第二章第節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)

第二章

自噴與氣舉采油主要內(nèi)容一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二、氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計方法人工舉升采油（機(jī)械采油）自噴采油采油方法人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。采油方法通常是指將流到井底的原油采到地面上所采用的方法。利用油層本身的能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。

自噴采油原理：主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分離出來而發(fā)生的膨脹。

在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動阻力自行流動，不需人為補(bǔ)充能量，因此自噴采油是最簡單、最方便、最經(jīng)濟(jì)的采油方法。

第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到井底的流動—地層滲流井底到井口的流動—井筒多相管流井口到分離器—地面水平或傾斜管流油井生產(chǎn)的三個基本流動過程自噴井生產(chǎn)的四個基本流動過程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力損失穿過井壁(射孔孔眼、污染區(qū))的壓力損失穿過井下節(jié)流器的壓力損失穿過井下安全閥的壓力損失穿過地面油嘴的壓力損失地面出油管線的壓力損失地面管線總壓力損失，包括和油管總壓力損失，包括和自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程（1）地層中的滲流：10-15%

（2）井筒中的流動：30-80%

（3）嘴流：5-30%

（4）地面管線流動：5-10%

油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：四個流動系統(tǒng)相互銜接又相互協(xié)調(diào)起來。協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流量相等各子系統(tǒng)壓力相銜接，前系統(tǒng)的殘余壓力可作為后序系統(tǒng)的動力油井穩(wěn)定生產(chǎn)時，整個流動系統(tǒng)必須滿足混合物的質(zhì)量和能量守恒原理。二、自噴井節(jié)點分析節(jié)點系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(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(yùn)行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。20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)分析的方法節(jié)點劃分依據(jù)：不同系統(tǒng)的流動規(guī)律不同節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動子系統(tǒng)油嘴流動子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)常用節(jié)點分離器壓力：psep井口回壓：pDSC井口油壓：pwh井底流壓：pwf油藏平均壓力：pr

