自噴井采油技術(shù)

自噴井采油技術(shù)一、油井流入動態(tài)二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析四、自噴井管理目錄一、油井流入動態(tài)油井流入動態(tài)：是指油井產(chǎn)量與井底流動壓力的關(guān)系，它們的關(guān)系曲線簡稱IPR曲線。典型的流入動態(tài)曲線物理意義：反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏壓力、油層物性、流體物性、完井質(zhì)量等對油層滲流規(guī)律的影響，是采油工程與油藏工程的銜接點。作用：為油藏工程提供檢驗資料；為采油工程的下一步工作提供依據(jù)；檢查鉆井、完井和各項工藝措施等技術(shù)水平的優(yōu)劣。典型的流入動態(tài)曲線IPR曲線的影響因素：①油藏驅(qū)動類型；②完井方式；③油層性質(zhì)；④流體性質(zhì)。IPR曲線的類型：直線型：Pwf≥Pb，單相流直線-曲線型：

Pe>Pb>Pwf，單相+兩相流曲線型：Pe

<Pb，兩相流IPR曲線的用途：產(chǎn)能分析；確定合理工作制度。一、油井流入動態(tài)一、油井流入動態(tài)在單相流條件下，油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力變化。油井產(chǎn)量與壓力關(guān)系：q0—產(chǎn)油量,m3/d；Pr—平均地層壓力,MPa；Pwf—井底流動壓力,MPa；J0—采油指數(shù),m3/(d·MPa)。qpwfo單相液體的流入動態(tài)曲線1、單相液體的流入動態(tài)描述氣液兩相流動壓力與產(chǎn)量關(guān)系的Vogel方程：式中q0max—相應(yīng)于井底流壓降為零的最大產(chǎn)油量，m3/d典型的油井流入動態(tài)曲線qpwfo一、油井流入動態(tài)2、油氣兩相滲流時的流入動態(tài)(1)當(dāng)pwf>pb時，油藏為單項液流，采油指數(shù)J0可由qotest和pwftest求得：(2)當(dāng)pwf=pb時流壓等于飽和壓力時的產(chǎn)量qb為：組合型流入動態(tài)曲線3、組合型的流入動態(tài)一、油井流入動態(tài)(3)當(dāng)pwf<pb時，油藏為氣液兩項流組合型流入動態(tài)曲線一、油井流入動態(tài)直線段采油指數(shù)一、油井流入動態(tài)(1)求Jo(2)求qb、qc(qomax)(3)計算pwf～qo(4)作IPR曲線計算IPR曲線的步驟：一、油井流入動態(tài)已知：地層平均壓力為16MPa，pb=13MPa，經(jīng)測試：pwf=14MPa時，qo=20m3/d。試求pwf=8MPa時的產(chǎn)量及該井的IPR曲線。解：1)計算Jo，qb，qc及qomax因為Pwftest>Pb：一、油井流入動態(tài)2)計算pwf=8MPa時的qo，因為pwf=8MPa<pb3)計算不同流壓下的產(chǎn)量Pwf1514131197530q010203048.664.577.788.195.8102.24)繪制IPR曲線（略）一、油井流入動態(tài)二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析四、自噴井管理目錄1、基本概念流壓：原油從油層流到井底后具有的壓力，既是地層油流到井底后的剩余壓力，也是垂直向上流動的動力。油壓：如果流壓足夠高，在平衡了靜液柱壓力和克服流動阻力之后，在井口尚有一定的剩余壓力。該壓力將原油輸送到分離器或計量站。二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律單相流兩相流單相+兩相流氣液混合物在垂直管中的流動類型：1、基本概念二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律單相流單相流多相流多相流①出現(xiàn)條件2、多相流特點二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律多相流按流動結(jié)構(gòu)分為：泡流、段塞流、環(huán)流、霧流。②流態(tài)類型二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律2、多相流特點特點：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對摩擦阻力影響不大；滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律②流態(tài)類型2、多相流特點泡流：井筒壓力稍低于飽和壓力時，溶解氣開始從油中分離出來，氣體以小氣泡分散在液相中?；摤F(xiàn)象：

