1、采油工程采油工程 1 1自噴井生產管理與分析自噴井生產自噴井生產的四個基本的四個基本流動過程流動過程地面水平或傾斜管流地面水平或傾斜管流地層滲流地層滲流井筒多相管流井筒多相管流嘴流嘴流生產流體通過油嘴生產流體通過油嘴( (節流器節流器) )的流動的流動采油工程采油工程 2 2（一）自噴井節點分析v20世紀80年代以來，為進行油井生產系統設計及生產動態預測，廣泛使用了節點系統分析的方法v節點系統分析法：節點系統分析法： 應用系統工程原理，把整個油井生產系統分成若干子系統，研究各子系統間的相互關系及其對整個系統工作的影響，為系統優化運行及參數調控提供依據。采油工程采油工程 3 3節點系統分析法節點

2、系統分析對象：節點系統分析對象：整個油井生產系統整個油井生產系統節點系統分析實質：節點系統分析實質：協調理論在采油應用方面的發展協調理論在采油應用方面的發展協協調調條條件件質量守恒質量守恒能量能量( (壓力壓力) )守恒守恒熱量守恒熱量守恒自噴井生產系統組成：自噴井生產系統組成：油藏滲流子系統油藏滲流子系統井筒流動子系統井筒流動子系統油嘴油嘴(節流器節流器)流動子系統流動子系統地面管流子系統地面管流子系統采油工程采油工程 4 4節點系統分析法v節點（ node ）： 油氣井生產過程中的某個位置。v普通節點： 兩段不同流動過程的銜接點，不產生與流量有關的壓降。v解節點（solution node

3、）： 系統中間的某個節點，將系統分為流入和流出兩部分。采油工程采油工程 5 5節點劃分依據：流體的流動規律 自噴井生產系統節點位置自噴井生產系統節點位置分離器分離器地面地面油嘴油嘴井口井口安全閥（海上油井）安全閥（海上油井）節流器（海上油井）節流器（海上油井）井底流壓井底流壓P Pwfwf井底油層面上的壓力井底油層面上的壓力P Pwfswfs 平均地層壓力平均地層壓力PrPr集氣管網集氣管網油罐油罐 采油工程采油工程 6 6節點系統分析法pseppr為定為定值，不是產量的函數，故任何求解問題值，不是產量的函數，故任何求解問題必須從節點必須從節點1或節或節點點8開始。開始。求解點的選擇：求解點的

4、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點為使問題獲得解決的節點采油工程采油工程 7 7節點系統分析思路：v 以系統兩端為起點分別計算不同流量下節點上、下游的以系統兩端為起點分別計算不同流量下節點上、下游的壓力，并求得壓力，并求得節點壓差節點壓差，繪制，繪制壓差流量曲線壓差流量曲線。v 根據描述節點設備根據描述節點設備( (油嘴、安全閥等油嘴、安全閥等) )的流量的流量壓差相關壓差相關式，求得式，求得設備工作曲線設備工作曲線。v 兩條壓差流量兩條壓差流量曲線的交點曲線的交點為問題的解，即節點設備產為問題的解，即節點設備產生的壓差及相應的

5、油井產量。生的壓差及相應的油井產量。0510152025010203040506070產 量壓力節點流入曲線節點流入曲線節點流出曲線節點流出曲線協調點協調點采油工程采油工程 8 81.地層與油管流動的協調v協調條件：協調條件： 地層產量地層產量=油管排量油管排量 井底流壓井底流壓=油管排出地層產量所需的管鞋壓力油管排出地層產量所需的管鞋壓力v分析目標分析目標 不同地層和井筒條件下流壓不同地層和井筒條件下流壓-產量的關系產量的關系pwf qov分析方法：分析方法： 根據條件，應用圖解法確定協調點。根據條件，應用圖解法確定協調點。采油工程采油工程 9 91)井底為求解點v已知油壓，求解井底流壓。已

6、知油壓，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點為協調點，對應的產量及井底點為協調點，對應的產量及井底流壓為系統協調生產時流壓為系統協調生產時可獲得的可獲得的油井產量及相應的井底流油井產量及相應的井底流壓。 節點（井底）流入曲線節點（井底）流入曲線: :IPRIPR曲線曲線節點（井底）流出曲線節點（井底）流出曲線: : 由井口油壓所計算的井由井口油壓所計算的井底流壓與產量的關系曲底流壓與產量的關系曲線。線。交點交點：該系統在該系統在所給條件下可獲所給

7、條件下可獲得的油井產量及得的油井產量及相應的井底流壓相應的井底流壓。采油工程采油工程 1010v已知井底流壓，求解井口油壓。已知井底流壓，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得出不同產量下的井口油壓，用于得出不同產量下的井口油壓，用于預測油井能否自噴。預測油井能否自噴。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曲線曲線節點（井口）流入曲線：節點（井口）流入曲線：油壓與產量的關系曲線油壓與產量的關系曲線曲線曲線2的形狀的形狀：油管的上下壓差（：油管的

