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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,采油工程,教材：采油工程,-李颖川等编,Petroleum Production Systems,-M J.Economides,主讲: 郭建春、邓燕,学生：石油工程04,联系方法：Dyan01sohu,绪 论,采油工程,：为采出地下原油，采用的各项工程技术措施的总称。,处于中心地位。,任务,：根据油田开发要求，科学地设计、控制和管理生产井和注入井；采取工艺技术措施，以提高油井产量和原油采收率、合理开发油藏。,维持油井的高产稳产。,目的,：生产石油、收回投资、获利。,与钻井、完井工程、油藏工程和地面集输工程紧密相关、交叉渗透。,特点,：综合性、实践性、工艺性强。,本课程：,解决的问题：怎样把地下的原油拿出来。,目的：培养石油工程专业人才。,特点：系统性不强,理论不成熟,内容多,时间紧,研究对象,：,1、地层向井筒的流动,2、井底向井口的流动,3、地面管线的流动,4、自喷井的嘴流,主要内容,自喷采油：利用天然能量开采。,气举采油,有杆泵采油,无杆泵采油,注水,水力压裂,酸化,（人工补充能量）,（降低阻力）,连续气举,气,举 间歇气举,常规有杆泵,人工举升 利用抽油杆传递能量,(机械采油) 地面驱动螺杆泵,泵 电动潜油离心泵,利用电缆传递电能,举,电动潜油螺杆泵,水力活塞泵,利用液体传递能量 射流泵,涡轮泵,注水：利用液体携带、补充能量。,水力压裂（hydraulic fracturing）,是用压裂液使地层破裂形成裂缝。并在缝内填以支撑剂。填砂裂缝的高渗透能力起到油井增产的作用。,酸化（acidizing）,是向油井挤入专门配制的酸液，依靠其化学溶蚀作用以解除油层污染和提高近井地带油层渗透率。,压裂酸化（简称酸压，用于碳酸盐层）,基质酸化（用于碳酸盐和砂岩地层）,1）油层多孔介质；,2）完井井眼结构发生改变的近井地带,(钻井、固井、完井和增产措施作业所致)；,3）举升管柱垂直、倾斜或弯曲油管、套管或油、套管环形空间（井下油嘴和井下安全阀）；,4）人工举升装置用于补充人工能量的深井泵或气举阀等；,采油生产系统：,总压降可分解为以下部分：,5,）井口阻件,地面用于控制油井产量的,油嘴、节流装置；,6,）地面集油管线,水平、倾斜或起伏管,线；,7,）计量站油气分离器。,油井系统总压降为：,第一章 油井基本流动规律,第一节 油井流入动态,一、单相原油流入动态,1、垂直井单相油流,（1）定压边界的稳定流产量公式,C ,单位换算系数，,P2,表,1-1,Pe=常数,Pw,( 1-1 ),对溶解气驱油藏,可由试井得 ,取代,P,e,：,Pr,根据达西定律，定压边界圆形油层中心一口垂直井的稳态流动产量公式 :,(2)封闭边界拟稳态条件下的产量公式,参见:,DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering,Pw,对于圆形封闭地层中心一口井的拟稳态流动其产量,:,(1-1a),(3) 非圆边界的产量公式,A泄流面积；,C,x,值见,P3,图,12,2、 采油指数及入井动态,),2,1,(ln,),(,0,0,S,r,r,B,P,P,ck,q,w,e,wf,r,o,o,+,-,-,=,m,),2,1,(ln,),(,S,r,r,B,P,P,h,ck,q,w,e,o,o,wf,e,o,o,+,-,-,=,m,),4,3,(ln,),(,0,0,S,r,r,B,P,P,ck,q,w,e,wf,r,o,o,+,-,-,=,m,可简化成：q,o,=J,o,( Pe -P,wf,) (1-2a),或,q,o,=J,o,( - P,wf,) (1-2),其中：,Pr,（1-3a）,（1-3）,例： A,井,100,吨,/,天,B,井,80,吨,/,天,A,井,110,吨,/,天,B,井,120吨/,天,如果,P,wf,，则P， q,A, ，q,B,若,q,B, q,A,，则B井产能大。,(1) 采油指数,（1-4）,采油指数,:油井日产量与生产压差的比值。,它表示单位生产压差下油井的日产量,用以衡量油井的生产能力。,( 1-4a ),产液指数,如果油井既产油,又产水,：,( 1-4b ),比采油指数,：单位油层厚度上的采油指数,。,(2)影响采油指数的因素,q,o,=J,o,( P,e,-P,wf,),采油指数反映了地层参数，反过来说，地层参数影响采油指数。