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文档简介

1、节点分析在气井中的应用,讲座:综合海战,2018年,生产系统分析,节点系统分析方法简称节点分析,是以从地层到用户的油流为研究对象,对整个系统的压力损失进行综合分析。基本思路:在系统的一部分(例如井底)设置节点,将油气井系统各部分的压力损失相互关联,定量评估各部分的压力损失,逐个评估和优化影响进水和出水口解决方案节点能量的各种因素,实现整个系统的最佳生产,最大限度地发挥井的潜力。核心内容:分析系统各组件的压力损失。稳定流动后,质量流动在每个流动过程的收敛中是相同的;上一进程的剩馀压力等于下一进程的启动压力,是上一进程的阻力,是下一进程的动力。气井的基本流动过程、气井节点分析的使用、节点系统分析方

2、法也是研究气井生产系统的有效工具。其分析方法类似于油井,但泄漏和管道流动压降规律不同。(a)气井油管尺寸最佳气井中,油管至少有4种效果。首先,如果底部附近有封皮,可以保护套管免受管内流体的伤害。第二,保护套管免受液体腐蚀。第三,油管大小合理,可以防止井内残留液体,避免侵蚀作用。第四,油管的大小必须足够大,以便气井通过最大的气流。(a)优化气井管道尺寸(1)低产量气井最佳管柱,实例10低产量气井平均地层压力30MPa,井深H=3000m,井底温度Twf=90,顶板温度Twh=10,顶板压力pwh=6MPa,解决方案:采用与示例4类似的计算方法,选择井底作为解决方案节点,从形成压力开始,进入二项式

3、生产率方程的动态曲线IPR计算。从顶部压力开始,其他细配管大小1.315in(内径26.6mm)、1.660in(内径35.1mm)、1.900in(内径40.9mm)、23/8in(内径50.7mm)、27,在气井中节点分析的使用如图所示,当管直径从26.6mm增加到62mm时,产量大幅度提高。管道直径增加到76mm,产量增加减少。(a)优化气井管道尺寸(1)低产量气井首选管柱,油管尺寸对低产量气井力学的影响,管道尺寸对低产量气井生产的影响,节点分析对气井使用情况,(a)优化气井管道尺寸(2)气井最佳管柱,案例11气井产能方程,解决方案:其他细配管大小1.900in(内径40.9mm)、23

4、/8in(内径50.7mm)、27/8in(内径62.0mm)、31/2in(内径76.0mm),在气井中使用节点分析表明,油管内径从40.9mm增加到88.3mm时,产量大幅增加;管道直径增加到100.5mm时,产量增加减少。前两个例子表明,产量高的气井必须采用比低水平气井更大的油管,气井才能通过最大大气量。要考虑以下因素:(a)优化气井管线尺寸;(2)中间气井首选管、管尺寸对中间气井力学的影响;管尺寸对中间气井生产的影响;节点分析气井的使用;优化高产气井管线尺寸;除了通过尽可能多的煤气外,不会发生气井侵蚀。(a)优化气井管道尺寸(3)高产气井首选管柱,防侵蚀产量,油管壁临界侵蚀速度,类型Q

5、C侵蚀临界流量,104 m3/d;p压力,MPa;t温度,k;d细配管直径,mm;z气体偏差系数;g气体密度,kg/m3;c常数,=122。气井的节点分析(a)优化气井管道大小(3)高产气井最佳管柱,示例12克拉2井为高产气井,井深H=3670m,井底温度Twf=103.5,井温Twh=76.2,顶板压力pwh=,解决方案:(1)其他管件尺寸5英寸(内径112.0毫米),51/2英寸(内径124.2毫米),65/8英寸(内径147.2毫米),7英寸(内径150毫米)(2)计算不同油管尺寸下的调整产量和临界侵蚀流量。其中,临界侵蚀流速根据顶压、顶温、天然气的相对密度,根据防腐生产公式计算。正如在

6、气井中进行节点分析表明,仅当管道内径大于154.0mm时,气流生成才会小于侵蚀气体,因此防腐蚀的最小管件大小为7in(内径为154.0mm)。这个例子说明,高产气井油管的尺寸不能太小,否则容易发生侵蚀。(a)优化气井管道尺寸(3)高产气井首选管柱,管尺寸对克拉2高产气井力学的影响,油井水力50MPa的侵蚀气体,在节点分析气井中使用,(a)优化气井管道尺寸(4)优化气井首选管柱,气井出水后的输送能力因此,选择油管尺寸时,气流速度必须大于气体的临界承载速度。临界承载流,临界承载速度,QC临界承载流,104 m3/d;p压力,MPa;t温度,k;细配管剖面面积,m2;z气体偏差系数;g、l气体、液体

7、密度、kg/m3;气液之间的表面张力,N/m .输送模型系数,在气井中使用节点分析,(a)优化气井油管大小,(4)优化气井油管大小,示例13但以理产气井,深度H=2795m,井底温度Twf=880,解决方案:(1)使用与示例10类似的方法,计算不同管件尺寸的系统分析曲线。(2)计算不同油管尺寸下的调整产量和临界承载流。其中临界承载流量根据顶压、顶温度、天然气相对密度根据移民模型计算。从气井的节点分析可以看出,气井不出水的油管尺寸不能超过27/8(内径62mm)。这个例子说明,水蒸气井油管的尺寸不应太大,否则容易发生井漏。(a)优化气井管道尺寸,(4)优化气井最佳管柱,其他管下临界输送气体,在气

