石油工程课件PPT自喷与气举采油

求解点：为使问题获得解决的节点。
求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。
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协调点 节点流出曲线 节点流入曲线 协调曲线示意图
ú ² ¿ Á
流入段的产量等于流出段的排量，并且流入段的剩余压力等于流出段所需要的起点压力 协调点上下游能够稳定协调工作。
分离器压力对后 续工程设备选择 和效率有影响， 需要进行经济技 术的综合考虑。
分离器压力对不同油井产量的影响
4)平均油藏压力为求解点
假设一组产量 分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油藏平均 压力与流量关系曲线。
以油藏压力为求解点的 目的：
①研究在给定条件下油藏平 均压力对油井生产的影响
（2）油管头： 装在套管头的上面，它包括油管悬挂器和套管四通。油管悬 挂器的作用是悬挂井内油管柱，密封油管与油层套管间的环形 空间。目前油田上普遍采用的油管头如图2-3所示。顶丝法兰 盘装在套管四通上，油管挂坐在顶丝法兰的座上，并起到挤压 盘根密封油、套环形空间的作用，同时起到卡住油管，防止井 内压力太高时将油管柱顶出的作用。
二、自喷井节点分析
节点系统分析法： 应用系统工程原理， 把整个油井生产系 统分成若干子系统， 研究各子系统间的 相互关系及其对整 个系统工作的影响， 为系统优化运行及 参数调控提供依据。
自喷井生产系统节点位置
节点系统分析对象：整个油井生产系统
油藏渗流子系统
自喷井生产系统组成：
井筒流动子系统
油嘴(节流器)流动子系统 地面管流子系统
• （4）分层开采可分为单管封隔器分采、双管分采和油套分采三种 方式，我国油田多采用单管分层开采。
• （5）单管分层开采生产管柱主要是由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。
第二节 自喷井节点系统分析
一、自喷井生产系统组成
地层渗流 自喷井生产 的四个基本 流动过程 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流 —生产流体通过油嘴(节流器)的流动,
求解点在井口的解
求解点选在井口的目的：
研究不同直径油管 和出油管线对生产 动态的影响，便于
选择油管及出油管
线的直径。
不同直径的油管和出油管线的井口解
3)分离器为求解点
以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制 分离器压力与产量关系曲线 交点：给定 分离器压力 下的产量
分离压力与产量关系
求解点选在分离器处的目的： 研究分离器压力油井生产的影响 说明：
油井自喷生产的条件
油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失为：
生产压差＋井筒损失＋油嘴损失＋地面管线损失
P总 P生 P井筒 P嘴 P管线
油井自喷生产的条件
Pe P总
• （1）从油层到井底的地下渗流 该阶段压力损失占整个流动过积压力总损失的10%～15%。 • （2）从井底到井口的垂直或倾斜管流 该阶段压力损失占总压降的30%～80%。 • （3）经油嘴流出井口的嘴流 井筒流体通过油嘴节流后的压力损失一般占总压降的 5%～30% • （4）通过地面出油管线流至集油站分离器的近似水平 管流 该阶段压力损失一般占总压降的5%～10%。
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
管鞋压力与产量关系曲线
代表在Pwf1下 代表在Pwf2下 有产量为q1的 有能把产量为 油流到井底 q2的油举升到 地面 Pwf1 Pwf2 q1<q2 供小于求， 油井不协调
q3<q4，供大于求， 油井不协调
q3
q1
q4 q2
增产措施对油井产量的影响
预测未来产量
油井流动效率改变的影响
2)井口为求解点
生产系统分为地面管线和分离器、 油管和油藏两个子系统。
地面管线和分离器部分 油管和油藏部分
流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量下 的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。 流出曲线： 以分离器压 力为起点计 算地面管流 动态曲线。 交点： 产量及 井口压 力。
