油气井节点系统分析.

1、2021-7-121 节点分析方法节点分析方法 节点：节点：Solution node任意位置概念任意位置概念 普通节点：两个流动过程的衔接点，如地层供给边缘、分离普通节点：两个流动过程的衔接点，如地层供给边缘、分离 器、井口、井底。此类节点本身不产生与流量有关的压降。器、井口、井底。此类节点本身不产生与流量有关的压降。 函数节点：函数节点：产生与流量有关压降的阻件，如井下和地面油嘴、产生与流量有关压降的阻件，如井下和地面油嘴、 井下安全阀、完井段等。具有限流作用的局部装置。井下安全阀、完井段等。具有限流作用的局部装置。 节点作用：节点作用：在某部位设置节点将一复杂系统隔离为两个相对在某部位设

2、置节点将一复杂系统隔离为两个相对 独立的子系统，以简化问题的复杂性。独立的子系统，以简化问题的复杂性。 节点流入部分节点流入部分 节点流出部分节点流出部分 系统系统 起点起点 节点节点 系统系统 终点终点 2021-7-122 r P Pwf 节节 点点 Pwf 方法示例方法示例 干气井系统：井筒地层干气井系统：井筒地层 选井底为节点，边界条件为和选井底为节点，边界条件为和 wh P r P Pwf TPR IPR Qq Pwf 系统分析曲线系统分析曲线(井底节点井底节点) 2021-7-123 油气井稳定生产的条件是地层与井筒相协调油气井稳定生产的条件是地层与井筒相协调,即地即地 层供给能力

3、等于油管排出能力。节点流入层供给能力等于油管排出能力。节点流入/出两曲线出两曲线 的交点为气井协调点的交点为气井协调点,即在所给气井和地层条件下获即在所给气井和地层条件下获 得的产量得的产量 Q 和相应的和相应的Pwf。 方法实质方法实质: 图解法图解法(节点流入节点流入/出曲线出曲线) 协调原理协调原理(节点处质量能量守恒节点处质量能量守恒) 2021-7-124 节点分析一般步骤节点分析一般步骤 1.确定生产系统的起点确定生产系统的起点,终点和各流动过程终点和各流动过程(包括人工包括人工 举升系统举升系统)并建立并建立(选择选择)各流动过程的模型各流动过程的模型 2.选定节点位置选定节点位

4、置 节点位置的选取具有灵活性。原则上尽可能靠近分节点位置的选取具有灵活性。原则上尽可能靠近分 析的对象析的对象 3.计算绘制节点流入和流出曲线并求解计算绘制节点流入和流出曲线并求解 节点压力节点压力 Q q 节点流入节点流入 节点流出节点流出 Pnode= r PP （节点上游）（节点上游） Pnode= Psep P (节点下游节点下游) 2021-7-125 4. 动态拟合动态拟合 将计算结果与实际试采数据对比拟合，调整数将计算结果与实际试采数据对比拟合，调整数 学模型或参数使之符合生产井的实际情况。学模型或参数使之符合生产井的实际情况。 5. 实际应用实际应用 对参数进行敏感性分析对参数

5、进行敏感性分析 优化生产操作参数等优化生产操作参数等 2021-7-126 两曲线不相交两曲线不相交 不能自喷不能自喷 获得产量获得产量q需要补充人工能量需要补充人工能量 相交相交 自喷产量过高自喷产量过高 可用油嘴调节控制产量可用油嘴调节控制产量 相交相交 自喷产量过低自喷产量过低 补充人工能量使之增产补充人工能量使之增产 两个交点两个交点（多相流高气液比）（多相流高气液比） 左交点不稳定过渡左交点不稳定过渡 右交点稳定协调点右交点稳定协调点 流入与流出曲线的关系流入与流出曲线的关系 Pwf Pwf Pwf Pwf q Q IPR TPR P P P P 自喷点自喷点 2021-7-127

