气井生产系统节点分析ppt课件

第六章第六章 气井生产系统节点分析气井生产系统节点分析 第六章 气井生产系统节点分析 1 生产系统分析生产系统分析(节点分析节点分析)Gilbert(1954年年)优化气井生产系统的一种综合分析方法。优化气井生产系统的一种综合分析方法。方法方法(系统工程理论系统工程理论)：将将地地层层流流体体的的渗渗流流、举举升升管管垂垂直直流流动动和和地地面面集集输输系系统统视视为为一一个个完完整整的的采采气气生生产产系系统统，进进行行整整体体优优化化分分析析，使使整整个个气气井井生生产产系系统统不不仅仅在在局局部上合理部上合理，而且在，而且在整体上处于最优整体上处于最优状态。状态。用途：用途：设计和评价气井生产系统中各部件的优劣。设计和评价气井生产系统中各部件的优劣。生产系统分析(节点分析)2第一节第一节 气井生产系统分析气井生产系统分析第二节第二节 普通节点分析普通节点分析第三节第三节 函数节点分析函数节点分析本本本本 章章章章 主主主主 要要要要 内内内内 容容容容第一节 气井生产系统分析本 章 主 要 内 容3第一节第一节 气井生产系统分析气井生产系统分析一、气井生产系统一、气井生产系统 气气井井生生产产系系统统由由储储层层、举举升升油油管管、针针形形阀阀、地地面面集集气气管管线线、分分离离器器等等多多个部件串联组成个部件串联组成第一节 气井生产系统分析一、气井生产系统4气井生产系统节点分析ppt课件5研究思想研究思想 流动过程多流动过程多,流动规律不同流动规律不同,各个部分的各个部分的压力损失不一样，与内部参数有关。压力损失不一样，与内部参数有关。分析方法是利用压力损失与系统内部参分析方法是利用压力损失与系统内部参数有关这一思想来进行研究的数有关这一思想来进行研究的,属于压力分属于压力分析方法。析方法。研究思想 流动过程多,流动规律不同,各个部分的压力61.1.气藏中气体向气井的渗流气藏中气体向气井的渗流气体通过孔隙或裂缝向井底流动气体通过孔隙或裂缝向井底流动不同孔隙介质不同孔隙介质不不同同流流体体介介质质（单单相相气气流流、气气水水两两相相流、气油两相流）流、气油两相流）不同驱动类型和驱动机理不同驱动类型和驱动机理不同开采方式不同开采方式 渗流阻力、压力损失不同。渗流阻力、压力损失不同。1.气藏中气体向气井的渗流气体通过孔隙或裂缝向井底流动7（1 1）单相气体渗流）单相气体渗流均质气藏均质气藏:产产能能试试井井（例例如如系系统统试试井井、等等时时试试井井、修修正等时试井），指数式和二项式产能公式正等时试井），指数式和二项式产能公式单点法单点法JonesJones理论公式理论公式多层气藏和裂缝性气藏多层气藏和裂缝性气藏:不同气藏类型的现代试井理论模型不同气藏类型的现代试井理论模型气井单井数值模拟器气井单井数值模拟器（1）单相气体渗流均质气藏:8（2 2）气水井流入动态）气水井流入动态边水气藏边水气藏底水气藏底水气藏气水同层的气藏气水同层的气藏可以采用单井数值模拟器来确定。可以采用单井数值模拟器来确定。（2）气水井流入动态边水气藏9（3 3）凝析气井流入动态）凝析气井流入动态当当井井底底流流压压低低于于露露点点压压力力时时，井井底底附附近近有有凝凝析析液液析析出出，地地层层中中流流体体发发生生相相态态变变化化，可可出出现三个区：现三个区：1 1）油气两相可动区；）油气两相可动区；2 2）油相不可动而气相可动的区；）油相不可动而气相可动的区；3 3）单相气区。）单相气区。（3）凝析气井流入动态当井底流压低于露点压力时，井底附近有凝10气井生产系统节点分析ppt课件112.2.气体通过射孔井段的流动气体通过射孔井段的流动完完井井段段的的流流动动阻阻力力损损失失与与完完井井方方式式密密切切相关。