自噴井生產(chǎn)管理與分析

1、自噴井生產(chǎn)管理與分析一自噴井節(jié)點分析v20世紀(jì)80年代以來，為進(jìn)行油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計及生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測，廣泛使用了節(jié)點系統(tǒng)分析的方法v節(jié)點系統(tǒng)分析法：v應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成假設(shè)干子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對整個系統(tǒng)工作的影響，為系統(tǒng)優(yōu)化運行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。節(jié)點系統(tǒng)分析法節(jié)點系統(tǒng)分析對象：節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的開展節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的開展協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)條條件件質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒能量能量( (壓力壓力) )守恒守恒熱量守恒熱量守恒自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：油藏滲流子系統(tǒng)油藏

2、滲流子系統(tǒng)井筒流動子系統(tǒng)井筒流動子系統(tǒng)油嘴油嘴(節(jié)流器節(jié)流器)流動子系統(tǒng)流動子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)節(jié)點系統(tǒng)分析法v節(jié)點 node ：v油氣井生產(chǎn)過程中的某個位置。v普通節(jié)點：v兩段不同流動過程的銜接點，不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。v解節(jié)點solution node：v系統(tǒng)中間的某個節(jié)點，將系統(tǒng)分為流入和流出兩局部。節(jié)點劃分依據(jù)：流體的流動規(guī)律 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置別離器別離器地面油嘴地面油嘴井口井口平安閥海上油井平安閥海上油井節(jié)流器海上油井節(jié)流器海上油井井底流壓井底流壓PwfPwf井底油層面上的壓力井底油層面上的壓力Pwfs Pwfs 平均地層壓力平均地層壓力P

3、rPr集氣管網(wǎng)集氣管網(wǎng)油罐油罐 節(jié)點系統(tǒng)分析法求解點的選擇：求解點的選擇：主要取決于所要研究解決的問題主要取決于所要研究解決的問題求解點：求解點：為使問題獲得解決的節(jié)點為使問題獲得解決的節(jié)點節(jié)點系統(tǒng)分析思路：v 以系統(tǒng)兩端為起點分別計算不同流量下節(jié)點上、下游的壓力，以系統(tǒng)兩端為起點分別計算不同流量下節(jié)點上、下游的壓力，并求得節(jié)點壓差，繪制壓差流量曲線。并求得節(jié)點壓差，繪制壓差流量曲線。v 根據(jù)描述節(jié)點設(shè)備根據(jù)描述節(jié)點設(shè)備( (油嘴、平安閥等油嘴、平安閥等) )的流量的流量壓差相關(guān)式，壓差相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。求得設(shè)備工作曲線。v 兩條壓差流量曲線的交點為問題的解，即節(jié)點設(shè)備產(chǎn)生的壓差及兩條

4、壓差流量曲線的交點為問題的解，即節(jié)點設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。相應(yīng)的油井產(chǎn)量。0510152025010203040506070產(chǎn) 量壓力節(jié)點流入曲線節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線節(jié)點流出曲線協(xié)調(diào)點協(xié)調(diào)點1.地層與油管流動的協(xié)調(diào)v協(xié)調(diào)條件：協(xié)調(diào)條件： 地層產(chǎn)量地層產(chǎn)量=油管排量油管排量 井底流壓井底流壓=油管排出地層產(chǎn)量所需的管鞋壓力油管排出地層產(chǎn)量所需的管鞋壓力v分析目標(biāo)分析目標(biāo) 不同地層和井筒條件下流壓不同地層和井筒條件下流壓-產(chǎn)量的關(guān)系產(chǎn)量的關(guān)系pwf qov分析方法：分析方法： 根據(jù)條件，應(yīng)用圖解法確定協(xié)調(diào)點。根據(jù)條件，應(yīng)用圖解法確定協(xié)調(diào)點。1)井底為求解點v油壓，求解井底流壓。油壓，

5、求解井底流壓。1 12 2C CoqwfPCqwfCP繪制繪制IPRIPR曲線曲線12繪制井筒油管工作曲線繪制井筒油管工作曲線tPoq一組多相流計算方法多相流計算方法wfoPq3C C點為協(xié)調(diào)點，對應(yīng)的產(chǎn)量及井底流壓點為協(xié)調(diào)點，對應(yīng)的產(chǎn)量及井底流壓為系統(tǒng)協(xié)調(diào)生產(chǎn)時為系統(tǒng)協(xié)調(diào)生產(chǎn)時可獲得的油井產(chǎn)量及可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流相應(yīng)的井底流壓。 節(jié)點（井底）流入曲線節(jié)點（井底）流入曲線: :IPRIPR曲線曲線節(jié)點（井底）流出曲線節(jié)點（井底）流出曲線: : 由井口油壓所計算的井底由井口油壓所計算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。交點交點：該系統(tǒng)在該系統(tǒng)在所給條件下可獲得所給條件下

