《采油工程》考试改革课堂考核环节试题第一次采油大作业答案.

《采油工程》考试改革课堂考核环节试题第一次采油大作业
答案.
第一题
生产初期假设该井能够自喷生产，井筒中的流淌能够分为两段。

下部分泡点压力以下为纯液流，上端低于泡点压力之后为气液两相流。

忽略加速度压力梯度部分。

为了简化计算，似乎确定摩阻压力梯度的比例，说井筒管流分为两部分，纯液流和蔼液两相流。

以第一组数据为例，依照混合液的密度能够得到液柱高600.92m ，气液混合物高度899.08m 。

（1）纯液柱段摩阻压落和总压落计算：油藏条件下的原油密度：
o a s g
oi o
R B ρργρ+=
依照油层物理第一章的内容，我们能够得到油藏条件下的溶解气油比
33
25.94/s R m m =
于是可得油藏条件下的原油密度：
3
831.88/oi kg m ρ=
原油析出气体前可忽略压力所引起的密度变化，所以该段原油密度可近似取原始条件下的原油密度。

于是该段的平均密度：
3(110%)10%848.7/m oi w kg m ρρρ=-+?=
重力压力梯度：
/h m dp dh g
ρ=?
原油流速：
()/86400
m o o w w q q B q B =+
雷诺数：
Re m m
m
Dv N ρμ=
其中粘度为油水的体积加权平均值，原油的粘度依照油层物理学中相关公式得到。

依照雷诺数的大小，所给四组生产条件下的流淌皆为水力光滑区。

故有： 14
Re
0.3164
f N =
摩擦损失梯度：
2
/2m m
f v dp dh f
D ρ=
（2）气液共存段摩阻压落及总压落计算：为简化运算，气液共存段别分段，使用Orkiszewski 办法举行计算。

该段平均压力为：（9+0.1）/2=4.505MPa ，按照温度梯度计算中点温度值作为该段平均温度。

气，液的就地流量：
00()86400p s o
g p TZ R R q q pT -=
86400o o w w
l q B q B q +=
按照Orkiszewski 办法流型划分原则，分不计算L B （泡流界限），L S （段塞流界限）等等，并分析别同产量下的流型。

四种产量下的流型都为泡流，其摩擦损失梯度能够按照液相举行计算。

然而液相流速需要计算持气率H g ，泡流持气率计算参见《采油工程原理与设计》。

液相真实流速：
l (1)
l
h p g q v A H =
-
按照相同的办法可得到摩擦阻力系数，从而计算该段的摩擦阻力损失。

依照持气率亦可计算该段平均密度，从而得到气液共存段的重力压力梯度。

（3）依照各段的压力梯度和高度，可分不计算总的重力压差和摩阻压差，从而得到摩阻压力梯度所占的比例。

结果见附表
产液摩阻压落/Pa 重力压落/Pa 摩阻压落占比/% 11 299.4786511 12635962.98 0.0024 19.8 1265.845917 12444729.22 0.0102 25.4 2378.91156 12331780.59 0.0193 31.3
4039.606879 12218334.34 0.0331
摩阻与产量关系
0.0000
0.00500.01000.01500.02000.0250
0.03000.03500
5
10
1520253035
产液量
摩阻占比
第二题
一、计算地层压力：P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa；挑选合适的产量和
压力(可自个儿挑选):流压(12.9MPa)—流量(19.8m3/d)。

二、依照题目相应地层和流体参数计算某一油管直径的井筒压力梯度损失。

（可利用matlab 编程来实现）
已知参数：油层厚度5m；中深1500m；地层压力系数1.15；原油饱和压力9.0MPa；含水率为10%；生产气油比20m3/t；原油相对密度0.85；天然气相对密度0.7；50℃脱
气原油粘度30mPa.s
处理参数：假设地层温度梯度为每100米3摄氏度，地表温度为20摄氏度，结合地层的厚度就可知地层的温度分布。