混合流體流動過程中，由于流體間的密度差異，引起的小密度流體流速大于大密度流體流速，引起氣體超越液體的現(xiàn)象。特點：氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相；一段氣一段液交替出現(xiàn)；油氣間相對運動比泡流小，滑脫也小；氣體膨脹能得到較好的利用；一般自噴井中，段塞是主要的。二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律段塞流：當(dāng)混合物繼續(xù)向上流動，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡將合并成大氣泡，直到能夠占據(jù)整個油管斷面時，井筒內(nèi)將形成一段液一段氣的結(jié)構(gòu)。②流態(tài)類型2、多相流特點環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增大，泡彈狀的氣泡不斷加長，井逐漸由油管中間突破，形成油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動結(jié)構(gòu)。二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律特點：氣液兩相都是連續(xù)相；氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶。②流態(tài)類型2、多相流特點霧流：氣體的體積流量增加到足夠大時，油管中內(nèi)流動的氣流芯子將變得很粗，沿管壁流動的油環(huán)變得很薄，絕大部分油以小油滴分散在氣流中。二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律特點：氣體是連續(xù)相，液體是分散相；氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口；氣、液之間的相對運動速度很??；氣相是整個流動的控制因素。②流態(tài)類型2、多相流特點流型變化示意圖純油流泡流段塞流環(huán)流霧流油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流態(tài)類型自下而上依次為：1.純油流、2.泡流、3.段塞流、4.環(huán)流、5.霧流實際上，在同一口井內(nèi)，一般不會出現(xiàn)完整的流型變化二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律②流態(tài)類型2、多相流特點單相流

舉升液體的動力是井底流壓式中

pwf——井底流動壓力

pH——井內(nèi)靜液柱壓力

pfr——摩擦阻力

pwh——井口油管壓力pwhpwf③能量供給情況二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律2、多相流特點◆多相流舉升液體的動力除了流壓，還有氣體的膨脹能。式中pwf——井底流動壓力；

pH——井內(nèi)靜液柱壓力；

pfr——摩擦阻力；

pwh——井口油管壓力;pd——氣體流速增加引起動能變化造成損失pwf=pH+pfr+pwh+pd③能量供給情況二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律2、多相流特點單相流：各斷面體積流量，流速相同，密度不變。多相流：自下而上，體積流量、流速不斷增大，密度不斷變小。pwfpwh二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律2、多相流特點④運動速度◆單相流：克服重力、摩擦阻力?！舳嘞嗔鳎嚎朔亓?、摩擦阻力，氣流速度增加所引起的動能損失。pwfpwh⑤能量消耗二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律2、多相流特點一、油井流入動態(tài)二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析四、自噴井管理目錄三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析1、垂直管中自噴井條件

mgH—井內(nèi)氣液柱壓力Pfr—摩擦阻力Pwh—油壓三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析2、自噴井的四個流動過程地層滲流：遵守滲流規(guī)律，IPR曲線Pwf～qo垂直管流：兩相管流規(guī)律，油管特性曲線Pwf～qo嘴流：多相嘴流規(guī)律，嘴流特性曲線Pwh～qo地面管流：被油嘴分隔開。三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析能量、質(zhì)量守恒3、自噴井的協(xié)調(diào)條件1）每個流動過程銜接處的質(zhì)量流量相等。2）前一過程的剩余壓力足以克服下一過程的壓力消耗。只有滿足協(xié)調(diào)條件，油井才能穩(wěn)定自噴協(xié)調(diào)點：兩曲線的交點三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析油管特性曲線IPR曲線CPR曲線TPR曲線Pwh~qoPwf~qoPwf~qo