分析各种完井方式的总表皮系数相关。分析各种完井方式的总表皮系数影影响响射射孔孔完完井井流流入入特特性性的的主主要要参参数数有有射射孔孔密密度度、孔孔径径、孔孔深深、孔孔眼眼分分布布、相相位位及压实损害程度。及压实损害程度。2.气体通过射孔井段的流动完井段的流动阻力损失与完井方式密123.3.气体沿垂直或倾斜油管举升的流动气体沿垂直或倾斜油管举升的流动单相气体单相气体Cullender&Smith法法平均温度和偏差系数法平均温度和偏差系数法气水两相流气水两相流半半经经验验模模型型：Hagedorn-Brown、Duns-Ros、Orkiszewski、Beggs-Brill、Mukherjee-Brill、Aziz等。等。机机 理理 模模 型型：如如 PEPITE、WELLSIM、TUFFP、OLGA、TACITE等等3.气体沿垂直或倾斜油管举升的流动单相气体13生产井模型生产井模型对对实实际际生生产产系系统统进进行行抽抽象象，以以便便能能进进行行数数学表述，该系统称为生产井模型。学表述，该系统称为生产井模型。生产井模型对实际生产系统进行抽象，以便能进行数学表述，该系统14二、气井生产系统分析二、气井生产系统分析基本思想：基本思想：在系统某部位（如井底）设置解节点在系统某部位（如井底）设置解节点对每一部分的压力损失进行定量评估对每一部分的压力损失进行定量评估对对影影响响流流入入和和流流出出解解节节点点能能量量的的各各种种因因素素进行逐一评价和优选进行逐一评价和优选基本出发点：基本出发点：系统中任何一点的压力是唯一的；系统中任何一点的压力是唯一的；在在稳稳定定条条件件下下，系系统统各各环环节节流流入入和和流流出出流流体的质量守恒体的质量守恒二、气井生产系统分析基本思想：151.1.节点的设置节点的设置 定义：定义：节点（节点（NodalNodal）是一位置的概念，是系统）是一位置的概念，是系统中任一位置。分为中任一位置。分为普通节点普通节点函数节点函数节点目的：目的：系统划分为若干相对独立，相互联系的系统划分为若干相对独立，相互联系的部分，即：部分，即：1 1）地层流入段；）地层流入段；2 2）完井段；）完井段；3 3）油管流动段；油管流动段；4 4）地面管流段。）地面管流段。1.节点的设置 定义：16主要节点，一般取个节点：主要节点，一般取个节点：地地层层、井井底底、井井口口、分分离离器器、完完井井段段、井井底底气气嘴嘴、井下安全阀、地面气嘴井下安全阀、地面气嘴各各节节点点的的位位置置主要节点，一般取个节点：各节点的位置17普普通通节节点点：气气体体通通过过这这类类节节点点时时，节节点点本本身身不不产产生生与与流流量量有有关关的的压压降降。地地层层、井井底底、井井口口、分离器。分离器。函函数数节节点点：气气体体通通过过这这类类节节点点时时,节节点点本本身身要要产产生生与与流流量量相相关关的的压压降降。完完井井段段、井井底底气气嘴嘴、井下安全阀、地面气嘴。井下安全阀、地面气嘴。普通节点和函数节点普通节点和函数节点普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降182 2、解节点的选择、解节点的选择（Solution nodeSolution node）选择系统某节点作解节点。系统被分为两大部分选择系统某节点作解节点。系统被分为两大部分流入流入(Inflow)(Inflow)：始节点到解节点包括的部分：始节点到解节点包括的部分流出流出(Outflow)(Outflow)：解节点到末节点包括的部分：解节点到末节点包括的部分2、解节点的选择（Solution node）选择系统某节点19解解节节点点的的选选择择与与系系统统分分析析的的最最终终结结果果无无关关。