PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍

1、PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍王新芳(斯伦贝谢公司)摘 要:本文主要介绍斯伦贝谢公司软件PIPES1M进行气举优化设计的特点及应用示例分 析。P1PESIM用于单井连续气举优化设计，可针对不同注气方式、不同井下管柱悄况下进行新气举 方案设计或已有气举管柱聲新设计及诊断。P1PESIM用于气举采油系统能很好的模拟油田規模 气举生产时，在总气赴受到限制或一定经济条件约束悄况下，合理分配注气员使得单井及油田产 戢达到垠优化。实例分析给出某油田单井优化设计案例及油田规模气举生产时注气虽分配及产 凰优化设计模拟计算过程。关词:连续气举注气蜃产量优化规模气举PIPESIM一、引言气举生产作为重要

2、的人工举升工艺技术已经广泛的应用于油田实际生产，油田使用气举技 术能否达到产量耍求、如何确定井下气举管林及各级气举阀参数、如何确定在油田总注气最限制 条件下合理分配各井注气8:从而达到最佳注气效果及产量最优化已经成为重要的课题。在此情 况下，一套快捷、蒂确、符合油田自身特色的计算方法及工具在气举工作中显得尤为重要。PIPESIM是斯伦贝谢公司研发的为油气生产系统提供稳定多相流模拟计算软件系统，该 系统为单井分析、诊断、优化设计及集输管网一体化综合软件平台，可以模拟从油藏到地面处 理站的整个生产系统。在气举优化设计方面,PIPESIM能够提供从疣入动态、高压物性计算及 多相流计算先进而精确的计算

3、方法。通过众多计算方法的优选和修正,可以找出符合油田自 身特点的计算公式或方法，使得气举优化设计具有更高的可靠性;同时提供从单井气举特性分 析、设计及诊断到油田规模化气举注气量及产量优化分配方案设计一整套方法和流程，从多角 度满足油田气举生产需要。二、PIPESIM提供的计算模型PIPESIM提供了包括流入动态、高压物性计算、多相流计算在内的业内众多的先进计算模 型，在实际应用中可以根据实际情况选择符合油田特色的方法。在流入动态计算方面,PIPESIM可很好的模拟直井和水平井流入动态，并提供了公式计算 或实测数据回归采液指数等多种形式。其中包括：(1) 达西定律；(2) Fetkovich方程

4、式或多流量Fetkovich方程式；水力压裂流入动态计算；135 PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍(3) Jones方程式&多流量Jones方程式& Jones四点测试分析；(4) 归一化回压方程式；(5) 拟稳态方程式；(6) Vogel方程式；(7) 多层油藏流入动态计算方法；(8) 多流量测试；(9) 瞬态流入动态计算。在高压物性计算方面,PIPESIM考虑到从稀油(API大于31. 3)到稠油(API小于10),黏 度从几个厘泊到几万厘泊范围的各种流体。同时提供多达10种以上油水乳化计算方法，满足 各种油藏流体气举设计时流体物性变化计算需要。在多相流计算方法上，

5、包含BJA、Tulsa、Shell、OLGA -S等6种计算软件包,OLGA-S 2000 5.4版本计算软件包为业内公认的最先进的多相流计算包。其中包含了 20种以上垂宜管流 模型;15种以上水平管流模型，极大的加强了垂直及水平多相流计算的精确性。在环空注气压力剖面计算方面，通常仅使用静气柱压力计算方法，但PIPESIM中增加环空流 动计算方法，使得对气举阀打开压力计算更精确,进而更确保气举设计的准确性和实用性。|購定規樓化气举釣克条件|PIPESIM单井气举设计流程图对于气举设计而言，注入压力及目标注气量的大小对气举举升有看至关重要的作用。 PIPESIM利用可以直观、快速的判断出注气压力

6、及目标注气量的取值范围，进而为下一步气举 设计及设备选择提供可靠参考。三. 单井气举设计工艺流程油井是否能进行气举考虑的因素有很多,PIPESIM是在 确定能够进行气举条件下进行相应的分析及优化设计，见 图I。从流程图可以看出，流体奇压物性计算、多相流计算及 流入动态计算是进行气举设计的基础，利用该基础建立单 井计算模型。在建立好的模型基础上分析油井气举特性曲 线，以确定气举是否能够达到配产要求。对于气举能够达 到配产要求的井，进一步确定其合适的注入压力及目标注 气量，最终确定气举优化设计结果。遵循该流程，可以确保 气举设计结果可靠性。四. 规模化气举优化流程所谓规模化气举是指油田成规模地进行

