自喷井生产管理与分析

1、采油工程采油工程 1 1自喷井生产管理与分析自喷井生产自喷井生产的四个基本的四个基本流动过程流动过程地面水平或倾斜管流地面水平或倾斜管流地层渗流地层渗流井筒多相管流井筒多相管流嘴流嘴流生产流体通过油嘴生产流体通过油嘴( (节流器节流器) )的流动的流动采油工程采油工程 2 2（一）自喷井节点分析v20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v节点系统分析法：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。采油工程采油工程 3 3节点系统分析法节点

2、系统分析对象：节点系统分析对象：整个油井生产系统整个油井生产系统节点系统分析实质：节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展协调理论在采油应用方面的发展协协调调条条件件质量守恒质量守恒能量能量( (压力压力) )守恒守恒热量守恒热量守恒自喷井生产系统组成：自喷井生产系统组成：油藏渗流子系统油藏渗流子系统井筒流动子系统井筒流动子系统油嘴油嘴(节流器节流器)流动子系统流动子系统地面管流子系统地面管流子系统采油工程采油工程 4 4节点系统分析法v节点（ node ）： 油气井生产过程中的某个位置。v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。v解节点（solution node

3、）： 系统中间的某个节点，将系统分为流入和流出两部分。采油工程采油工程 5 5节点划分依据：流体的流动规律 自喷井生产系统节点位置自喷井生产系统节点位置分离器分离器地面地面油嘴油嘴井口井口安全阀（海上油井）安全阀（海上油井）节流器（海上油井）节流器（海上油井）井底流压井底流压P Pwfwf井底油层面上的压力井底油层面上的压力P Pwfswfs 平均地层压力平均地层压力PrPr集气管网集气管网油罐油罐 采油工程采油工程 6 6节点系统分析法pseppr为定为定值，不是产量的函数，故任何求解问题值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点必须从节点1或节或节点点8开始。开始。求解点的选择：求解点的

4、选择：主要取决于所要研究解决的问题主要取决于所要研究解决的问题求解点：求解点：为使问题获得解决的节点为使问题获得解决的节点采油工程采油工程 7 7节点系统分析思路：v 以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游的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，并求得压力，并求得节点压差节点压差，绘制，绘制压差流量曲线压差流量曲线。v 根据描述节点设备根据描述节点设备( (油嘴、安全阀等油嘴、安全阀等) )的流量的流量压差相关压差相关式，求得式，求得设备工作曲线设备工作曲线。v 两条压差流量两条压差流量曲线的交点曲线的交点为问题的解，即节点设备产为问题的解，即节点设备产生的压差及相应的

5、油井产量。生的压差及相应的油井产量。0510152025010203040506070产 量压力节点流入曲线节点流入曲线节点流出曲线节点流出曲线协调点协调点采油工程采油工程 8 81.地层与油管流动的协调v协调条件：协调条件： 地层产量地层产量=油管排量油管排量 井底流压井底流压=油管排出地层产量所需的管鞋压力油管排出地层产量所需的管鞋压力v分析目标分析目标 不同地层和井筒条件下流压不同地层和井筒条件下流压-产量的关系产量的关系pwf qov分析方法：分析方法： 根据条件，应用图解法确定协调点。根据条件，应用图解法确定协调点。采油工程采油工程 9 91)井底为求解点v已知油压，求解井底流压。已

6、知油压，求解井底流压。1 12 2C CoqwfPCqwfCP绘制绘制IPRIPR曲线曲线12绘制井筒油管工作曲线绘制井筒油管工作曲线tPoq一组多相流计算方法多相流计算方法wfoPq3C C点为协调点，对应的产量及井底点为协调点，对应的产量及井底流压为系统协调生产时流压为系统协调生产时可获得的可获得的油井产量及相应的井底流油井产量及相应的井底流压。 节点（井底）流入曲线节点（井底）流入曲线: :IPRIPR曲线曲线节点（井底）流出曲线节点（井底）流出曲线: : 由井口油压所计算的井由井口油压所计算的井底流压与产量的关系曲底流压与产量的关系曲线。线。交点交点：该系统在该系统在所给条件下可获所给

7、条件下可获得的油井产量及得的油井产量及相应的井底流压相应的井底流压。采油工程采油工程 1010v已知井底流压，求解井口油压。已知井底流压，求解井口油压。2)井口为求解点绘制绘制IPRIPR曲线曲线12绘制井筒油管工作曲线绘制井筒油管工作曲线3得出不同产量下的井口油压，用于得出不同产量下的井口油压，用于预测油井能否自喷。预测油井能否自喷。oq一组多相流计算方法多相流计算方法toPqwfPIPR曲线曲线1 12 2C CoqwfPCqtCPwfCPIPRIPR曲线曲线节点（井口）流入曲线：节点（井口）流入曲线：油压与产量的关系曲线油压与产量的关系曲线曲线曲线2的形状的形状：油管的上下压差（：油管的

