自喷井生产管理与分析

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,采油工程,33,自喷井生产管理与分析,自喷井生产的四个基本流动过程,地面水平或倾斜管流,地层渗流,井筒多相管流,嘴流,生产流体通过油嘴,(,节流器,),的流动,（一）自喷井节点分析,20,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,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。,节点系统分析法,节点系统分析对象：,整个油井生产系统,节点系统分析实质：,协调理论在采油应用方面的发展,协调条件,质量守恒,能量,(,压力,),守恒,热量守恒,自喷井生产系统组成：,油藏渗流子系统,井筒流动子系统,油嘴,(,节流器,),流动子系统,地面管流子系统,节点系统分析法,节点（,node,）：,油气井生产过程中的某个位置。,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。,解节点（,solution node,）：,系统中间的某个节点，将系统分为流入和流出两部分。,节点划分依据：流体的流动规律,自喷井生产系统节点位置,分离器,地面,油嘴,井口,安全阀（海上油井）,节流器（海上油井）,井底流压,P,wf,井底油层面上的压力,P,wfs,平均地层压力,Pr,集气管网,油罐,节点系统分析法,需要解决的问题：,预测在某些节点压力确定条件下油井的产量以及其它节点的压力。,通常节点,1,分离器压力,p,sep,、节点,8,油藏平均压力,p,r,为定值，不是产量的函数，故任何求解问题,必须从节点,1,或节点,8,开始。,求解点的选择：,主要取决于所要研究解决的问题,求解点：,为使问题获得解决的节点,节点系统分析思路：,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,节点压差,，绘制,压差流量曲线,。,根据描述节点设备,(,油嘴、安全阀等,),的流量,压差相关式，求得,设备工作曲线,。,两条压差流量,曲线的交点,为问题的解，即节点设备产生的压差及相应的油井产量。,节点流入曲线,节点流出曲线,协调点,1.,地层与油管流动的协调,协调条件：,地层产量,=,油管排量,井底流压,=,油管排出地层产量所需的管鞋压力,分析目标,不同地层和井筒条件下流压,-,产量的关系,p,wf,q,o,分析方法：,根据条件，应用图解法确定协调点。,1),井底为求解点,已知油压，求解井底流压。,1,2,C,绘制,IPR,曲线,1,2,绘制井筒油管工作曲线,一组,多相流计算方法,3,C,点为协调点，对应的产量及井底流压为系统协调生产时,可获得的油井产量及相应的井底流,压。,节点（井底）流入曲线,:,IPR,曲线,节点（井底）流出曲线,:,由井口油压所计算的井底流压与产量的关系曲线。,交点,：,该系统在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压,。,已知井底流压，求解井口油压。,2),井口为求解点,绘制,IPR,曲线,1,2,绘制井筒油管工作曲线,3,得出不同产量下的井口油压，用于预测油井能否自喷。,一组,多相流计算方法,IPR,曲线,1,2,C,IPR,曲线,节点（井口）流入曲线：,油压与产量的关系曲线,曲线,2,的形状,：油管的上下压差（,Pwf-Pt,）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；,产量高时，摩擦损失大，这两种因素均可造成管内压力损耗大。,.,地层油管地面流动的协调,1),井底为求解点,地层中的流动；,从油管入口到分离器的管流。,简单管流系统,生产系统从井底分成两部分：,设定一组流量，分别从,井底,和,分离器,开始，求井底流压与流量的关系曲线。,已知分离器,P,sep,和地层,P,r,。,1),井底为求解点,绘制,IPR,曲线（流入曲线）,1,2,绘制地面管线油管流动工作曲线（流出曲线）,3,C,点为协调点。,1,2,C,多相流计算方法,多相流计算方法,一组,一组,渗流方程,交点：,在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。,节点（井底）流出曲线：,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，再通过井筒多相流计算得油管入口压力与流量的关系曲线。,选取井底为求解点的目的,预测油藏压力降低后的未来油井产量,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,油井流动效率改变的影响,2),井口为求解点,整个生产系统以井口为界分为,油管和油藏部分,以及,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,已知分离器,P,sep,和地层,P,r,。,2),井口为求解点,求解点在井口的解,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,。,求解点选在井口的目的：,研究不同,直径,油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择,油管,及,出油管线的,直径。,不同直径的油管和出油管线的井口解,),以分离器为求解点,已知地层压力,P,r,以油藏为起点，分离器为终点，只有流入部分。,IPR,曲线,多相垂直管流,地面管流,1,绘制,分离器压力,与,产量,关系曲线,2,1,C,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,交点：给定,分离器压力下的产量,4),以油藏为求解点,已知分离器压力,P,sep,以油藏为起点，分离器为终点，只有流出部分。,IPR,曲线,多相垂直管流,地面管流,1,绘制,平均地层压力,与,产量,关系曲线,2,分析平均地层压力对产量的影响,1,.,地层,-,油管,-,油嘴流动的协调,嘴流规律（,Choke Flow,）,P,t,P,b,d,临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。,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。,临界流动,临界流动的特点：,油气混合物在油嘴中的流动近似于,单相气体,的流动。临界状态下的流量不受嘴后压力,(,回压,),变化的影响，只与嘴前的压力、嘴径和气油比有关。,空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：,Q,P2/P1,1,(P2/P1),c,临界流,亚临界流,质量流量与压力比的关系,产量与油嘴大小、油压的关系,油嘴的作用,：,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,d,1,d,2,d,3,d,1,d,2,P,f,P,c,P,t,P,B,，,P,B,为油嘴后的压力（井口回压）。,（一）井筒分析,2,、生产分析,1,）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。,（一）井筒分析,2,）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。,3,）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，应保持在溶解气油比的数值上，当井底流压低于饱和压力时，气油比将上升，井筒和井底发生堵塞时，产量会下降，气油比会升高。,（二）油层分析,主要分析油层内能量供耗平衡中压力变化对自喷井生产的影响；,注入与采出的平衡情况；,多油层非均质对油井生产的影响；,油层生产能力的变化，,见水前后有关参数变化等。,（三）油井综合分析的方法,分析时一般按以下步骤进行：,1,、掌握油层、油井的情况,2,、掌握油井生产情况,3,、进行油井综合分析,4,、制定措施,