7、气举生产。此时，由于油田总的注气倉、地面管 网、经济评价等因素限制，如何将有限的气量分配到单井,并获得油田最佳产量指标成为研究 课题。利用PIPESIM - GOAL或PIPESIM - GLO可以很好地解决这个问题。PIPESIM规模化气举优化充分考虑到地面集输管网系统及各井之间影响因素，加之其对 135 全国气举技术研讨会论文集(2007)简单经济因素的考虑，使规模化气举分配气量及产量优化更能适应尬田实际生产需要。五、单井气举设计示例某油田地层压力：21. 37MPa，地层温度：93弋，采液指数：140. 66m3/(d MPa),油藏中部 深度：4247.4m,地面原油密度：0. 846

8、2 g/cm3，天然气相对密度：0. 84,气油比：89m7m3，含水 率60%，泡点压力：17. 2MPa,地层原油体积系数:1. 25,地层原油黏度；0. 51cPo目前采用5in 油管生产,井口回压要求：1.4MPa,注入气相对密度：0. 6O首先建立单井计算模型,根据高压物性数据进行拟合计算，得到流体高压物性计算方法如 表1。表1潦体克压精性计算计算指标计算公式计算折标计算公式地面脱代原油为度Beggs & Robimon溶解气油比Lasater饱和原油黏度Chew & Connally原油体枳系数Standing未饱和原油黏度VaMjuezA Beggn垂直多相流计算

9、公式选用BJA软件包中的Hagedom & Brown方法,水平多相流计算公式 选择BJA软件包的Beggs & Brill Revised方法。其次对单井代举特性进行分析，分析不同含水率情况下，不同注入量下产量变化。计算结 果如图2所示。可以看出：当注气量为零时，油井无法自喷生产。阴注气暈增加，单井产量增 大，但增幅逐渐滅小,气举单井最大产量在800m3/d左右,而且满足配产700m3/d的要求。图2某油田某井气举物性曲线136 PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍通过软件计算得到注入压力.注气巌.注气深度及产量关系如图3所示。 * 个4-r I B -: 00 . ,:

10、 *?.1:«:,-卅 : >；： s ! :仝.宁以1:5 9 x 9 :1 : ! «6789注代10W/d:': "e 1* ; X I <i 1: 1 1<” <' <1 (”(19> 1:L.：I.JULJi-ii-ii”;Le J « jr ： r-j:13100 3150 3200 3250 3300 3350 3400 345083500 蓄 3550 ft 3600 3650 3700 3750 3800!3850 3900 (3950 r4000405011121314PIPESIM

11、在气举优化设计上的应用介绍压力为 104 43X108 Y-压力为 125.12X108 T压力为 138 9IX2PA图3注入压力.注气量.注气深度及产量关系由图3看出注气压力增加后，最大注入深度明显升高。产量为700m3/d时，注入压力 12.5MPa及139MPa下注入气量基本相同，为：7. 69 xl04m3/d,而注入压力为10. 44MPa 时注入量为9.32xl04m5/do综合分析认为，气举设计时选用注入压力为12.5MPa比较 合适。经过设计得到结果,如表2所示。表2气举优化设计结果气举阀深度m阀系列阀孔尺寸地面调试压力105Pa注入气量104m3/d卸載流量 m3/d貝处温

12、度5C1147.2R201/4129.35.6170032.62126.5R201/4114.85.65700S4.82797.2R201/41175.6670089.33209.5R205/1612L35.6570091.53424.5R205/16121.45.6670092六. 规模化气举示例已知某油田16 口油井气举生产,另其中4 口油井最大产水量限制分别为:WELL.11为 1590m3/d,WELLJ2 为 5OOm3/d,WELL_24 为 1000m'/d,WELL31 为 1000m'/d。各井已下井 137 PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍下注气阀，

13、分析在总注气量限制为141.563 xl06m3/d,集输管网外输压力为0.7MPa,总处理 水能力为15898m3/d时优化分配注气方案，得到最佳产量分配方案(图4)。图4某油田油井集输系统分布图 经过计算得到优化结果如图5和表3。P、卞«<图5规模气举优化注气量与单井最佳产莹关系表3单井注气及产关系表井名含水奉 %产油n>3/d产液量 tn3/d产水值 m3/d注气* 106m3/dWELL.114089149602WELLJ210303431WELLJ 37525642WELL.145808442WELLJ21205670142WELLJ22176578132WEL

14、L.23211611822WELL JA10114127133WELLJ19118130122WELLJ2314514942WELL.33513013773WELL.34455091411WELL.418758272WELL_42015015003WELL.432081101201WELL_44572456321七、结论通过上述论述我们可以得知,PIPESIM是一套较为全面而方便气举优化设计软件，不仅能 进行单井气举注入压力优选，气举优化设计,还能进行规模化气举在限定条件下注气量合理分 配，并得到最佳产凰分配方案。一 139 PIPESIM在气举优化设计上的应用介绍作者：王新芳作者单位：斯伦贝

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