8、上下壓差（Pwf-Pt）并不總是隨著產量的增加而加大。并不總是隨著產量的增加而加大。產量低時，管內流速低，滑脫損失大；產量低時，管內流速低，滑脫損失大；產量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可產量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內壓力損耗大。造成管內壓力損耗大。采油工程采油工程 11 11.地層油管地面流動的協調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；從油管入口到分離器的管流。從油管入口到分離器的管流。簡單管流系統簡單管流系統 生產系統從井底分成兩部分：生產系統從井底分成兩部分：設定一組流量，分別從設定一組流量，分別從井底井底和和分離器分離器開始，開始，求井底流壓與流量

9、的關系曲線。求井底流壓與流量的關系曲線。已知分離器已知分離器Psep和地層和地層Pr。采油工程采油工程 12121)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動工作繪制地面管線油管流動工作曲線（流出曲線）曲線（流出曲線）3C C點為協調點。點為協調點。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量及可獲得的油井產量及相應的井底流壓。相應的井底流壓。節點（井底）流出曲線

10、：節點（井底）流出曲線：以分離器壓力為起點通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系曲線。多相流計算得油管入口壓力與流量的關系曲線。采油工程采油工程 1313選取井底為求解點的目的v預測油藏壓力降低后的未來油井產量v研究油井由于污染或采取增產措施對油井產量的影響預測未來產量預測未來產量油井流動效率改變的影響油井流動效率改變的影響采油工程采油工程 14142)井口為求解點v 整個生產系統以井口為界分為整個生產系統以井口為界分為油管和油藏部分油管和油藏部分以及以及地面管地面管線和分離器部分線和分離器

11、部分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已知分離器已知分離器Psep和地層和地層Pr。采油工程采油工程 15152)井口為求解點求解點在井口的解 流入曲線流入曲線：油藏壓力為起點計算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動態曲線。交點：產量及井口壓力。流出曲線：以分離器壓力為起點計算地面管流動態曲線。采油工程采油工程 1616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動態的影響油管和出油管線對生產動態的影響，便于選擇，便于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采油工

12、程采油工程 1717)以分離器為求解點 已知地層壓力已知地層壓力Pr以油藏為起點，分離器為終點，只有以油藏為起點，分離器為終點，只有流入部分。流入部分。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繪制繪制分離器壓力分離器壓力與與產量產量關系曲線關系曲線2 21 1C CoqsepPq2sepP1sepP4sepP3sepP研究分離器壓力油井生產的影響研究分離器壓力油井生產的影響根據配產選擇分離器壓力根據配產選擇分離器壓力交點：給定交點：給定分離分離器壓力下的產量器壓力下的產量采油工程采油工程 18184)以油藏為求解點已知分離器壓力已知分離器壓力Pse

13、p以油藏為起點，分離器為終點，只有以油藏為起點，分離器為終點，只有流出部分。流出部分。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量產量關系曲線關系曲線2 2分析平均地層壓力對產量的影響分析平均地層壓力對產量的影響1 1oqsepP1q2sepP1sepP3sepP2q3q采油工程采油工程 1919.地層-油管-油嘴流動的協調v嘴流規律（Choke Flow）PtPbd臨界流動：流體的流速臨界流動：流體的流速達到壓力波在流體介質達到壓力波在流體介質中的傳播速度即聲波速中的傳播速度即聲波速度時的流動狀態。度時的流動狀態

14、。油、氣混合物到達井口時，在油嘴前的油壓和油嘴后的回油、氣混合物到達井口時，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，混合物流經油嘴時流速極高，可很大，油嘴直徑又很小，混合物流經油嘴時流速極高，可能達到臨界流動。能達到臨界流動。 采油工程采油工程 2020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臨界流亞臨界流質量流量

15、與壓力比的關系質量流量與壓力比的關系 采油工程采油工程 2121產量與油嘴大小、油壓的關系：調節產量大小。當油嘴直徑和氣油比一定時，產量和井口油壓成線性關系。下游壓力變化不會引起產量波動。只有滿足油嘴的臨界流動，油井生產系統才能穩定生產，即油井產量不隨井口回壓而變化。油嘴、油壓與產量的關系曲線油嘴、油壓與產量的關系曲線 d1d2d3d1 d2 Pf Pc Pt P B， P B為油嘴后的壓力（為油嘴后的壓力（井口回壓）。井口回壓）。 采油工程采油工程 3030（一）井筒分析v2、生產分析、生產分析v1）油壓的變化）油壓的變化 油壓降低的原因有：油管結蠟、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重力，換大油嘴（或油嘴被刺大）也會使油壓減小； 油壓增加的原因有：換小油嘴（或油嘴被堵）、地面流程中出現故障引起回壓變化。例如，地面管線結蠟，油流不暢，都會使油壓增加，影響油井生產。在生產管理中，應盡可能在油壓兩倍于回壓下工作。 采油工程采油工程 3131（一）井筒分析v2）套壓的變化）套壓的變化 油嘴換小（或被堵）使油壓上升，也導致井底流壓升高，因此套壓也隨之升高；如井底發生堵塞，環形空間中由于砂橋、稠油、結蠟的堵塞，都會使套壓下降。 v3）油井產量、氣油比等參數的突然變化）油井產量、氣油比等參數的突然變化 當流壓高于飽和壓力時，每生產1t油所產出的天然氣量，應保持