,（3） 入井动态关系曲线, 入井动态关系,根据,(1-2),式：q,o,=J,o,(P,r,-P,wf,),一般，在一定时期内：,J=C（单相渗流）， P,r,=C,(1-2),式可写成 q = f (P,wf,),产量与井底流压的关系叫,入井动态关系,(IPR),Inflow Performance Relationship,描绘q=f(P,wf,)的曲线叫,入井动态关系曲线(IPR 曲线)。,入井动态关系曲线（,IPR,曲线）,建立,P,wf,q,坐标，,变换,q =,J(P,r,-P,wf,),式：,P,wf,= P,r,- q/J,当,q= 0,时，,P,wf,=P,r,当,q=,P,r,.,J,时，,P,wf,=0,由此两点得曲线,:,tg,=,Pr.J,/Pr=J,(1-2b),P,wf,q,PrJ,P,曲线的特征,1.夹角的正切就是采油指数,夹角越大,采油指数越大,生产能力越强;反之,夹角越小,J越小,生产能力越弱。曲线很直观地反映油井的产能。,2.当井底压力为Pe时,生产压差为零,油井产量为零.即:产量为零的点,所对应的压力即地层压力。,3,.当井底压力为零时,生产压差最大,所对应的产量是极限最大产量。,1.利用地层参数计算若干个q与P,wf,的对应值作图,得IPR曲线。,2.利用稳定试井法测定,改变生产条件,待产量稳定后(h 且L0,油井不完善; 0或FEP,b,P,wf,),(1)当P,wf,P,b,单相渗流，IPR曲线为直线,J= C , q,o,=J,o,( -P,wf,),Pr,(2)当P,wf,P,b,地层两相渗流，IPR曲线可用Vogel方程计算。,用P,b,代替Vogel方程中的 ,用q,v,代替q,omax,因此,曲线段方程为：,Pr,(1-17),当P,wf,=P,b,时，油井的产量用q,b,来表示,曲线段从横轴的q,b,开始，相当于曲线平移了 q,b,的距离。运用坐标平移方程可写出曲线方程为：,在P,wf,=P,b,处，两段曲线光滑连接，,即曲线的导数相等。,对直线段:,对曲线段:,在P,wf,= P,b,点，两式相等，整理得：,得出三个公式：,P,w f, P,b,Pr,（测试点位于直线段）,b.,已知：,、,P,b,、,P,wftest,、,q,otest,且:,P,wftest, p,b,，用式（1-17）计算产量：,p,wf,=7p,b,，用式（1-19）计算产量：,(4) 不同流压下的产量如下：,p,wf，,， MPa,15 13 11 9 7 5 3 0,q,0,， m,3,/d,28.4 47.3 65.0 80.0 92.5 102.3 109.6 115.7,(5) 绘制IPR曲线如图1-10所示。,8、Fetkorish经验公式,用指数式描述溶解气驱油藏油井的IPR曲线,（1-23）,确定c和n值至少需要两个系统试井的测试点数据（q,o,及p,wf,）。,q,P,wf,将式（1-23）与式（1-24）相除，,得指数式无因次IPR方程：,（1-24）,（1-25）,令p,wf,=0，最大产油量为：,9.溶解气驱油藏斜井的流入动态,(1-26),10.溶解气驱油藏水平井的流入动态,(1-27),三、含水及多层油藏油井流入动态,1.油气水三相渗流油井流入动态,三、含水及多层油藏油井流入动态,1.油气水三相渗流油井流入动态,Petrobras根据油流Vogel方程和已知采液指数，导出油气水三相渗流时的IPR曲线（如图1-12）及流压和采液指数计算公式:,（1-28）,（1-29）,（1-30）,P,wf,=,（1-31）,(0q,L,q,b,),(q,b,q,L,q,omax,),(q,omax,P,eo,时，只产水，含水率100%；,当P,wf,J,w,， P,wf,继续下降，,含水率可 50%。,如果J,o,P,ew,时，只产油，含水率0%；,当P,wf,P,ew,时,开始产水。,当P,wf,下降到油水IPR曲线的交点时，,q,o,=q,w,，含水率为50%。,因为：J,w,J,o,，P,wf,继续下降，含水率可大于 50%。,(,4),串流IPR曲线,关井时：P,ew,P,w,P,eo,q=0,由于P,ew,P,eo,水流向油层,P,w,P,eo,串流流量为：q=J（P,eo,P,）,q, m,3,/d,压力,a,b,c,B,A,a-,全井,b-,油层,c-水层,0,q,P,搬过来。它与水层IPR曲线的交点是流入流出,相等点，这一点的压力就是关井井底压力，这一,点的流量就是串流流量。