pr-

pwfIPR曲線

pwf-

pwh多相管流計算方法

pwh-

pDSC嘴流特性曲線

pB-

psep多相管流計算方法圖2-2自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置需要解決的問題：預(yù)測在某些節(jié)點壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其它節(jié)點的壓力。節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展通常節(jié)點1分離器壓力psep、節(jié)點8油藏平均壓力pr為定值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問題必須從節(jié)點1或節(jié)點8開始。求解點的選擇：主要取決于所要研究解決的問題求解點：為使問題獲得解決的節(jié)點協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點點流流入入曲曲線線節(jié)點點流流出出曲曲線線協(xié)調(diào)調(diào)點點求解解問問題題方方法法：：針對對求求解解點點，，繪繪制制該該節(jié)節(jié)點點的的流入入曲曲線線和流出出曲曲線線，求求得得其其交交匯匯點點，，得得到到對對應(yīng)應(yīng)的的產(chǎn)產(chǎn)量量。。(一一)油油藏藏與與油油管管兩兩個個子子系系統(tǒng)統(tǒng)的的節(jié)節(jié)點點分分析析1)井井底底為為求求解解點點當(dāng)油油壓壓為為已已知知時時，，可可以以井井底底為為求求解解點點。。圖2-4管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線給定定已已知知條條件件：：油藏藏深深度度；；油油藏藏壓壓力力；；單單相相流流時時的的采采油油指指數(shù)數(shù)；；油油管管直直徑徑；；以以及及飽飽和和壓壓力力；；氣氣油油比比；；含含水水；；油油氣氣水水密密度度。。節(jié)點（井底）流入曲線:IPR曲線節(jié)點（井底）流出曲線:由井口油壓所計算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。交點：該系統(tǒng)在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井井口口為為求求解解點點設(shè)定定一一組組產(chǎn)產(chǎn)量量，，通通過過IPR曲曲線線A可可計計算算出出一一組組井井底底流流壓壓，，然然后后通通過過井井筒筒多多相相流流計計算算可可得得一一組組井井口口油油壓壓曲曲線線。。節(jié)點（井口）流入曲線：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線IPR曲線Pa-Pb是在在油油管管中中消消耗耗的的壓壓力力曲線線B的的形形狀狀：油油管管的的上上下下壓壓差差(Pa-Pb)并并不不總總是是隨隨著著產(chǎn)產(chǎn)量量的的增增加加而而加加大大。。產(chǎn)產(chǎn)量量低低時時，，管管內(nèi)內(nèi)流流速速低低，，滑滑脫脫損損失失大大；；產(chǎn)產(chǎn)量量高高時時，，摩摩擦擦損損失失大大，，這這兩兩種種因因素素均均可可造造成成管管內(nèi)內(nèi)壓壓力力損損耗耗大大。。使用用：：計計算算出出任任意意產(chǎn)產(chǎn)量量下下的的井井口口油油壓壓的的大大小小，，并并用用于于預(yù)預(yù)測測油油井井能能否否自自噴噴。。Q1(二二)從從油油藏藏到到分分離離器器無無油油嘴嘴系系統(tǒng)統(tǒng)的的節(jié)節(jié)點點分分析析方方法法1)井井底底為為求求解解點點給定定的的已已知知條條件件：油藏藏深深度度；；油油藏藏壓壓力力；；單單相相流流時時的的采采油油指指數(shù)數(shù)油油管管直直徑徑；；分分離離器器壓壓力力；；出出油油管管線線直直徑徑及及長長度度；；氣氣油油比比；；含含水水；；飽飽和和壓壓力力以以及及油油氣氣水水密密度度。。2-6簡單管流系統(tǒng)選取取了了中中間間節(jié)節(jié)點點(井井底底)為為求求解解點點，，求求解解時時，，要要從從兩兩端端(井井底底和和分離離器器)開開始始，，設(shè)設(shè)定定一一組組流流量量，，對對這這兩兩部部分分分分別別計計算算至至求求解解點點上上的的壓壓力力(井井底底流流壓壓)與與流流量量的的關(guān)關(guān)系系曲曲線線。。整個個生生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)將將從從井井底底分分成成兩兩部部分分：：(1)油油藏藏中中的的流流動動；；(2)從從油油管管入入口口到到分分離離器器的的管管流流系系統(tǒng)統(tǒng)。。圖2-7求解點在井底的解節(jié)點（井底）流入曲線：油藏中流動的IPR曲線；節(jié)點（井底）流出曲線：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，再通過井筒多相流計算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。交點：在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。