6、节点选择节点选择 井底（产层中部）井底（产层中部）突出流入动态突出流入动态 井口井口突出油管或地面管线压力损失突出油管或地面管线压力损失 完井段完井段评价射孔参数对生产的影响评价射孔参数对生产的影响 分离器分离器 分析气举井和多口井分离器压力的影响分析气举井和多口井分离器压力的影响 其它其它油嘴油嘴、安全阀安全阀、多级管柱连接点多级管柱连接点 2021-7-128 系统的解与节点位置无关系统的解与节点位置无关 以井系统下游端点以井系统下游端点 为节点为节点 以井系统上游端点以井系统上游端点 为节点为节点 P P q0 q Psp Psp 逆流向计算逆流向计算 sp P r P sp P r P

7、 r P r P q0 q r P Psp 沿流向计算沿流向计算 2021-7-129 井底节点井底节点 2021-7-1210井底节点井底节点 2021-7-1211 函数节点分析函数节点分析 油嘴、井下安全阀、完井段等作为函数节点的部件油嘴、井下安全阀、完井段等作为函数节点的部件 在局部会产生与流量相关的压降在局部会产生与流量相关的压降P (Q)，这类函数节，这类函数节 点的系统分析曲线为点的系统分析曲线为PQ。 以油井射孔完井段为例分析射孔密度对系统产能的以油井射孔完井段为例分析射孔密度对系统产能的 影响。射孔完井段消耗从地层到井底的大部分压降，主影响。射孔完井段消耗从地层到井底的大部分

8、压降，主 要是由流体流过孔眼致密压实带的紊流造成的。要是由流体流过孔眼致密压实带的紊流造成的。 2021-7-1212 射孔完井流动状态射孔完井流动状态 2021-7-1213 油井：油井： 2 22 2 02 001 2 ) 11 ( )/ln( q NL rr BC q NKL rrBC bqaqPPP p cP pp pc wfwfsnode r P 函数函数 节点节点 P节点流入（顺流向计算的上游压力）节点流入（顺流向计算的上游压力） psp P节点流出（逆流向计算的下游压力节点流出（逆流向计算的下游压力） 2021-7-1214 函数节点分析步骤函数节点分析步骤 1.作节点流入曲线作

9、节点流入曲线(即完井段上游地层无污染即完井段上游地层无污染(S=0)理想情理想情 况的况的IPR曲线曲线 pwfs，rw=rd) 2.作节点流出曲线作节点流出曲线(完井段下游，从完井段下游，从psp ptf pwf ) pwf= psp+p管线 管线+ p油管 油管 r P P IPR TPR Pwf Pwfs q 理想完善井（理想完善井（S=0）协调点）协调点 Q 2021-7-1215 3.作系统需要的压差曲线，即节点流入与流出的压差作系统需要的压差曲线，即节点流入与流出的压差 P系统需要 系统需要= Pwfs- Pwf 4.作函数节点作函数节点Pnode曲线曲线(给定射孔条件的完井段给定

10、射孔条件的完井段P曲曲 线线)，如，如N=6、10、15孔孔/m。 Q P系统系统 P=0 6 P p 10 15 需要压差需要压差产量产量 q6q10q15 p完井段完井段 2021-7-1216 53 气举原气举原理：注气降低理：注气降低 举升流举升流压梯度压梯度 气举设气举设计目的：少注计目的：少注 气多提气多提液液 2021-7-1217 改变注气量，注气改变注气量，注气 压力，注气深度和压力，注气深度和 管径控制气举液量管径控制气举液量 2021-7-1218 气举系统组成气举系统组成气举系统模型气举系统模型 Pvt Pwf Psep Pr TPR Pvc qging SIPR DP