,由于P,w,P,eo,，,故q为负值。 油,层IPR曲线的延长,线反映这一特征，,但习惯上q仍用正,值,因而把延长线,在作油层和水层的IPR曲线时，可不进行分层测试，利用全井的IPR曲线和含水率曲线，可计算作出各分层的IPR曲线。,？思考：若产水指数大于采油指数，含水率如何变化？,四、完井方式对油井流入动态的影响,射孔完井段压降,仅考虑压实伤害，射孔段压降可简化为二项式：,(1-32),其中:,p,wfs,油层岩面流压，MPa；,p,wf,井底流压，MPa；,q,0,油井产量，m,3,/d；,(1-34),式中:,o,原油粘度，mPas；,B,O,原油体积系数，m,3,/ m,3,；,L,p,孔眼长度，m；,（1-33）,A,p,射孔层流系数，MPa/（m,3,/d）；,B,p,射孔紊流系数，MPa/(m,3,/d),2,；,K,p,孔眼压实环渗透率，10,-3,m,2,；,N,射孔密度，SPM（m,-1,）；,h,p,射孔段厚度，m；,r,c,孔眼压实环半径， m；,r,p,孔眼半径，m；,0,原油密度，kg/m,3,；,p,射孔压实环紊流速度系数，m,-1,。可用经验公式估计：,(1-35),2. 射孔-砾石充填完井段压降,射孔-砾石充填完井段压降可用二项式估计:,A,p,射孔层流系数(式1-33) ；,B,p,射孔紊流系数(式1-34) ；,A,G,砾石充填带层流系数，MPa/(m,3.,/d)；,(1-36),(1-37),(1-38),B,G,砾石充填带紊流系数，MPa/(m,3,/d),2,；,L砾石充填带径向距离，m。,K,G,砾石渗透率，10,-3,m,2,。Gurley建议根据砾石筛析所用筛网尺寸估计K,G,值，见表1-8。,G,砾石充填带紊流速度系数，m,-1,。,用下式估计：,(1-39),筛网尺寸，目(孔/in),K,G,，10,-3,m,2,1020,5.0,10,5,1630,2.5,10,5,2040,1.2,10,5,4060,4.0,10,4,五、预测未来油井流入动态,指数式（1-23）中的指数n视为不变，只考虑系数c随油藏压力的线性变化：,(1-40),（1-41）,式中：下标F表示未来，P表示目前。未来油藏压力条件下的IPR曲线可表示为：,（1-23）,1. Fetkovich方法,2. Vogel-Fetkovich组合方法,按Fetkovcich方法确定未来条件下的最大产量q,omax,，再由Vogel方程计算IPR曲线。,由指数式(1-23)得：目前油藏压力条件下的最大产量为：,由(1-41)得:未来油藏压力条件下的最大产量为：,（1-42）,（1-43）,n=1时：,（1-44）,上式代入Vogel方程，预测未来地层压力的IPR方程为：,（1-45）,（1-43a）,相除得：,例1-5：看书！,小结,1.产量公式；,2.引入采油指数；,3.介绍了入井动态关系及其应用；,4.溶解气驱的IPR曲线,无因次IPR,Vogel方程； 5.不完善井的Vogel方程；,6.增产措施IPR曲线;,5.,单相流与两相流的组合,的IPR曲线；,6.多层IPR，含水层的IPR曲线。,作业,：,1.已知：Pr=16.1 MPa，P,wf,=9.8 MPa，q,o,=15.1 m,3,/d。 试求：1）q,omax,2） P,wf,=4.9 MPa 时的q,o,3）绘出完整的IPR曲线。,2.已知,P,wf,（,MPa,） q,o,（m,3,/d） q,w,（m,3,/d）,21.1 0 4.8,17.58 5.1 9.1,10.54 26.2 18,5.27 41.8 25,试绘制IPR曲线，并求：,1）油、水层静压。,2）油、水层平均采油、采水指数以及采液指数。,课堂测试：,写出计算步骤：,1、已知某井Pr=18MPa，Pb15MPa，S0，Pwf10MPa时的流量为50m,3,/d，计算并绘制IPR曲线。,2、已知某井Pb=18MPa，Pr15MPa，Ef1，Pwf10MPa时的流量为50m,3,/d，计算并绘制IPR曲线。,3、已知某井Pb=18MPa，Pr15MPa，Ef1.2，Pwf10MPa时的流量为50m,3,/d，计算并绘制IPR曲线。,4、已知某井Pr=18MPa，Pb15MPa，Ef1，Pwf16MPa时的流量为50m,3/,d，计算并绘制IPR曲线。,
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