②研研究究油油井井由由于于污污染染或或采采取取增增產(chǎn)產(chǎn)措措施施對對完完善善性性的的影影響響選取取井井底底為為求求解解點點的的目目的的①預(yù)預(yù)測測油油藏藏壓壓力力降降低低后后的的未未來來油油井井產(chǎn)產(chǎn)量量圖2-8預(yù)測未來產(chǎn)量圖2-9油井流動效率改變的影響2)井井口口為為求求解解點點整個個生生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)以以井井口口為為界界分分為為油管管和和油油藏藏部部分分以及及地面面管管線線和和分分離離器器部部分分圖2-10地面管線和分離器部分圖2-11油管和油藏部分圖2-12求解點在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點計算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動態(tài)曲線。流出曲線：以分離器壓力為起點計算水平管流動態(tài)曲線。交點：產(chǎn)量及井口壓力。求解解點點選選在在井井口口的的目目的的：研究究不不同同直直徑徑油油管管和和出出油油管管線線對對生生產(chǎn)產(chǎn)動動態(tài)態(tài)的的影影響響，，便便于于選選擇擇油油管管及及出出油油管管線線的的直直徑徑。。圖2-13不同直徑的油管和出油管線的井口解3)分分離離器器為為求求解解點點圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點，分離器為終點，計算并繪制分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線交點：已知的分離器壓力，所給條件下分離器壓力及產(chǎn)量圖2-16分離器壓力對不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓壓力對不同類型型井生產(chǎn)產(chǎn)的影響說明：分離器壓壓力對后后續(xù)工程程設(shè)備選選擇和效效率有影影響，需需要進(jìn)行行經(jīng)濟(jì)技技術(shù)的綜綜合考慮慮。4)平均均油藏壓壓力為求求解點圖2-18變化的影響以油藏壓壓力為求求解點的的目的：①研究在在給定條條件下油油藏平均均壓力對對油井生生產(chǎn)的影影響②預(yù)測不不同油藏藏平均壓壓力下的的油井產(chǎn)產(chǎn)量。分離器壓力→井口壓力→井底壓力→油藏平均壓力,油藏平均壓力與流量關(guān)系曲線。假設(shè)一組產(chǎn)量(三)從從油藏到到分離器器有油嘴嘴系統(tǒng)的的節(jié)點分分析方法法臨界流動動：流體的的流速達(dá)達(dá)到壓力力波在流流體介質(zhì)質(zhì)中的傳傳播速度度時的流流動狀態(tài)態(tài)。圖2-19嘴流示意圖1.嘴嘴流規(guī)規(guī)律油嘴的的孔眼眼直徑徑很小小，一一般只只有幾幾毫米米，油油氣在在嘴前壓壓力pt和嘴后壓壓力ph作用下下通過過油嘴嘴。圖2-20關(guān)系空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：在臨界界流動動條件件下，，流量量不受受嘴后后壓力力變化化的影影響，，臨界界壓力力pc。嘴前壓壓力：：p1嘴后壓壓力：：p2分析：：對于含水井：根據(jù)礦場資料統(tǒng)計，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公式為：圖2-21油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線①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。②只有有滿足足油嘴嘴的臨臨界流流動，，油井井生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)才能能穩(wěn)定定生產(chǎn)產(chǎn)，即即油井井產(chǎn)量量不隨隨井口口回壓壓而變變化。。2.有有油嘴嘴系統(tǒng)統(tǒng)的節(jié)節(jié)點分分析方方法功能節(jié)節(jié)點：：存在壓壓差的的節(jié)點點。壓力不不連續(xù)續(xù)的節(jié)節(jié)點。。一般地地，功功能節(jié)節(jié)點位位置上上裝有有起特特殊作作用的的設(shè)備備，如如地面面油嘴嘴、井井下安安全閥閥、井井下節(jié)節(jié)流器器、抽抽油泵泵等。。油井井生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)中，，當(dāng)存存在功功能節(jié)節(jié)點時時，一一般以以功能能節(jié)點點為求求解點點。節(jié)點系系統(tǒng)分分析思思路：：①以系系統(tǒng)兩兩端為為起點點分別別計算算不同同流量量下節(jié)節(jié)點上上、下下游的的壓力力，并并求得得節(jié)點壓壓差，繪制制壓差－－流量量曲線線。②根據(jù)據(jù)描述述節(jié)點點設(shè)備備(油油嘴、、安全全閥等等)的的流量量—壓壓差相相關(guān)式式，求求得設(shè)備工工作曲曲線。③兩條條壓差差－流流量曲線的的交點點為問題題的解解，即即節(jié)點點設(shè)備備產(chǎn)生生的壓壓差及及相應(yīng)應(yīng)的油油井產(chǎn)產(chǎn)量。。圖3-22自噴井三個流動過程關(guān)系①根據(jù)據(jù)設(shè)定定產(chǎn)量量Q，在油油井IPR曲線線上找找出相相應(yīng)的的pwf；②由Q及pwf按垂直直管流流得出出滿足足油嘴嘴臨界界流動動的Q—pt油管曲曲線B；③油嘴嘴直徑徑d一定，，繪制制臨界界流動動下油油嘴特特性曲曲線C；④油管管曲線線B與與油嘴嘴特性性曲線線C的的交點點即為為該油油嘴下下的產(chǎn)產(chǎn)量與與油壓壓。有油嘴嘴系統(tǒng)統(tǒng)以油嘴嘴為求求解點點的節(jié)點點分析析方法法的步驟驟：油層滲滲流消消耗的的壓力力油管流流動消消耗的的壓力力(四)節(jié)點點分析析在設(shè)設(shè)計及及預(yù)測測中的的應(yīng)用用①先繪繪出滿滿足油油嘴臨臨界流流動的的pt～Q油管工工作曲曲線B；1.不不同油油嘴下下的產(chǎn)產(chǎn)量預(yù)預(yù)測與與油嘴