可可以在生产系统内任意选择以在生产系统内任意选择但但原原则则上上要要依依照照所所要要求求的的目目的的而而定定，所所选选解解节节点应尽可能靠近分析的对象。点应尽可能靠近分析的对象。解节点的选择与系统分析的最终结果无关。可以在生产系统内任意选203 3、流入和流出动态特性、流入和流出动态特性系统参数变化引起解节点压力和流量变化系统参数变化引起解节点压力和流量变化将将Inflow Inflow 与与OutflowOutflow曲线综合到一个图上曲线综合到一个图上两条曲线的交点称为协调点两条曲线的交点称为协调点压力压力产量产量流入流入流出流出协调点协调点3、流入和流出动态特性系统参数变化引起解节点压力和流量变化压215 5、敏感性优化分析、敏感性优化分析改改变变系系统统参参数数，分分析析这这些些系系统统参参数数对对系系统统流流动特性的影响，从而确定气井最佳生产状态动特性的影响，从而确定气井最佳生产状态5、敏感性优化分析改变系统参数，分析这些系统参数对系统流动特22三、气井生产系统分析的用途三、气井生产系统分析的用途对对新新井井，选选择择完完井井方方式式，确确定定油油套套管管尺尺寸寸、合理生产压差；合理生产压差；对对生生产产井井，找找出出限限制制气气井井的的不不利利因因素素，提提出出改造及调整措施；改造及调整措施；优选气井的最佳控制产量；优选气井的最佳控制产量；分析气井的停喷原因；分析气井的停喷原因；确定排水采气时机，优选排水采气方式；确定排水采气时机，优选排水采气方式；进行经济分析，寻求最佳方案；进行经济分析，寻求最佳方案；预测未来气井产量随时间的变化；预测未来气井产量随时间的变化；找出提高气井产量的途径。找出提高气井产量的途径。三、气井生产系统分析的用途对新井，选择完井方式，确定油套管尺23四、气井生产系统分析步骤四、气井生产系统分析步骤建立生产模型；建立生产模型；根据分析目标选定解节点。确定节点分析方法；根据分析目标选定解节点。确定节点分析方法；完完成成各各个个部部分分数数学学模模型型的的静静动动态态生生产产资资料料的的拟拟合，绘制流入和流出动态曲线；合，绘制流入和流出动态曲线；求解流入和流出动态曲线的协调点；求解流入和流出动态曲线的协调点；完成确定目标的敏感参数分析。优选系统参数。完成确定目标的敏感参数分析。优选系统参数。四、气井生产系统分析步骤建立生产模型；24一、普通节点分析实例一、普通节点分析实例例例题题8-18-1 已已知知某某气气井井的的参参数数：井井中中部部深深度度H H 3000m3000m，油油管管尺尺寸寸为为2“2“（内内径径62mm62mm，外外径径73mm73mm），井井筒筒平平均均温温度度 342K342K，天天然然气气相相对对密密度度g g0.60.6，地地层层压压力力30MPa30MPa，井井口口压压力力 p ptf tf 6.0MPa6.0MPa，气井产能方程为，气井产能方程为试取不同节点为解节点对该井进行节点分析？试取不同节点为解节点对该井进行节点分析？第二节第二节 普通节点分析普通节点分析一、普通节点分析实例例题8-1 已知某气井的参数：井中部深251.1.取地层为解节点的节点分析取地层为解节点的节点分析1.取地层为解节点的节点分析26求解协调点。协调点处的压力为求解协调点。协调点处的压力为30MPa30MPa，产量为产量为9.32109.32104 4m m3 3/d/d求解协调点。协调点处的压力为30MPa，产量为9.3210272.2.取井底为解节点的节点分析取井底为解节点的节点分析2.取井底为解节点的节点分析28求解协调点。协调点处的压力为求解协调点。协调点处的压力为7.89MPa7.89MPa，产量为，产量为9.32109.32104 4m m3 3/d/d。求解协调点。协调点处的压力为7.89MPa，产量为9.32293.3.