PwhDRpH一定咀流特性曲線流入動態(tài)曲線4、協(xié)調(diào)工作曲線三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析IPR曲線的繪制、嘴流CPR曲線的繪制、TPR曲線的繪制流量q1q2q3q4q5q6井底流壓Pwf2Pwf2Pwf3Pwf4Pwf5Pwf6IPR曲線的繪制（略）嘴流CPR曲線的繪制根據(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：對于含水井：三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析油嘴的作用調(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。d1d2d3d1<

d2<d3ptq油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線

三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析管流TPR曲線的繪制這一Pwf與q關(guān)系曲線，描述油管的流通特性，與地層滲流無關(guān)。Pwf油管工作特性曲線qO如果：井口壓力Pt、D、Rp、H一定，假設(shè)油井以不同的產(chǎn)量qi生產(chǎn)，利用氣液兩相管流壓力梯度計算方法，可獲得對應(yīng)的井底流壓Pwfi流量q1q2q3q4q5q6井底流壓Pwf2Pwf2Pwf3Pwf4Pwf5Pwf6三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析①給定油管直徑、生產(chǎn)氣油比和井口油壓，計算出油管的管鞋壓力與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。該曲線與IPR曲線的交點為協(xié)調(diào)點，其余點均不是協(xié)調(diào)點。油管工作特性曲線qcPwfcPIPRqOC非協(xié)調(diào)點1）油層與油管的協(xié)調(diào)工作曲線三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析1）油層與油管的協(xié)調(diào)工作曲線qpqi0PwhiPwfiIPRB②給定Pwh、Rp、D、H等油氣參數(shù)，繪制油管與油層協(xié)調(diào)曲線（Pwh~qo）。該曲線上任何點都滿足兩種流動規(guī)律。交點C為全井的協(xié)調(diào)點，改變油嘴協(xié)調(diào)點隨之改變。2）地層-油管-咀流的協(xié)調(diào)曲線qPPtPwfdqcCPr三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析以油嘴d生產(chǎn)時Pr-Pwf：地層滲流的壓力消耗Pwf-Pt：氣液管流的壓力消耗Pt：可供嘴流和地面管流的壓力消耗5、協(xié)調(diào)在自噴井管理中的應(yīng)用依據(jù)配產(chǎn)要求、地層條件、可選擇的油嘴尺寸。123①繪制IPR曲線②繪出滿足油嘴臨界流動的油管工作曲線③繪制油嘴特性曲線④得到不同油嘴下的產(chǎn)量，或確定產(chǎn)量要求的油嘴直徑。1）不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測與油嘴直徑的選擇三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析低產(chǎn)時，流速低，滑脫損失大高產(chǎn)時，流速高，摩擦損失大一定壓力、產(chǎn)量下存在最佳油管直徑油壓較低，大直徑油管產(chǎn)量較高油壓較高，小直徑油管產(chǎn)量較高12油管直徑對產(chǎn)量的影響①繪制IPR曲線②繪制不同直徑下的油管工作曲線結(jié)論：原因：2）油管直徑的選擇5、協(xié)調(diào)在自噴井管理中的應(yīng)用三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析油藏壓力下降對產(chǎn)量的影響1233）預(yù)測油藏壓力變化對產(chǎn)量的影響5、協(xié)調(diào)在自噴井管理中的應(yīng)用三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆?，IPR曲線下移，油管曲線隨之下移，使協(xié)調(diào)點左偏，產(chǎn)量下降。欲保持油井產(chǎn)量，需更換油咀，使新的協(xié)調(diào)點的產(chǎn)量與原來相同。若d1不變，則q1q2若q1不變，則d1d2124）停噴壓力預(yù)測5、協(xié)調(diào)在自噴井管理中的應(yīng)用三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析地層壓力Pr連續(xù)下降，井底流壓不斷減??；油管曲線向橫軸方向移動，若要求油壓大于一定值生產(chǎn)，沿油壓值點做水平線，若水平線與油管曲線不相交，則表明油井不能自噴生產(chǎn)。一、油井流入動態(tài)二、多項流在垂直管中的流動規(guī)律三、自噴井的協(xié)調(diào)及系統(tǒng)分析四、自噴井管理目錄四、自噴井管理自噴井采油設(shè)備井下管柱井口裝備：采油樹和控制油井合理生產(chǎn)的油嘴等地面油氣分離與計量系統(tǒng)：各種分離器的流量計算基本井身結(jié)構(gòu)：套管層次、規(guī)格、水泥返高等油管及配套的井下工具（節(jié)流閥等）總閥門：控制著油氣流入采油樹的通道。正常生產(chǎn)是打開，需要關(guān)井時關(guān)閉。生產(chǎn)閥門：控制油氣流向出油管線，正常生產(chǎn)時打開，更換檢查油嘴或油井停產(chǎn)時關(guān)閉清蠟閘門：其上方可連接清蠟方噴管等，清蠟時才打開。節(jié)流器：控制自噴井產(chǎn)量四、自噴井管理四、自噴井管理制定合理工作制度取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料維持油井的正常生產(chǎn)