利用饱和压力将井筒分为别同的两段，依照别同气
液流型计算相应状态下的流体参数。

计算办法：参考助教复印的压力梯度计算办法。

采纳两项垂直管流的Orkiszewski办法：用压力增量迭代法计算1）确定起始点压力p1，计算深度增量ΔZ和分段数N：
2）初始计算段的压力落为Δp设，并计算下端压力：
3)计算该段的平均压力和平均温度：
4)计算和下的流体性质参数及流淌参数：
（1）原油的API度
（2）溶解气油比：因为γAPI＞30
（3）原油的体积系数
（4）原油密度
（5）油水混合液体的密度
（6）液体的粘度
死油的粘度
活油的粘度
水的粘度：
液体的粘度：
（7）油、天然气的表面张力：
（8）水、天然气的表面张力：
（9）油、水混合物和天然气的表面张力：（10）天然气的粘度：
其中：
（11）天然气的压缩因子
其中
条件计算公式（12）天然气密度
5）推断流态
计算流量：
气体体积流量：
气体质量流量：
液体体积流量：
液体体积流量：
无因次气体流速：
5）计算平均密度与摩擦损失梯度代入可求出平均密度
依照相对粗糙度和雷诺数查表的摩擦阻力系数f=0.04，可得摩擦梯度：
6）计算压落
7）计算误差
8）利用编制的程序计算井筒的压力分布并绘图。

三、计算别同油管直径下井筒压力梯度，选出最优解（对应现有油管尺寸）。

四、M atlab编程产生的计算结果。

表1 别同油管半径下的压力梯度
油管半径压力梯度油管半径压力梯度
0.025 0.0088662 0.043 0.007337
0.026 0.0083937 0.044 0.0073XXX
0.027 0.0080762 0.045 0.0073608
0.028 0.0079108 0.046 0.007373
0.029 0.0078051 0.047 0.0073855
0.03 0.0077286 0.048 0.0073983
0.031 0.00767 0.049 0.007411
0.032 0.0076229 0.05 0.0074238
0.033 0.0075835 0.051 0.0074366
0.034 0.0075503 0.052 0.0074494
0.035 0.0075204 0.053 0.0074623
0.036 0.0074939 0.054 0.007475
0.037 0.0074688 0.055 0.0074876
0.038 0.0074442 0.056 0.0075001
0.039 0.0074207 0.057 0.0075124
0.04 0.0073964 0.058 0.0075247
0.041 0.0073712 0.059 0.0075367
0.042 0.0073456 0.06 0.0075487
图1 别同油管半径对应的压力梯度
3（即最优油管半径）。

图中的最低点对应最小的压力梯度，对应的油管尺寸:21
第三题（思路）
多相流计算只思考重力和摩擦损失，故井筒压力损失由重力损失和摩擦损失组成。

有题目1可知摩擦损失，进而可得摩擦梯度f
dp dL ??。

以井口为求解节点，关系式为： P 2=P 1+P 12f +P 12g
式中，P 12f 为摩擦损失，P 12g 为重力损失。

P 2=P wf ；
P 12f =f
dp h dL ?
?
；
12[(1)]g m o w w w P gh f f gh ρρρ==-+
依照题目所给的流量与流压数据，计算出P 1值
1
2
，填入下表。

液量Q (m 3/d) 11.0 19.8 25.4 30.3 流
压P wf (MPa)
14.1
12.9
12.49
12.1
P 1(MPa)
把结果画到图2中得到曲线A （曲线A 别一定是直线），与曲线B 的交点
所对应的产量即为该井对应的最大产量。

若产量可观，则以为投产初期油藏能量充脚，为充分利用地层能量，挑选自喷生产，若产量别可观，挑选气举生产。

Q(m 3/d) 1MPa
P 1（MPa ）
B
A
第四题（思路）
1、ρgsinθ+ρvρ/d*
式中ρ为多相混合物的密度;v为多相混合物的流速;f为多相混合物流淌时的摩擦阻力系数;d为管径;p为压力;h为深度;g为重力加速度; θ为井歪角的
余角。

f=0.1，ρ=874.14kg/m3，d=0.065m，h=1500m，
（1）利用Beggs-Brill办法计算井筒内的压力梯度。

设定一系列的产量，求出对应的井底流压，在每一具压力下运用压力增量迭代法从井底向上计算，为简化计算过程，将整个井筒作为一段举行计算，依照平均压力和平均温度计算Rs，Bo，Z，μo,μg，原油密度，天然气密度，气液的就地流量、表观流速、质量流量等流体的性质参数，依照Beggs-Brill办法的办法推断流型，再计算阻力系数，最终利用公式计算压力梯度，若在误差范围以内，则取恐怕值为油压值，之后绘制pt-Q的关系曲线B，依照公式2-5绘制每一具油嘴直径下产量与油压
的关系曲线，即油嘴特性曲线G，曲线B、曲线Ｇ与IPR曲线构成了综合协调曲线。

（2）在曲线B上找到油压为2MPa的点，所对应的产量即为要求的最大产量（3）在协调曲线上找到产量为28t/d，确定与之对应或者相近的油嘴直径，曲线Ｇ与Ｂ的交点确定实际的产量和油压，Ｇ与ＩＰＲ曲线的交点确定井底流压。