0.2如(嗚7； =(273.15+7)/7；Pr = PPc条件计算公式斥 AG7 7； = 92.22+176.67=10&x(4.88-U.39/J7S ：0 7 Tc = 92N2+17&口苑=10&x,78-0.25yJ(12) 天然气密度q *.4844x0如 _-fZ(T+273.15)5) 判断流态计算流量：气体体积流量:气体质量流量：_ 2(-)(7+273.15) 293.15x86400x10w _

9、L2O阪(R厂&)片厂86400乙液体体积流量：液体体积流量： _乳恥-人)+心】 86400黑(1-兀)+力1000?1+1 206Z 矶二人86400无因次气体流速:人二 L701-0.7277#/DL = 50 + 36vfLm =75+84 鱼严5）计算平均密度与摩擦损失梯度8 =傀。旳+D + 0455+ 0 5691gD -XX-(Lgvt + 0.51d)0W牝仃賂2 + O他+0盹D代入可求出平均密度根据相对粗糙度和雷诺数查表的摩擦阻力系数f=0.04，可得摩擦梯度:6)计算压降7)计算误差8)利用编制的程序计算井筒的压力分布并绘图。计算不同油管直径下井筒压力梯度，选出最优解（

10、对应现有油管尺寸）。四、Matlab编程产生的计算结果。表1不同油管半径下的压力梯度油管半径压力梯度油管半径压力梯度0.0250.00886620.0430.0073370.0260.00839370.0440.00734860.0270.00807620.0450.00736080.0280.00791080.0460.0073730.0290.00780510.0470.00738550.030.00772860.0480.00739830.0310.007670.0490.0074110.0320.00762290.050.00742380.0330.00758350.0510.0074

11、3660.0340.00755030.0520.00744940.0350.00752040.0530.00746230.0360.00749390.0540.0074750.0370.00746880.0550.00748760.0380.00744420.0560.00750010.0390.00742070.0570.00751240.040.00739640.0580.00752470.0410.00737120.0590.00753670.0420.00734560.060.0075487图1不同油管半径对应的压力梯度图中的最低点对应最小的压力梯度，对应的油管尺寸：31 （即最优油管

12、半径）第二题（思路）多相流计算只考虑重力和摩擦损失，故井筒压力损失由重力损失 和摩擦损失组成。有题目1可知摩擦损失，进而可得摩擦梯度 寧1以井口为求解节点，关系式为:P2=P i + P 個+P 12g式中，Pl2f为摩擦损失，Pl2g为重力损失。P2=Pwf ；Pi2g = Pmgh = p（i - fw）+ Pwfwgh根据题目所给的流量与流压数据，计算出Pi值,填入下表。液量 Q(m3/d)11.019.825.430.3流压Rvf(MPa)14.112.912.4912.1Pi(MPa)Pi (MPa)/IA1MPa3Q(m /d)把结果画到图2中得到曲线A （曲线A不一定是直线），与

13、曲线 B的交点所对应的产量即为该井对应的最大产量。 若产量可观，则认 为投产初期油藏能量充足，为充分利用地层能量，选择自喷生产，若 产量不可观，选择气举生产。第四题(思路)iTT.J-, p gsin 0 +v：肚 上 pH/d* 1式中卩日为多相混合物的密度；V为多相混合物的流速 厂为多相 混合物流动时的摩擦阻力系数;d为管径;p为压力;h为深度;g为重力加速度；为井斜角的余角。hi =0.1, pH =874.14kg/m3, d=0.065m, h=1500m,(1)利用Beggs-Brill方法计算井筒内的压力梯度。设定一系列 的产量，求出对应的井底流压，在每一个压力下运用压力增量迭代

14、法 从井底向上计算，为简化计算过程，将整个井筒作为一段进行计算，根据平均压力和平均温度计算Rs, Bo, Z,卩o, yg原油密度，天然气密度，气液的就地流量、表观流速、质量流量等流体的性质参数， 根据Beggs-Brill方法的方法判断流型，再计算阻力系数，最后利用 公式计算压力梯度，若在误差范围以内，则取估计值为油压值，之后 绘制pt-Q的关系曲线B，根据公式2-5绘制每一个油嘴直径下产量与 油压的关系曲线，即油嘴特性曲线 G,曲线B、曲线G与IPR曲线构 成了综合协调曲线。(2) 在曲线B上找到油压为2MPa的点，所对应的产量即为要 求的最大产量(3) 在协调曲线上找到产量为28t/d，