11、R 校正流入动态校正流入动态 气举阀进气动态气举阀进气动态 举升动态举升动态 SIPR：P1=f1(qL) DPR：P2=f2(qg) TPR：P3=f3(qL,qg) 平衡条件平衡条件 P1=P2=P3 2021-7-1219 气举阀特性气举阀特性(DPR)(DPR) Pvt 嘴径嘴径3 嘴径嘴径2 嘴径嘴径1 qging qging qging Pvt Pvc3 Pvc2 Pvc1 Pvt 相同注气点相同注气点 Pvt Pvc d 2021-7-1220 校正流入动态校正流入动态 2021-7-1221 求解基本步骤：求解基本步骤： 1.给定注气点给定注气点(工作阀工作阀)深度，并作为节点

12、深度，并作为节点 2. 作节点流入曲线作节点流入曲线(SIPR，从地层沿井筒向上计算到节点，从地层沿井筒向上计算到节点) P1=f1(ql)= P地层 地层 P注气点以下油管 注气点以下油管 3.改变注气量改变注气量qgi(I=1,2,3)，作相应节点流出曲线，作相应节点流出曲线(TPR， 从分离器逆流动方向计算节点压力从分离器逆流动方向计算节点压力) P3= f1(ql, qg)=Psp+P地面管线 地面管线+ P地面油嘴 地面油嘴+ P注气点以上油嘴 注气点以上油嘴 4.求求SIPR与多条与多条TPR曲线的交点，得到曲线的交点，得到LPR和和GPR动态数据动态数据 LPR：注气量与产液量关

13、系：注气量与产液量关系 GPR：注气量与注气压力关系：注气量与注气压力关系 5.作气举阀进气动态曲线作气举阀进气动态曲线DPR P3=Pvc p气举阀 气举阀 6.求求DPR与与GPR 曲线的交点，得到注气平衡点曲线的交点，得到注气平衡点(注气量注气量qging、 注气压力注气压力pvt) 7.根据解根据解qging由由LPR关系求得相应产液量关系求得相应产液量ql r P 2021-7-1222 3 2021-7-1223 DPR1，小孔板，高压小孔板，高压 DPR2，大孔板，低压大孔板，低压 工作点工作点 DPR1稳定稳定 DPR2不稳定不稳定 注气点稳定性分析注气点稳定性分析 qginj

14、 Pvt 2021-7-1224 TPR SIPR LPR GPR 优优 化化 注气平衡注气平衡稳定性稳定性 工工 作作 点点 优化计算优化计算 DPR 2021-7-1225 气举特性曲线气举特性曲线LPRLPR QL Qging 合理注气范围合理注气范围 最大产量最大产量 最佳效率最佳效率 2021-7-1226 电潜泵井节点分析方法电潜泵井节点分析方法 Lp Pwf Pout Pin Pout Pin Pwh P泵泵 PwfPr Pwh 气气 2021-7-1227 2 电泵特性曲线电泵特性曲线 功率功率 泵效泵效 扬程扬程 2021-7-1228 泵的有效压头泵的有效压头(扬程，扬程，

15、m) HQ 泵轴输出功率泵轴输出功率(kw) PzQ 泵效泵效 = Q 式中式中 P - 泵输出功率泵输出功率= ，kw Q 泵排量，泵排量，m3/d - 液体密度，液体密度，t/ m3 厂家测定方法厂家测定方法：在一定转速下调节泵出口闸门开启：在一定转速下调节泵出口闸门开启 度，在每一开启度下测定度，在每一开启度下测定Q、H、Pz和和。泵液为。泵液为 水，水，r rL L=1=1。 Pz P 8873 QH 2021-7-1229 说说 明明 泵存在一个较高泵效的范围泵存在一个较高泵效的范围 气体会明显降低气体会明显降低，对于泵送油、气、水混合物，其体，对于泵送油、气、水混合物，其体 积排量

16、随压力变化积排量随压力变化 Q=qQ=qsc scVF (m VF (m3 3/d)/d) q qsc sc- -标况下的产液量，标况下的产液量， (m(m3 3/d)/d) VF-混合物的体积系数混合物的体积系数 (m(m3 3/m/m3 3) ) F=fw+(1-fw)B0+R -(1-fw)RsBg B0、 、Bg-油、气体积系数 油、气体积系数 fw-含水率含水率 R - -生产油气比生产油气比(m(m3 3/m/m3 3) ) Rs-原油溶解油气比原油溶解油气比(m(m3 3/m/m3 3) )。 2021-7-1230 选择泵型选择泵型 1 1. 作作IPRIPR曲线曲线 2.2.