6、可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓的井底流壓。v井底流壓，求解井口油壓。井底流壓，求解井口油壓。2)井口為求解點繪制繪制IPRIPR曲線曲線12繪制井筒油管工作曲線繪制井筒油管工作曲線3得出不同產(chǎn)量下的井口油壓，用于預(yù)得出不同產(chǎn)量下的井口油壓，用于預(yù)測油井能否自噴。測油井能否自噴。oq一組多相流計算方法多相流計算方法toPqwfPIPR曲線曲線1 12 2C CoqwfPCqtCPwfCPIPRIPR曲線曲線節(jié)點（井口）流入曲線：節(jié)點（井口）流入曲線：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線曲線曲線2的形狀：油管的上下壓差的形狀：油管的上下壓差Pwf-Pt并不總是并不總是隨著產(chǎn)量

7、的增加而加大。隨著產(chǎn)量的增加而加大。產(chǎn)量低時，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量低時，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力產(chǎn)量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力損耗大。損耗大。.地層油管地面流動的協(xié)調(diào)1)1)井底為求解點井底為求解點 地層中的流動；地層中的流動；從油管入口到別離器的管流。從油管入口到別離器的管流。簡單管流系統(tǒng)簡單管流系統(tǒng) 生產(chǎn)系統(tǒng)從井底分成兩局部：生產(chǎn)系統(tǒng)從井底分成兩局部：設(shè)定一組流量，分別從井底和別離器開始，求井設(shè)定一組流量，分別從井底和別離器開始，求井底流壓與流量的關(guān)系曲線。底流壓與流量的關(guān)系曲線。別離器別離器Psep和地層和地層Pr

8、。1)井底為求解點繪制繪制IPRIPR曲線流入曲線曲線流入曲線12繪制地面管線油管流開工作曲線繪制地面管線油管流開工作曲線流出曲線流出曲線3C C點為協(xié)調(diào)點。點為協(xié)調(diào)點。1 12 2C CoqwfPqwfPrPtP多相流計算方法多相流計算方法wfoPqsepP多相流計算方法多相流計算方法一組一組oq一組一組oqw fP滲流方程滲流方程wfoPqoq交點：交點：在所給條件下在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。相應(yīng)的井底流壓。節(jié)點（井底）流出曲線：節(jié)點（井底）流出曲線：以分離器壓力為起點通過以分離器壓力為起點通過水平或傾斜管流計算得井口油壓，再通過井筒多相水平或傾斜管流

9、計算得井口油壓，再通過井筒多相流計算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。流計算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。選取井底為求解點的目的v預(yù)測油藏壓力降低后的未來油井產(chǎn)量v 研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對油井產(chǎn)量的影響預(yù)測未來產(chǎn)量預(yù)測未來產(chǎn)量油井流動效率改變的影響油井流動效率改變的影響2)井口為求解點v 整個生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏局部以及地面管線和整個生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏局部以及地面管線和別離器局部別離器局部地面管線和分離器部分地面管線和分離器部分油管和油藏部分油管和油藏部分別離器別離器Psep和地層和地層Pr。2)井口為求解點求解點在井口的解 流入曲線流入曲線：油藏壓力為起點

10、計算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動態(tài)曲線。交點：產(chǎn)量及井口壓力。流出曲線：以分離器壓力為起點計算地面管流動態(tài)曲線。求解點選在井口的目的：v研究不同研究不同直徑直徑油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的影響，便于油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的影響，便于選擇選擇油管油管及及出油管線的出油管線的直徑。直徑。不同直徑的油管和出油管線的井口解不同直徑的油管和出油管線的井口解)以別離器為求解點 地層壓力地層壓力Pr以油藏為起點，別離器為終點，只有流入以油藏為起點，別離器為終點，只有流入局部。局部。w fPIPR曲線曲線tPrP多相垂直管流多相垂直管流地面管流地面管流sepP1 1繪制別離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線繪制別

