油气井节点系统分析课件

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普通通节节点点：两两个个流流动动过过程程的的衔衔接接点点，如如地地层层供供给给边边缘缘、分分离离器、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。函函数数节节点点：产产生生与与流流量量有有关关压压降降的的阻阻件件，如如井井下下和和地地面面油油嘴嘴、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。节节点点作作用用：在在某某部部位位设设置置节节点点将将一一复复杂杂系系统统隔隔离离为为两两个个相相对对独立的子系统，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7/6/20241节点分析方法系统节点系统终点7/30/20231Pwf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PwfTPRIPRQqPwf系统分析曲线系统分析曲线(井底节点井底节点)7/6/20242Pwf节点Pwf 方法示例 油油气气井井稳稳定定生生产产的的条条件件是是地地层层与与井井筒筒相相协协调调,即即地地层层供供给给能能力力等等于于油油管管排排出出能能力力。节节点点流流入入/出出两两曲曲线线的的交交点点为为气气井井协协调调点点,即即在在所所给给气气井井和和地地层层条条件件下下获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)7/6/20243 油气井稳定生产的条件是地层与井筒相协调,即地层供节点分析一般步骤节点分析一般步骤1.确确定定生生产产系系统统的的起起点点,终终点点和和各各流流动动过过程程(包包括括人人工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置 节节点点位位置置的的选选取取具具有有灵灵活活性性。原原则则上上尽尽可可能能靠靠近近分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Qq节点流入节点流入节点流出节点流出Pnode=（节点上游）（节点上游）Pnode=Psep (节点下游节点下游)7/6/20244节点分析一般步骤节点压力Qq节点流入节点流出Pnode=4.动态拟合动态拟合 将将计计算算结结果果与与实实际际试试采采数数据据对对比比拟拟合合，调调整整数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7/6/202454.动态拟合7/30/20235两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PwfPwfPwfPwfqQIPRTPR自喷点自喷点7/6/20246 流入与流出曲线的关系PwfPwfPwfPwfq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7/6/20247节点选择7/30/20237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PPq0qPspPsp逆流向计算逆流向计算q0qPsp沿流向计算沿流向计算7/6/20248系统的解与节点位置无关以井系统下游端点 为节井底节点井底节点7/6/20249井底节点7/30/20239井底节点井底节点7/6/202410井底节点7/30/202310函数节点分析函数节点分析 油油嘴嘴、井井下下安安全全阀阀、完完井井段段等等作作为为函函数数节节点点的的部部件件在在局局部部会会产产生生与与流流量量相相关关的的压压降降P(Q)，这这类类函函数数节节点的系统分析曲线为点的系统分析曲线为PQ。以以油油井井射射孔孔完完井井段段为为例例分分析析射射孔孔密密度度对对系系统统产产能能的的影影响响。射射孔孔完完井井段段消消耗耗从从地地层层到到井井底底的的大大部部分分压压降降，主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。7/6/202411函数节点分析7/30/202311射孔完井流动状态射孔完井流动状态7/6/202412射孔完井流动状态7/30/202312 油井：油井：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）pspP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）7/6/202413 油井：函数节点P节点流入（顺流向计算的上游压力）p函数节点分析步骤函数节点分析步骤1.作作节节点点流流入入曲曲线线(即即完完井井段段上上游游地地层层无无污污染染(S=0)理理想想情情况的况的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PIPRTPRPwfPwfsq理想完善井（理想完善井（S=0）协调点）协调点Q7/6/202414函数节点分析步骤PIPRTPRPwfPwfsq理想完善井（S3.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-Pwf4.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射孔条件的完井段P曲曲线线)，如，如N=6、10、15孔孔/米。米。QP系统系统P=06Pp1015需要压差需要压差产量产量q6q10q15p完井段完井段7/6/2024153.