取井口为解节点的节点分析取井口为解节点的节点分析3.取井口为解节点的节点分析30求解协调点。协调点处的压力为求解协调点。协调点处的压力为6MPa6MPa，产量为产量为9.32109.32104 4m m3 3/d/d。求解协调点。协调点处的压力为6MPa，产量为9.3210431不同解节点下进行节点分析所获得的产不同解节点下进行节点分析所获得的产量相同，为量相同，为9.32109.32104 4m m3 3/d/d。产量与解节点的位置无关。产量与解节点的位置无关。解节点的位置不同，节点的压力不同，解节点的位置不同，节点的压力不同，流入和流出动态曲线的形状不一样。流入和流出动态曲线的形状不一样。结论结论不同解节点下进行节点分析所获得的产量相同，为9.3210432二、气井敏感参数分析二、气井敏感参数分析影影响响气气井井产产能能的的因因素素很很多多，如如油油管管尺尺寸寸、表表皮系数、射孔密度、井口压力、地层压力等。皮系数、射孔密度、井口压力、地层压力等。采采用用敏敏感感参参数数分分析析方方法法可可以以分分析析它它们们对对气气井井产能的影响。产能的影响。二、气井敏感参数分析影响气井产能的因素很多，如油管尺寸、表皮331.1.井口压力对气井产能的影响井口压力对气井产能的影响1.井口压力对气井产能的影响34气井生产系统节点分析ppt课件352.2.油管尺寸对气井产能的影响油管尺寸对气井产能的影响油管的作用油管的作用封隔器，保护套管不受油管内流体高压作用封隔器，保护套管不受油管内流体高压作用保护套管不受液体的腐蚀作用保护套管不受液体的腐蚀作用油管尺寸合理，井内不会滞留烃类液体和水油管尺寸合理，井内不会滞留烃类液体和水油管尺寸必须很大，气井能通过最大的气量油管尺寸必须很大，气井能通过最大的气量2.油管尺寸对气井产能的影响油管的作用36油管设计应综合考虑：油管设计应综合考虑：机械方面问题机械方面问题井的产能井的产能携液能力携液能力成本成本油管设计应综合考虑：37气井生产系统节点分析ppt课件38气井生产系统节点分析ppt课件39气井生产系统节点分析ppt课件40气井生产系统节点分析ppt课件413.3.井壁污染对气井产能的影响井壁污染对气井产能的影响例例8-28-2 已知气井参数：气藏外边界半径已知气井参数：气藏外边界半径 r re e 150m150m，井半径，井半径 r rw w 0.12m0.12m，气藏有，气藏有效厚度效厚度 h h 20m20m，地层渗透率，地层渗透率 K K 0.0010.001m m2 2。其余参数同例题。其余参数同例题8-18-13.井壁污染对气井产能的影响例8-2 已知气井参数：气藏42气井生产系统节点分析ppt课件43气井生产系统节点分析ppt课件44气井生产系统节点分析ppt课件45第三节第三节 函数节点分析函数节点分析一、射孔密度对气井产能的影响一、射孔密度对气井产能的影响 例例8-38-3 已已知知气气井井参参数数：污污染染带带深深度度为为0.43m0.43m，污污染染程程度度为为0.20.2，射射孔孔段段厚厚度度为为20m20m，射射孔孔孔孔眼眼半半径径为为0.005m0.005m，射射孔孔深深度度为为0.23m0.23m，压压实实环环厚厚度度为为0.0127m0.0127m，压压实实程程度度为为0.150.15，水水平平/垂垂直直渗渗透透率比为率比为0.10.1。其余参数与例。其余参数与例8-28-2相同相同第三节 函数节点分析一、射孔密度对气井产能的影响46气井生产系统节点分析ppt课件47气井生产系统节点分析ppt课件48气井生产系统节点分析ppt课件49气井生产系统节点分析ppt课件50气井生产系统节点分析ppt课件51气井生产系统节点分析ppt课件52气井生产系统节点分析ppt课件53