采油工程第三章油井流入动态与井筒多相流动计算
采油工程原理与设计
《采油工程原理与设计》教学大纲张琪绪论1、了解采油工程研究的主要内容。
第一章油井流入动态与井筒多相流动计算1、油井流入动态及采油指数的定义、计算方法油井流入动态：是指油井产量与井底流动压力的关系。
采油指数：是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标，其数值等于单位生产压差下的油井产油量。
产液指数：是指单位生产压差下的生产液量。
流动效率：是指该井的理想生产压差与实际生产压差之比。
2、计算并绘制各种IPR曲线3、掌握多相垂直管流流动特征、压力梯度计算步骤、滑脱损失及持液率定义滑脱损失：气液两相流在井筒中，由于气体超越液体而产生的损失。
滑脱：气液两相流在井筒中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象。
第二章自喷与气举采油1、掌握自喷井生产流动过程、自喷井系统分析方法及应用自喷井四个流动过程：油层中的渗流、井筒中的流动、在地面管线中的水平或倾斜管流、嘴流。
2、作出地层-油管-油嘴三种流动协调曲线3、掌握气举采油原理、采油过程，掌握启动压力、工作压力等概念，了解气举设计的内容和方法气举采油原理：是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。
启动压力：随着压缩机压力的不断提高，环形空间内的液面最终将到达管鞋（注气点）处，此时，井口注入压力达到的最高值称为启动压力。
4、气举阀工作原理：气举阀的作用就是降低启动压力和排出油套环形空间中的液体。
实质上是一种用于井下的压力调节器。
5、气举设计步骤第三章有杆泵采油1、掌握抽油装置、抽油泵的工作原理、悬点载荷计算、扭矩因数，了解抽油机悬点运动规律抽油机、泵工作原理：抽油机平衡方式、调平衡依据的基本原理：等值扭矩：就是用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，两种扭矩下电动机的发热条件相同，此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
油井流入动态与井筒多相流动计算
第一章油井流入动态与井筒多相流动计算一、名词解释1、流入动态：油井产量与井底流动压力（简称流压）的关系。
2、IPR 曲线：表示产量与流压关系的曲线称为流入动态曲线。
简称IPR 曲线。
3、采油指数：是一个反应油层性质、厚度、流体参数、泄油面积、完井条件等的综合指标。
4、流动效率：在相同产量下的理想生产压差与实际生产压差之比。
5、产液指数：指单位生产压差下的生产液量。
6、泡流：溶解气开始从油中分离出来，由于气量少，压力高，气体都以小气泡分散在液相中，气泡直径相对于油管直径要小很多，这种结构的混合物的流动称为泡流。
7、流型：油气混合物的流动结构是指流动过程中油、气的分布状态，也称为流动型态，简称流型。
8、段塞流：井筒内形成的一段油一段气的结构，这种结构的混合物的流动称为段塞流。
9、环流：形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构，这种流动称为环流。
10、雾流：在管壁中，绝大部分油都以小油滴分散在气流中，这种流动结构称为雾流。
11、滑脱：在气-液两相管流中，由于气体和液体之间的密度差而产生气体超越液体流动的现象称为滑脱。
12、滑脱损失：出现滑脱之后将增大气液混合物的密度，从而增大混合物的静水压头。
因滑脱而产生的附加压力损失称为滑脱损失。
13、质量流量：质量流量，即单位时间内流过过流断面的流体质量。
14、体积流量：单位时间内流过过流断面的流体体积。
15、气相实际速度：实际上，它是气相在所占断面上的平均速度，真正的气相实际速度应是气相各点的局部速度。
16、气相表观速度：假设气相占据了全部过流断面，这是一种假想的速度。
17、滑脱速度：气相实际速度与液相实际速度之差称为滑脱速度。
18、体积含气率（无滑脱含气率）：单位时间内流过过流断面的两相流体的总体积中气相所占的比例。
19、真实含气率：真实含气率又称空隙率、气相存容比，两相流动的过流断面上，气相面积所占的份额，故也称作截面含气率。
20、混合物密度：在流动的管道上，取一微小管段，则此微小管段内两相介质的质量与体积之比称为混合物的真实密度。
油井流入动态及多相流动计算
1.906 107
k 1.201
非胶结地层紊流速度系数：
g
1.08 10 k 0.55
6
如果试井资料在单相渗流呈现非线性渗流，可绘
制 ( pR pwf ) q 与 q 的关系曲线 。
Pr Pwf C Dq q
Pr Pwf qo
C
由此可以看出， Pr Pwf / q 与 q
tan D
油井生产过程
四个基本流动过程：
油气从油藏流到井底（Pr→Pwf） －地层中的渗流 从井底流到井口（Pwf → Pt） －多相管流（泡流、段塞流、环流、雾流） 通过油嘴的流动（Pt → PB）
－嘴流
井口到分离器的流动（ PB →Psep ） －近似水平管流
第一节 油井流入动态（IPR曲线）
Pwf
Qo
Beggs-Brill Correlation
自喷井生产系统
①—分离器 ②—地面油嘴 ③—井口 ④—安全阀（海上油井） ⑤—节流器（海上油井） ⑥—井底流压Pwf ⑦—井底油层面上的压力Pwfs ⑧—平均地层压力Pr ⑨—集气管网 ⑩—油罐
井筒设备：油管、封隔器、配产器；
地面设备：井口装置（又称采油树），内含有油嘴。
2）计算采油指数
Jo
qo2 qo1 pwf 1 pwf 2
60 20 11 9
m3 20
Mpa
3）查表得
re 0.571 40000 1142
rw
0.1
koh
J o B(ln
re rw
3 4
s)
0.4107109 (m3
/( pas))
0.4107
m2m
o
2
mPa s
4）直线外推至q=0,求得 PR 12Mpa.