15、确定与之对应或者相近的 油嘴直径，曲线G与E的交点确定实际的产量和油压， G与IPR曲 线的交点确定井底流压。(4) 假设油压低于0.5MPa时该井停喷，向下计算该油压下的 井底流压，根据初始值与终值的压差以及压力递减速度，即求得停喷期。第五题根据题目中流压与产量数据画出IPR曲线，并确定30t/d下的井底流压。油管直径：88.9mm;原油的压缩系数 Bo为:1.086;油水混合物的密度为：818kg/m3 ；换算单位30t/d=39.8m 3/d 对应井底流压 10.5MPa。(如图所示)图1 IPR曲线以Pwf( 10.5MPa)为起点，计算压力分布曲线。平衡点(710, 4.31)，注气

16、点(640, 3.78)即注气深度为640m，工作阀所在位置的油管压力P为3.78MPa。图确定平衡点和注气点不同注气量下的压力分布曲线表1不同气液比下的井口压力总气液比对应井口压力10000.96761220001.48351930001.70438140001.83146250001.916133最后结果：在1.5MPa的定井口压力下， 总气液比（TGLR）为2020m3/t,即注入气液比 为2000m3/t。定产量为 30t/d,注气量为60000m3/d。第六题第一部分：确定注气深度和产量已知注气压力和注气量，尽可能地获得最大可能的产量，确定注气点 深度及产量的步骤：（1）假定一组产量

17、（20t/d, 25 t/d, 30 t/d, 35 t/d），根据可提供的注 气量（5万方/天）和地层生产气液比计算出每个产量的总气液比 TGLR（2378m3/ m3 ,1905m3/ m3 ,1591m3/ m3，1366.2m3/ m3）。（2）以给定的地面注入压力 4MPa，计算环形空间气柱压力分布曲 线B，用注入压力减去（0.5-0.7MPa）做B的平行线，即为注 入气点深度线C。（3）以定井口压力为起点，利用多想垂直管流，计算每个产量下的 油管压力分布曲线D1，D2，D3，D4，D5。（步骤见第三部分）， 他们与曲线C的交点即为各个产量所对应的的注气点以及注气 深度。结果如下图所

18、示：（4）从每个产量对应的注气点压力和深度开始。利用多相管流根据油层生产气液比向下计算每个产量对应的注气点以下的压力分 布曲线Ai， A2， A3，A4，A5.(方法同第二部分)。(5) 在前面得到的IPR曲线上，根据上步计算出的产量与计算流压 的关系，交点所对应的的产量和压力即为该井在给定注气量和 井口油管压力下的最大产量 Q。综上，最大产量为34.8t/d，对应注气点地层深度为820m(6) 估算最大启动压力Pe= 1500*850*9.8 12.5MPa第二部分：确定气举阀(1) 第一个阀的下入深度：LPmax 105 一20 二 65.96m19(2) 第二个阀的下入深度确定产量为35

19、t/d时，利用油管内压力分布曲线:罟 105-1o=112.93m(3) 第三个阀的下入深度L3 =L2Pa3 2105 _io = 158.63m(4) 第四个阀的下入深度L4=L3 企匹 105 -10 = 203.7m(5) 第五个阀的下入深度L5 =L4Pa5 -Pt4 105 一 10 = 247.89mPg(6) 第六个阀的下入深度L6 二 L5 Pa6 Pt5105 -10 二 291.7m(7) 第七个阀的下入深度L7 =L6Pa7 pt6105 -1335.76mPg(8) 第八个阀的下入深度L8 =L7Pa8 一 Pt7 105 -10=377.67mPg(9) 第九个阀的

20、下入深度L9 二 L8Pa9 pt8 105 -10 = 417.04mPg(10) 第十个阀的下入深度Le 7 Pa10Pt9 105 -10 =453.89mpg(11) 第一个阀的下入深度Ln 二 Li。晒 105 10 = 490.1mg(12) 第十二个阀的下入深度Li2=Lii皿 105 10 =524.41m(13) 第十三个阀的下入深度Li3 二 Li2105 10 = 556.19m(14) 第十四个阀的下入深度L14 =Li3 Pa14 Ft13105 -10 =587.98m(15) 第十五个阀的下入深度Li5 二 Li4 Pa15 Pt14105 -10 = 619.7