②预测不同油藏平均压力下 的油井产量。
Pr
变化的影响
(三)从油藏到分离器有油嘴系统的节点分析方法
一般地，功能节点位置上装有起特殊作用的设备，如油嘴、 抽油泵等。油井生产系统中，当存在功能节点时，一般以 功能节点为求解点。(压降的大小为流量的函数)
有油嘴系统以油嘴为求解点的节点分析方法的步骤：
①根据设定产量Q，在油井IPR 曲线上找出相应的Pwf； ②由Q及Pwf按垂直管流得出满足 油嘴临界流动的Q∼Pt油管曲线B； ③油嘴直径d一定，绘制临界流 动下油嘴特性曲线G； ④油管曲线B与油嘴特性曲线G Pt1 的交点C即为该油嘴下的产量与 油压。
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油管直径；气油比；含水；油、气、 水密度；油藏压力；饱和压力(低于油层压力)及单相流时的采 油指数。 节点（井底）流入曲线:IPR曲线
1)井底为求解点
当油压已知时，可 以井底为求解点。 交点：该系统 在所给条件下 可获得的油井 产量及相应的 井底流压。
利用油层自身能 量将原油举升到 地面的采油方式。 人工给井筒流体 增加能量将井底 原油举升至地面 的采油方式。
人工举升采油
常规有杆泵采油
有杆泵采油
地面驱动螺杆泵采油 人工举升采油
气举采油
电动潜油离心泵采油 无杆泵采油 水力活塞泵采油 电动潜油螺杆泵采油 水力射流泵采油
柱塞泵采油
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
二、自喷井流程
• 油、气在井口所通过的能控制和调节油、气产量并把产 出的油、气进行集输的一套设备称为自喷井的井场流程。 • 一般自喷井井场流程有以下的作用：控制和调节油井的 产量；录取油井的动态资料。 • 一般最简单的井口流程是一套能控制、调节油、气产量 的采油树，及油、气混输的管线和设备，如图2-6所示。
一、自喷井井口装置
目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管 头、油管头和采油树三部分组成
（1）套管头 • 套管头是连接套管和各种井口装置的一种部件。用以支持技术 套管和油层套管的重力，密封各层套管间的环形空间，为安装 防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连接。套管 头在井口装置的下端，由本体、套管悬挂器和密封组件组成。 图2-2为连接两层套管的套管头结构。
2)井口为求解点
设定一组产量，通 过IPR曲线A可计算 出一组井底流压， 然后通过井筒多相 流计算可得一组井 口油压曲线B。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力 曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量 的增加而加大。产量低时，管 内流速低，滑脱损失大；产量 高时，摩擦损失大，这两种情 况均可造成管内压力损耗大。
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
协 调 条 件
质量守恒
能量(压力)守恒 热量守恒
• 节点可分为普通节点和函数节点两类。 • 普通节点：一般指两段不同流动过程的 衔接点，在这类节点处不产生与流量有 关的压降。 • 函数节点：在函数节点上的压力是不连 续的，液流穿过函数节点时产生压降， 其压降的大小为流量的函数，故这类节 点称为函数节点。
通过油嘴直径的大小控制产量
地面管线总压力损失，包括 P5 和 P6 穿过井下 安全阀的 压力损失
回压
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4 穿过井下 节流器的 压力损失 穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失 穿过地面 油嘴的压 力损失 地面出油 管线的压 力损失 油压
套压 井底流压
节点（井底）流 出曲线：以分离 器压力为起点通 过水平或倾斜管 流计算得井口油 压，再通过井筒 多相流计算得油 管入口压力与流 量的关系曲线。
交点：在所给条 件下可获得的油 井产量及相应的 井底流压。
求解点在井底的解
选取井底为求解点的目的
①预测油藏压力降低 后的未来油井产量 ②研究油井由于污染或采取
IPR曲线