8、上下压差（Pwf-Pt）并不总是随着产量的增加而加大。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。造成管内压力损耗大。采油工程采油工程 11 11.地层油管地面流动的协调1)1)井底为求解点井底为求解点 地层中的流动；地层中的流动；从油管入口到分离器的管流。从油管入口到分离器的管流。简单管流系统简单管流系统 生产系统从井底分成两部分：生产系统从井底分成两部分：设定一组流量，分别从设定一组流量，分别从井底井底和和分离器分离器开始，开始，求井底流压与流量

9、的关系曲线。求井底流压与流量的关系曲线。已知分离器已知分离器Psep和地层和地层Pr。采油工程采油工程 12121)井底为求解点绘制绘制IPRIPR曲线（流入曲线）曲线（流入曲线）12绘制地面管线油管流动工作绘制地面管线油管流动工作曲线（流出曲线）曲线（流出曲线）3C C点为协调点。点为协调点。1 12 2C CoqwfPqwfPrPtP多相流计算方法多相流计算方法wfoPqsepP多相流计算方法多相流计算方法一组一组oq一组一组oqw fP渗流方程渗流方程wfoPqoq交点：交点：在所给条件下在所给条件下可获得的油井产量及可获得的油井产量及相应的井底流压。相应的井底流压。节点（井底）流出曲线

10、：节点（井底）流出曲线：以分离器压力为起点通以分离器压力为起点通过水平或倾斜管流计算得井口油压，再通过井筒过水平或倾斜管流计算得井口油压，再通过井筒多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线。多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线。采油工程采油工程 1313选取井底为求解点的目的v预测油藏压力降低后的未来油井产量v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预测未来产量油井流动效率改变的影响油井流动效率改变的影响采油工程采油工程 14142)井口为求解点v 整个生产系统以井口为界分为整个生产系统以井口为界分为油管和油藏部分油管和油藏部分以及以及地面管地面管线和分离器部分线和分离器

11、部分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油管和油藏部分已知分离器已知分离器Psep和地层和地层Pr。采油工程采油工程 15152)井口为求解点求解点在井口的解 流入曲线流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。交点：产量及井口压力。流出曲线：以分离器压力为起点计算地面管流动态曲线。采油工程采油工程 1616求解点选在井口的目的：v研究不同研究不同直径直径油管和出油管线对生产动态的影响油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择，便于选择油管油管及及出油管线的出油管线的直径。直径。不同直径的油管和出油管线的井口解不同直径的油管和出油管线的井口解采油工

12、程采油工程 1717)以分离器为求解点 已知地层压力已知地层压力Pr以油藏为起点，分离器为终点，只有以油藏为起点，分离器为终点，只有流入部分。流入部分。w fPIPR曲线曲线tPrP多相垂直管流多相垂直管流 地面管流地面管流sepP1 1绘制绘制分离器压力分离器压力与与产量产量关系曲线关系曲线2 21 1C CoqsepPq2sepP1sepP4sepP3sepP研究分离器压力油井生产的影响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根据配产选择分离器压力交点：给定交点：给定分离分离器压力下的产量器压力下的产量采油工程采油工程 18184)以油藏为求解点已知分离器压力已知分离器压力Pse

13、p以油藏为起点，分离器为终点，只有以油藏为起点，分离器为终点，只有流出部分。流出部分。w fPIPR曲线曲线tPrP多相垂直管流多相垂直管流地面管流地面管流sepP1 1绘制绘制平均地层压力平均地层压力与与产量产量关系曲线关系曲线2 2分析平均地层压力对产量的影响分析平均地层压力对产量的影响1 1oqsepP1q2sepP1sepP3sepP2q3q采油工程采油工程 1919.地层-油管-油嘴流动的协调v嘴流规律（Choke Flow）PtPbd临界流动：流体的流速临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速中的传播速度即声波速度时的流动状态。度时的流动状态

14、。油、气混合物到达井口时，在油嘴前的油压和油嘴后的回油、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。能达到临界流动。 采油工程采油工程 2020临界流动( (回压回压) )528. 01PPc空气流过喷管的临界压力比为：空气流过喷管的临界压力比为： 546. 01PPc天然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：QP2/P11(P2/P1)c临界流亚临界流质量流量

15、与压力比的关系质量流量与压力比的关系 采油工程采油工程 2121产量与油嘴大小、油压的关系：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油嘴、油压与产量的关系曲线 d1d2d3d1 d2 Pf Pc Pt P B， P B为油嘴后的压力（为油嘴后的压力（井口回压）。井口回压）。 采油工程采油工程 3030（一）井筒分析v2、生产分析、生产分析v1）油压的变化）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。 采油工程采油工程 3131（一）井筒分析v2）套压的变化）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。 v3）油井产量、气油比等参数的突然变化）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