作系统需要的压差曲线，即节点流入与流出的压差QP系统气举原理：气举原理：注气降低注气降低举升流压梯度举升流压梯度气举设计目的：气举设计目的：少注少注气多提液气多提液气举井节点分析气举井节点分析7/6/202416气举井节点分析7/30/202316气举井压力状态气举井压力状态改变注气量，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7/6/202417气举井压力状态改变注气量，注气压力，注气深度和管径控制气举液气举井模型气举井模型 气举系统组成气举系统组成气举系统模型气举系统模型 PvtPwfPsepPrTPRPvcqgingSIPRDPR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=P37/6/202418气举井模型 气举系统组成气举系统模型 PvtPsepPr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1qgingP Pvcvc一定，不同阀嘴一定，不同阀嘴一定，不同阀嘴一定，不同阀嘴qgingqgingPvtPvc3Pvc2Pvc1阀嘴一定，不同环空压力阀嘴一定，不同环空压力阀嘴一定，不同环空压力阀嘴一定，不同环空压力P PvcvcPvt相同注气点相同注气点不同阀嘴、不同阀嘴、不同阀嘴、不同阀嘴、P PvcvcPvtPvcd7/6/202419气举阀特性(DPR)Pvt嘴径3嘴径2嘴径1qgingPvc校正流入动态校正流入动态7/6/202420校正流入动态7/30/202320 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ql7/6/202421 求解基本步骤：7/30/202321气举井节点分析图解气举井节点分析图解7/6/202422气举井节点分析图解7/30/2023227/6/2024237/30/202323稳定平衡点优化过程稳定平衡点优化过程TPRSIPRLPRGPR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 DPR7/6/202424稳定平衡点优化过程TPRSIPRLPRGPR优 化注气气举特性曲线气举特性曲线LPRLPRQLQging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7/6/202425气举特性曲线LPRQLQging合理注气范围最大产量最佳效率电潜泵井节点分析方法电潜泵井节点分析方法LpPwfPoutPinPoutPinPwh P泵泵PwfPrPwh气气7/6/202426电潜泵井节点分析方法LpPwfPoutPinPoutPinP电泵特性曲线电泵特性曲线功率功率泵效泵效扬程扬程7/6/202427电泵特性曲线功率泵效扬程7/30/202327泵的有效压头泵的有效压头(扬程，扬程，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 泵泵排排量量，m3/d -液液体体密密度度，t/m3厂厂家家测测定定方方法法：在在一一定定转转速速下下调调节节泵泵出出口口闸闸门门开开启启度度，在在每每一一开开启启度度下下测测定定Q、H、Pz和和。泵泵液液为为水，水，r rL L=1=1。7/6/202428泵的有效压头(扬程，m)HQ7/30/202328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气体体会会明明显显降降低低，对对于于泵泵送送油油、气气、水水混混合合物物，其其体体积排量随压力变化积排量随压力变化 Q=q Q=qscscVF (mVF (m3 3/d)/d)q qscsc-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)。7/6/202429说 明7/30/202329选择泵型选择泵型1 1.作作IPRIPR曲线曲线2.2.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 Poutout和相应混合物体积排量和相应混合物体积排量 Q=q Q=qscscVFVF4.4.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qPwf7/6/202430选择泵型qPwf7/30/202330 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 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 Pinin=PrP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 Poutout=P=Psepsep+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 qscsc，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。7/6/202431 电泵节点分析步骤7/30/202331P节点节点qscq0q1q2P1 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7/6/202432P节点qscq0q1q2P1P2泵出口压力 Pout泵入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 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7/6/202433人工举升方式选择基本原则7/30/202333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分类，选出代表井选出代表井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.用计算机用计算机模拟模拟各种备选采油方式在各代表井的生产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（液）量。如果最大产量大于生产阶段的最大产油（液）量。如果最大产量大于 开发配产，则该采油方式是可行的，否则不可行开发配产，则该采油方式是可行的，否则不可行 4.对各种可行的采油方式进行对各种可行的采油方式进行经济分析经济分析对比，求出各对比，求出各 种采油方式的相对经济效果种采油方式的相对经济效果5.与其他影响采油方式与其他影响采油方式适应性适应性的非量化因素一起进行的非量化因素一起进行 综合综合综合分析综合分析7/6/202434基本步骤1.按单井产量高低将油井分类，选出代表井7/30/常用人工举升方式的适应性及目前达到的水平常用人工举升方式的适应性及目前达到的水平30007/6/202435常用人工举升方式的适应性及目前达到的水平30007/30/各种人工举升方式示意各种人工举升方式示意PwfQL自喷气举有杆泵（井底流压）水力泵电潜泵7/6/202436各种人工举升方式示意PwfQL自喷气举有杆泵（井底流压）水力