做好自噴井的管理是為了合理利用自噴能量，延長油井自噴期，從而實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。為此，要做好以下三方面的工作。四、自噴井管理所謂的合理工作制度是指在目前地層壓力條件下，油井應(yīng)保持多大生產(chǎn)壓差才是最合理的。換言之，油井控制在什么樣的生產(chǎn)壓差下生產(chǎn)，才能使自噴井的垂直管流壓力損失最小，產(chǎn)量最高，油井生產(chǎn)處于協(xié)調(diào)點。1、制定合理的工作制度四、自噴井管理1、制定合理的工作制度①在較高的采油速度下生產(chǎn)。②保持注采、壓力平衡，使油井有旺盛的自噴能力。③保持采油指數(shù)穩(wěn)定。④保持水線均勻推進，無水采油期長，見水后含水上升速度慢。⑤合理生產(chǎn)壓差應(yīng)能充分利用地層能量又不破壞油層結(jié)構(gòu)，原油含砂量不超過一定的百分?jǐn)?shù)值。油井的合理工作制度應(yīng)綜合考慮：四、自噴井管理1、制定合理的工作制度

油田上常用穩(wěn)定試井來選擇油嘴和確定合理的工作制，穩(wěn)定試井一般需連續(xù)更換3—5個相鄰的油嘴。換油嘴時，應(yīng)等生產(chǎn)穩(wěn)定后取得各項資料，然后繪出穩(wěn)定試井曲線（見右圖）。在試井曲線中，橫坐標(biāo)為油嘴直徑d，縱坐標(biāo)為流壓pf、產(chǎn)量q0、氣油比R、含砂S等。每一個油嘴都對應(yīng)著一組生產(chǎn)參數(shù)。四、自噴井管理1、制定合理的工作制度

根據(jù)試井曲線，合理的油嘴生產(chǎn)參數(shù)應(yīng)該是產(chǎn)量高、氣油比低、井底流壓合適（要考慮流飽壓差）、含水低，含砂少、生產(chǎn)穩(wěn)定。例如右圖合理的油嘴應(yīng)選為6mm，而7mm油嘴的含砂量過高。四、自噴井管理①產(chǎn)量資料——包括油、氣、水、砂的產(chǎn)出量②壓力——每天記錄油壓、套壓，定期測試地層壓力、井底流動壓力。③流體性質(zhì)——主要指油、氣、水的性質(zhì)

油的性質(zhì)包括：密度、粘度、凝固點、含鹽、含硫、含蠟等。

氣的性質(zhì)包括：天然氣的相對密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等組分的數(shù)量，以及天然氣中所含CO2及H2S的程度。

地層水的性質(zhì)包括：礦化度、水型。2、取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料四、自噴井管理①油井的工作制度是否合理。②分析產(chǎn)量、壓力、采油指數(shù)、含水、含砂等的變化及其原因。③油井井筒及地面流程、設(shè)備的技術(shù)狀況。④對注水開發(fā)的油田，分析油井是否見到了注水效果，見水與生產(chǎn)壓差、采出地下體積、累積注水量、注采比的關(guān)系；修井等增產(chǎn)措施后的效果分析。分析的程序——逐次從地面到井筒分析油層。3、做好生產(chǎn)動態(tài)分析四、自噴井管理3、做好生產(chǎn)動態(tài)分析注水見效，pr升高，會使pt緩慢上升。油嘴換小或堵，Pt會突然增加。如果自噴井不是在臨界條件下生產(chǎn)，尤其是冬季，單井出油管線內(nèi)原油粘度增加，回壓升高，也會使Pt升高。①油壓的變化油管柱內(nèi)結(jié)蠟或含水增加，從而影響油壓逐漸下降。油嘴換大，油壓亦減小。油壓升高，最常見的原因有：油壓下降，最常見的原因有：四