节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线 应用：计算出任意 产量下的井口油压 的大小，并用于预 测油井能否自喷。
油压与产量的Fra Baidu bibliotek系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：分离器压力；油藏深度；油藏压力；饱和 压力(低于油层压力)及单相流时的采油指数J等。
1)井底为求解点
三、自喷井分层开采生产管柱
（1）分层开采的目的意义 • 油井分层开采，水井分层配注，都是为 了在开发好高渗透层的同时，充分发挥 中、低渗透层的生产能力、调整层间矛 盾。
（2）分层开采的方法
• 自喷分层开采可分为单管封隔器分采、 双管分采和油套分采三种方式。 • 单管分层开采钢材消耗较少，分采的层 数较多，我国油田仍然多采用单管分层 开采。
• （1）什么是自喷采油？
• （2）最经济的采油方式是什么？
第一节 自喷井生产设备及工艺流程
为了使自喷井保持正常生产，必须在井口安 装能够控制、调节油气产量的井口装置。能控 制和调节自喷井油气产量并把产出的油气进行 集输的设备称为自喷井的井场流程。在多油层 开采条件下，需要进行分层开采。本节介绍自 喷井的生产设备、工艺流程和分层开采生产管 柱。 本节主要介绍以下内容： • （1）自喷井井口装置； • （2）自喷井流程； • （3）自喷井分层开采生产管柱。
• 单管分层开采生产管柱主要是 由封隔器、配产器和油管串接 起来的管柱结构。 • 封隔器的主要作用是：封隔油、 套环形空间，把各油层封隔成 独立的开采系统。 • 配产器的主要作用是：控制所 对应油层的生产压差，实现各 层段的定量配产开采。
本节小结
• （1）目前现场使用的井口装置种类较多，其结构都是由套管头、 油管头和采油树三部分组成。 • （2）一般自喷井井场流程的作用是控制和调节油井的产量、录取 油井的动态资料。 • （3）油井分层开采，水井分层配注，都是为了在开发好高渗透层 的同时，充分发挥中、低渗透层的生产能力、调整层间矛盾。
油藏压力
油藏中压力损失 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图
地面出油管线中的压力损失＝Ph－Psep 嘴损＝Pt－Ph
回压Ph
分离器压力Psep
油压Pt
穿过地面 油嘴的压 力损失 井筒中的压力损失＝ Pwf－Pt 油藏压力Pe
井底流压Pwf
油藏中的压力损失＝Pe－Pwf
完整的自喷井生产系统的压力损失示意图
第二章
自喷与气举采油
核心知识点: • （1）节点分析方法的原理和基本步骤； • （2）节点分析方法在自喷井生产系统分 析中的作用； • （3）气举采油的原理及其启动过程的特 点； • （4）气举生产系统的设计方法。
采油方法：将流到井底的原油采至地面所用的
工艺方法和方式。
采 油 方 法 分 类
自喷采油
生产系统从井底分成两部分：
油藏中的流动； 从油管入口到分离器的管流系统。 由于选取中间节点(井底)为求解点，
求解时，要从两端(井底和分离器)开
始，设定一组流量，对这两部分分别 计算至求解点上的压力(井底流压，亦
即油管鞋压力)与流量的关系曲线。
简单管流系统
节点（井底）流入 曲线：油藏中流动 的IPR曲线；
(3)采油树 • 采油树是指油管头以上的部分，它的作用是控制和 调节油井的生产，引导从井中喷出的油气进入出油 管线，实现下井工具设备的起下等。采油树的主要 部件如下： • ①总闸门 • ②生产闸门 • ③清蜡闸门 • ④节流阀其作用是控制 自喷井的产量，有可调式节流阀 和固定式节流阀两种。 采气树上使用可调式节流阀， 采油树上使用固定节流阀（油嘴）。
• 节点分析的基本步骤如下： • （1）建立油井模型并设置节点 • （2）求解点的选择 求解点位置与系统分析的结果无关。应根据所求解的问 题合理选择求解点，通常应选择尽可能靠近分析对象的节点 作为求解点。 • （3）计算求解点上游的供液特征 改变产量，从系统的始端开始，沿流动方向按照求解点 上游各流动过程的数学模型计算相应的求解点处的压力。 • （4）计算求解点下游的排液特征 改变产量，从系统终端开始，逆流动方向按照求解点下 游各流动过程的数学模型计算相应的求解点处的压力。 • （5）确定生产协调点 根据求解点上、下游的压力与产量的关系，在同一坐标 系中绘制出求解点上游压力与产量的关系曲线和求解点下游 压力与产量的关系曲线。流入、流出曲线的交点（称协调工 作点）即是所给条件下系统可提供的产量与求解点处的压力。