17、根据井的套管尺寸选择几种泵，将其泵效范围的上、根据井的套管尺寸选择几种泵，将其泵效范围的上、 下限排量标注在下限排量标注在IPRIPR曲线上曲线上 3.3.对于每种泵型的上、下限排量，用两相流关系式计对于每种泵型的上、下限排量，用两相流关系式计 算所需要的排出压力算所需要的排出压力P Pout out和相应混合物体积排量 和相应混合物体积排量 Q=qQ=qsc scVF VF 4.4.选择满足混合物体积排量大于泵效下限排量条件的选择满足混合物体积排量大于泵效下限排量条件的 泵型泵型 A B C q Pwf 2021-7-1231 电泵节点分析步骤电泵节点分析步骤 1. 以下泵深度以下泵深度L

18、LP P为节点为节点 2. 作泵吸入口动态曲线作泵吸入口动态曲线 P Pin in= = Pr P地层 地层 P完井段 完井段 P泵下方套管 泵下方套管 3. 作泵排出动态曲线作泵排出动态曲线 P Pout out=P =Psep sep+ +P地面管线 地面管线+ P泵下方套管 泵下方套管 4. 改变标况产液量改变标况产液量q qsc sc，根据相应泵入口、出口压力 ，根据相应泵入口、出口压力 计算泵的总级数及总功率：计算泵的总级数及总功率： 5. 作作Stqsc曲线和曲线和Spqsc曲线；曲线； 6. 标出泵效范围，确定合适的泵级数及其总功率。标出泵效范围，确定合适的泵级数及其总功率。 d

19、p VFqH VF g S sc Pout Pin fsc t )( 1 dp VFqH VFqp g S sc scz Pout Pin fsc p )( )( 1 2021-7-1232 P节点 节点 qsc q0q1q2 P1 P2 泵出口压力泵出口压力 Pout 泵入口压力泵入口压力 Pin 范围范围 级数级数St 功率功率Sp 级数和功率级数和功率 qsc 泵流入和流出曲线泵流入和流出曲线 流入流入/ /出曲线图解出曲线图解 2021-7-1233 人工举升方式选择人工举升方式选择 基本原则基本原则 能够充分发挥油井的产能，满足开发方案规定的能够充分发挥油井的产能，满足开发方案规定的

20、 配产任务配产任务 所选择的举升设备具有较高的工作效率所选择的举升设备具有较高的工作效率 所选择的采油方式可靠，对油井的生产状况具有交所选择的采油方式可靠，对油井的生产状况具有交 强的适应性强的适应性 立足于减少井下作业工作量，油井维修与管理方便立足于减少井下作业工作量，油井维修与管理方便 适合油田野外工作环境和动力供应条件适合油田野外工作环境和动力供应条件 投资少，效益高投资少，效益高 2021-7-1234 基本步骤基本步骤 1. 按单井产量高低将油井按单井产量高低将油井分类，选出代表井分类，选出代表井 2.初选初选几种机采方式作为备选方案，准备所需的基础几种机采方式作为备选方案，准备所需的基础 数据数据 3. 用计算机模拟各种备选采油方式在各代表井的生产用计算机模拟各种备选采油方式在各代表井的生产 可能性，即求得各种采油方式在预测开发期间内各可能性，即求得各种采油方式在预测开发期间内各 生产阶段的最大产油（