21、6m(16) 第十六个阀的下入深度Li6 =Li5Pa16 一 Pt9 105 一10 =646.49m(17) 第十七个阀的下入深度Pa17 - P t165L 仃=L1610 -10 = 673.2mPg(18) 第十八个阀的下入深度Li8 二 Li7 Pa18 pt17105 - 10 = 697.40m(19) 第十九个阀的下入深度P a19 P t185L19 =Li810 T0 =721.578m(20) 第二十个阀的下入深度L20 二 L19 上竺.105 -10 二 745.25m(21)第二十一个阀的下入深度22L21 士0 山 血 105 -10 =770.084m(22)

22、第二十二个阀的下入深度匹評 105一10=(23)第二十三个阀的下入深度-105 -10 = 823.咖823.56m注气点深度，共需气举阀23个。第三部分：油管压力分布的计算 采用两项垂直管流的Orkiszewski方法：用压力增量迭代法计算 取产量q=15t/d1)确定起始点压力pi，计算深度增量AZ和分段数N :Pi=1.5MPa, Z=100m N=152)初始计算段的压力降为 Ap设，并计算下端压力:p设二 0.5MP aP2设二 P p设=1.50.5 二 2MPa3）计算该段的平均压力p和平均温度T :p = 设一 二二 1.75MPaT 十 20C4）计算p和T下的流体性质参数

23、及流动参数:(1)原油的API度API =141 5131.5 =34.97(2)溶解气油比：因为丫 api 3010393 APIRs 二一 32 459.67 =40.0341 ( m3/m3)56.06(3)原油的体积系数F = 5.615Rs72.25T40 二 294.0539voBo 二 0.9720.000147 F 1.175 二 1.0889(4)原油密度o1000(o m 10说 g)=811.661(kg/m3)130(5)油水混合液体的密度O(1 一 fw)830.4949(6)液体的粘度死油的粘度z 二 3.0324 - 0.02023 AP厂 2.325y = 10

24、211.3489x 二 y(32 1.8T)163 二 1.4607oD101 二 0.02791000活油的粘度(10)天然气的粘度:-0.515A = 10.715(5.615尺 + 100 )=0.04510.338B = 5.44 5.615Rs 150=0.7339水的粘度:a(1000%)b1000=0.0063e1.003_1.479 10- 32 1.8T1.982 10_ 32 1.8T液体的粘度:1000=1.04117 J 1-fw%fw=0.1098(7)油、天然气的表面张力:Cog42.4 0.047(1.8T +32 ) 0.267?api 江 .01510& =。

25、25。1000(8)水、天然气的表面张力:76 J3.6257515因此取pi *Pk作为新的Pi从第二步重新开始计算，知道满足需求后再以上端的末端压力作为下段的起点压力开始计算下一段。8）利用编制的程序计算井筒的压力分布并绘图。第七题(1)已知两组S10层产能测试表。由地层梯度 0.5100.571psi/ft算得S10层 位的测试点的地层压力应该在 21.57MPa24.15MPa之间。对比产能测试结果， 发现第二组数据符合要求，认为第二组数据准确。得S10层采油指数:j=iiesPr - pwf (test)由测试点的流压大于饱和压力，产液含水率为零。77.93m3 / (d MPa)2

26、2.45-19.55当 Pwf (test) - Pb 时，q。二 J(Pr - Pwf )Pwf (test) P 时,3其中 qb 二 J(Pr - Pb) =77.93 (22.45-2.31) = 1569.51m /d =qc =JPb/1.8 =77.93 2.31 “ 1.8 h00.01m3 /dPwf( MPa)00.511.522.3122.453Qo( m /d)1669.521661.441645.871622.801592.231569.510.00得S10层流入动态曲线如图:Qo 由于各小层属于同一油藏，认为油层的物性相似。由 j 二2 koha代入 S10层数据得

27、 JoBo(ln“s) =164.87mPa s巴B(l nh +s)rw 4rw 4所以S2层的采油指数为2： kha%B(ln re -3 s)rw 42 二 4.578 3.7 86.4164.873=55.75m /(d MPa)各小层温度相差不大，认为饱和压力相似。, /ICC Pwf q。=qb 5 1_0.2Pb当 Pwf (test) - Pb 时，q。= J ( Pr - Pwf )Pwf (test) p 时，其中 qb 二 J(pr - pb) =55.75 (15.72 2.31) = 747.61m3/d =18161210864202003001000600Qo (