8、井中使用节点分析,(b)地层压力和油井压力对气井生产率的影响,例如14气井管道直径62mm,与其他数据相同10,在不同地层压力和井口压力下生产气井,解决方案:与示例10的计算方法类似,采用地板作为解决方案节点,计算其他地层压力(30MPa6MPa)、进水口动态曲线IPR、其他顶部压力(2MPa14MPa),计算径流动态曲线TPR,并绘制进水口和出水口动态曲线。利用节点分析在气井中,在相同井口压力下,随着地层压力的失败,气井产量逐渐减少;在相同的地层压力下,井口压力越低,气体产量越高。这个例子说明,减少油井压力是井形成压力失败时保持产量的重要手段。(b)形成压力和井口压力对气井生产率的影响,形成

9、压力和井口压力对气井力学的影响,形成压力和井口压力对生产的影响,在气井中使用节点分析,(3)井下瓦斯喷嘴直径对气井生产率的影响,井下瓦斯喷嘴主要用于井下节流压降。井下喷嘴位置确定后,影响生产率的因素是喷嘴直径。例如,分析15口气井中地下燃气喷嘴的深度为2000米,其他参数为10例,地下气井直径对气井产能的影响。解决方案:与示例3分析方法一样,使用井下喷嘴作为函数节点。(1)从形成压力开始,利用计算嘴前压力的能力方程,得到进气动态曲线。从顶压力开始,用单相燃气垂直管道流量计算方法计算出嘴后压力,得到径流动态曲线。在气井中进行节点分析,(3)井下喷嘴直径对气井产能的影响,(2)查找出差指示曲线,如

10、下图所示。(3)使用喷嘴压降公式计算p喷嘴与喷嘴直径d的关系。(4)绘制系统微分曲线和喷嘴差压曲线。井下喷嘴是气井节点分析的差异曲线,如图所示,表明由于气井产量增加,地下喷嘴可用于控制气井产量。(c)地下燃气喷嘴直径对气井产能的影响,井下燃气喷嘴的系统分析曲线,井下喷嘴直径与产量的关系,在气井中使用节点分析,(4)钻孔污染对气井产能的影响,例如16是圆形密闭地层中心的气井,平均地层压力为30MPa,气藏有效渗透率为Ko,解决方案:与示例8计算方法类似,采用地板作为解决方案节点,根据其他表皮系数(-5,0,5,10)的形成压力和Jones气井理论生产力计算公式计算流入动态曲线,然后根据顶压力和单

11、相燃气垂直管道流动方法计算流出动态曲线。绘制流入和流出动态曲线。气井的节点分析,如图所示,井壁污染(S0)可以减少气井产量,利用有效的增产措施增加s,从而显着提高产能。因此,采取效果好的增产对策,改善近场损害程度,是提高气井产能的重要方法。(4)钻孔污染对气井产能的影响,表皮系数与瓦斯生产的关系,气井使用的节点分析,(5)射孔密度对气井产能的影响,例17已知气井参数:污染带深度0.43m,污染水平0.2,射孔段厚度20m,射孔孔半径0.0055(1)根据地层压力和琼斯理论能力方程计算表皮系数S0时的岩棉流动压力,流入动态曲线;然后,通过顶压和单相气体垂直管道流动方法计算油管进气口压力,得到径流

12、动态曲线。(2)计算穿孔段自身压降与产率的关系曲线。(3)解决不同射孔密度下的调整点,绘制射孔密度和产量关系。从7孔/m增加到13孔/m时,气井产量增加到最大宽度,然后孔密度增加,产量减少。因此,气井产量会随着球磨机的增加而增加,但在球磨机增加到一定值后,气井产量不会大幅增加。(5)射孔密度对气井产能的影响,射孔完成段函数节点分析,不同射孔密度对瓦斯生产的影响,在气井中使用节点分析,(6)复合管柱的系统分析,衬管会限制细配管的底部输入直径,但衬管底部仍是直径较大的套筒,直径较大的细配管可以从顶部向下到衬管顶部。,衬,节点连接点,(7)压缩机功率HP=8.122nR1/nqg,顶压6.89MPa

13、,压缩机燃料气体消耗量6.8m3/d/HP,压缩机安装成本900 $/R20,使用3级,即n=3压缩机安装成本3013.6HP900$=271.2104$多萃取天然气1.98104m3/d所得收益:1.98104 m3/d3665d176.6 $/1000m3压缩机油耗气体6.8m3/d/HP=2.05104m3/d压缩机每日油耗2.05104m3/d大于购买量差异1.98104m3/d,井口压力从6.89MPa减少到1.379MPa的选择不经济。不同井口压力的经济效益对比方案1:井口压力降低到6.89MPa,购买一个压缩机到20.68MPa方案2:井口压力直接产生到20.68MPa,无压缩机,外部管网压力18.27MPa流入管网时输入网络压力2

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