11、離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線2 21 1C CoqsepPq2sepP1sepP4sepP3sepP研究別離器壓力油井生產(chǎn)的影響研究別離器壓力油井生產(chǎn)的影響根據(jù)配產(chǎn)選擇別離器壓力根據(jù)配產(chǎn)選擇別離器壓力交點：給定交點：給定分離器分離器壓力下的產(chǎn)量壓力下的產(chǎn)量4)以油藏為求解點別離器壓力別離器壓力Psep以油藏為起點，別離器為終點，只有流出局以油藏為起點，別離器為終點，只有流出局部。部。w fPIPR曲線曲線tPrP多相垂直管流多相垂直管流地面管流地面管流sepP1 1繪制繪制平均地層壓力平均地層壓力與與產(chǎn)量產(chǎn)量關(guān)系曲線關(guān)系曲線2 2分析平均地層壓力對產(chǎn)量的影響分析平均地層壓力對產(chǎn)量的影響1 1oqse

12、pP1q2sepP1sepP3sepP2q3q.地層-油管-油嘴流動的協(xié)調(diào)v嘴流規(guī)律Choke FlowPtPbd臨界流動：流體的流速到臨界流動：流體的流速到達(dá)壓力波在流體介質(zhì)中的達(dá)壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度即聲波速度時的傳播速度即聲波速度時的流動狀態(tài)。流動狀態(tài)。油、氣混合物到達(dá)井口時，在油嘴前的油壓和油嘴后的回壓作用下通油、氣混合物到達(dá)井口時，在油嘴前的油壓和油嘴后的回壓作用下通過油嘴。由于此處氣體膨脹，混合物體積流量很大，油嘴直徑又很小過油嘴。由于此處氣體膨脹，混合物體積流量很大，油嘴直徑又很小，混合物流經(jīng)油嘴時流速極高，可能到達(dá)臨界流動。，混合物流經(jīng)油嘴時流速極高，可能到達(dá)臨界流動。

13、臨界流動( (回壓回壓) )528. 01PPc空氣流過噴管的臨界壓力比為：空氣流過噴管的臨界壓力比為： 546. 01PPc天然氣流過噴管的臨界壓力比為：天然氣流過噴管的臨界壓力比為：QP2/P11(P2/P1)c臨界流亞臨界流質(zhì)量流量與壓力比的關(guān)系質(zhì)量流量與壓力比的關(guān)系 產(chǎn)量與油嘴大小、油壓的關(guān)系：調(diào)節(jié)產(chǎn)量大小。當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時，產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。下游壓力變化不會引起產(chǎn)量波動。只有滿足油嘴的臨界流動，油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線 d1d2d3d1 d2 Pf Pc Pt P B， P B為油嘴后

14、的壓力為油嘴后的壓力井口回壓。井口回壓。 一井筒分析v2、生產(chǎn)分析、生產(chǎn)分析v1油壓的變化油壓的變化 v油壓降低的原因有：油管結(jié)蠟、原油脫氣、含水油壓降低的原因有：油管結(jié)蠟、原油脫氣、含水增多，增加了井筒中的流動阻力或加大了液柱的增多，增加了井筒中的流動阻力或加大了液柱的重力，換大油嘴或油嘴被刺大也會使油壓減重力，換大油嘴或油嘴被刺大也會使油壓減??；??； v油壓增加的原因有：換小油嘴或油嘴被堵油壓增加的原因有：換小油嘴或油嘴被堵、地面流程中出現(xiàn)故障引起回壓變化。例如，、地面流程中出現(xiàn)故障引起回壓變化。例如，地面管線結(jié)蠟，油流不暢，都會使油壓增加，地面管線結(jié)蠟，油流不暢，都會使油壓增加，影響油井生產(chǎn)。在生產(chǎn)管理中，應(yīng)盡可能在油影響油井生產(chǎn)。在生產(chǎn)管理中，應(yīng)盡可能在油壓兩倍于回壓下工作。壓兩倍于回壓下工作。 一井筒分析v2套壓的變化套壓的變化 v油嘴換小或被堵使油壓上升，也導(dǎo)致井油嘴換小或被堵使油壓上升，也導(dǎo)致井底流壓升高，因此套壓也隨之升高；如井底底流壓升高，因此套壓也隨之升高；如井底發(fā)生堵塞，環(huán)形空間中由于砂橋、稠油、結(jié)發(fā)生堵塞，環(huán)形空間中由于砂橋、稠油、結(jié)蠟的堵塞，都會使套壓下降。蠟的堵塞，都會使套壓下降。 v3油井產(chǎn)量、氣油比等參數(shù)的突然變化油井產(chǎn)量、氣油比等參數(shù)的突然變化 v當(dāng)流壓高于飽和壓力時，每生產(chǎn)當(dāng)流壓高于