28、m3/d)qc =Jpb/1.8 =55.75 2.31 1.8 =71.55m3 / dPwf( MPa)00.511.522.3115.723Qo( m /d)819.15813.38802.24785.73763.86747.610.00S4(1)层的采油指数为2江 kha曲叱送s)二 2兀汉1.015 汉 1.31 汉 86.4164.87=4.38m3/(d MPa)3其中 qb =J(Pr - Pb) =63.16m /d3qc =JPb/1.8 =5.621m /dPwf( MPa)00.511.522.3116.733Qo( m /d)68.7868.3367.4566.156

29、4.4463.160.00IS16141210860.0020.0040.0060.0080.00S4(2)层的采油指数为2 兀 kha商容s)2 二 5.21 1.31 86.4164.873=44.36m /(d MPa)其中 qb 二 J(PT - Pb) = 639.67m3/dqc 二 JPb/1.8 = 56.93m3/ dPwf (MPa)00.511.522.3116.733Qo (m /d)696.60691.99683.13670.00652.60639.670S4(3)层的采油指数为2二 khar 3%Bo(ln 上s)rw42 二 1.25 2.314 86.4164.

30、873=9.52m /(d MPa)其中 qb =J(pT - Pb) =137.28m3/dQc (m3/d)qc =Jpb/1.8 -12.22m3/dPwf (MPa)00.511.522.3116.733Qo (m /d)149.49148.57146.66143.82140.07137.280S6(1)层的采油指数为2- koha r 3=oB(ln-s)rw42 二 7.77 1.019 86.4164.87=26.06m3/(d MPa)其中其中 qb 二 J(pr - pb) = 371.36m3/d3qc =Jpb/1.8 = 33.44m /dPwf (MPa)00.511

31、.522.3116.563Qo (m /d)404.80402.10396.89389.18378.96371.360Qo ( m3/d)S6(2)层的采油指数为2 兀 kha%Bo(ln- 3 s)rw 42 二 1.68 1.143 86.4164.873=6.32m /(d MPa)其中 qb 二 J(p? - Pb) = 90.06m3/d =qc 二 JPb/1.8 =8.11m3/dPwf (MPa)00.511.522.3116.563Qo (m /d)98.1797.5196.2594.3891.9090.060Qo ( m3/d)总的流入动态曲线为:Pwf (MPa)00.5

32、11.522.3115.7216.5616.7322.453Qo (m /d)3906.513883.323838.493772.063684.053618.65610.51468.91445.760.00Qo (rn3/d)第八题解：将K7层的产能测试数据代入达西公式：G 4K(ln-+5)= 0 52W s得到：将地下原油视为同一性质。由题目中“生产气油比较低，饱和压力较 低；地饱压差较大，生产过程中几乎无自由气。”得知可以将井筒中 流动视为单相流。(K7层泡点压力为2.93MPa, K8层为1.8MPa) 小层数据如下层位厚度渗透率压力K2(1)4.882.61215.57K2(2)5.

33、513.44515.72K6(1)2.233.10616.64K6(2)6.072.9216.56K79.322.22116.9K872.61517.1将上表数据代入达西公式可以得到产量与井底流压之间的关系:K2(1)层：流压叭0123456TS产2383 0652230.0292076 97313. 9171770.861617. 8041464. T4S1311. 6S21158.635流压叽910111213141515.515. ST产 Sn3/d1005.579352.5231S99.4663546.4107393. 354524CL29S2ST . 242041Q.T13S3018

34、K2(l)层IPR曲线0 SOO 10001S00200025003000产 ftin3/dJ二鱼二型二1弟1肿/(丛胚內)采油指数_K2(2)层流 F也0123456T8产 Bni3/d3583.03?3355. 1093127. 182899. 2522671.323443. 3942215. 463liger.53?1759.609流 JBMFa910n121S141515.515.72产 ni3/d1531 &81303 7511075.B23&47 . S943519.9657392 0372164. 103ES3.14429001000200030004000产 ftinj/dJ 二鱼二 2 二 227MPa)采油指数丄 :-K6(1)层flllEBPa012345739产量E时d1383.9411300. 7721217.60211.4321051.263966.0934S34 9233801. 755713.5S43G55.415Z沮Pa10111213141515.51616. 5产屋序討d552. 24574&9 4762335. SO6630：.7