第一章 油井流动状态和井筒多相流动计算
4
只要测得 3～动时的 IPR 曲线为直线，其斜率的负倒数便是采油指数；在纵座标(压力座标)上的 截距即为油藏压力。有了采油指数就可以在对油井进行系统分析时利用式(1-3)来预测 不同流压下的产量。另外，还可根据式(1-4)来研究油层参数。
β
=
1.906×107 k1.201
1/m
非胶结砾石充填层的紊流系数 βg 为：
βg
=
1.08×106 k 0.55
1/m
式中 k —渗透率， µm2 。
(1-7) (1-7a)
在 系 统 试 井 时 ，如 果 在 单 相 流 动 条 件 出 现 非 达 西 渗 滤 ，则 可 直 接 利 用 试 井 所 得 的 产 量和压力资料用图解法求得式(1-6)中的 C 和 D 值。改变式(1-6)可得：
式中
qo
=
µ
o
2πkoh(Pr
Bo
ln
re rw
− Pwf )
−
3 4
+
s
a
qo —油井产量(地面)，m3/s；
ko —油层有效渗透率，m2；
Bo —原油体积系数；
h —油层有效厚度，ｍ；
(1-2)
µo —地层油的粘度，Pa·s；
Pe —边缘压力，Pa； Pr —井区平均油藏压力，Pa； Pwf —井底流动压力，Pa；
a.计 算 qomax ：
qomax
=
[1− 0.2
Pwf
qo(test ) (test) −0.8
Pwf
(test )
2]
Pr
Pr
b.给 定 不 同 流 压 ，用 下 式 计 算 相 应 的
采油工程 第3章有杆泵采油-2
采油工程原理与设计
第六节 有杆抽油系统工况分析
分析内容：
(1) 了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜 力，分析、判断油层不正常工作的原因；
(2) 了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产 能力，了解设备潜力，分析判断设备不正常的原因；
1.抽油机井生产系统的组成
(1)油气层子系统 (2)井筒子系统 (3)地面集输子系统 (4)采油设备子系统 稳定工作条件：协调
采油工程原理与设计
2.节点系统分析方法
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。
采油工程原理与设计采油工程原理与设计四诊断软件实例采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计五宏观控制图采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计采油工程原理与设计计算内容
PL1 PL2 ......
采油工程原理与设计
油管 抽油泵
套管
采油工程原理与设计
二、有杆抽油井生产系统设计
有杆抽油系统组成：(1) 油层
(2) 井筒 IPR
井运动流地筒动力流规律面多学学规律多相和规律相
(3) 采油设备(机、杆、泵等)
(4) 地面出油管线
有杆抽油系统设计内容：
(1) 油井流入动态计算； (2) 采油设备(机、杆、泵等)选择； (3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；
油井生产技术原理
一、油井完井与试油
（2）用封隔器分层试油 它是在一口井中可一次射开多层，然后根据需要下 入多级封隔器将测试层段分成二层、三层或四层，同时 进行多层试油，也可以取得几层合试的资料。 （3）中途测试工具试油 中途测试是指在钻井过程中遇到油气显示马上进行 测试的工艺。这是降低钻探成本、提高试油速度、及时 发现油气层的有效技术。
一、油井完井与试油
抽汲不但有降压诱喷 的作用，还有解除油层某 种堵塞的作用，因此适用 于喷势不大的井或有自喷 能力但在钻井过程中，由 于泥浆漏失，钻井液滤液 使油层受到损害的油井。 对于疏松、易出砂的油层， 应避免猛烈抽汲，以避免 油层造成大量出砂。
图1－23 抽吸法原理图 a－下放抽子；b－上提抽子
一、油井完井与试油
二次替喷法：设油层顶界以下套管内体积为V1，油层顶界以上油
管内体积为V2，二次替喷法就是把油管下到人工井底，替入V1体积的 替喷液（清水），再用V2体积的原压井液把替喷液顶到油层顶界以下， 之后上提油管至油层中上部，用替喷液替出油层顶部以上的全部压井 液，这样既替出井内的全部压井液又把油管提到了预定的位置，不会 发生井喷。
以上介绍了几种降低液柱压力的方法，不管使用 哪种排液方法，施工时一定要考虑以下两个问题： 一是安全掏空深度：井内液面降低后，液面处套 管受的外挤力最大，要求外压力必须小于套管的抗外 挤强度，有关资料给出了几种套管的允许的安全掏空 深度。 二是诱喷压差和压力变化率要根据地层预测的出 砂情况而定，不能因压差大、地层流体的流速高而给 地层的剪应力和拉应力过大，破坏地层结构。
然后在这个新 的井眼中也下 套管，并用水 泥固定。
200’
500’
一、油井完井与试油
如前，再钻一个 更小的井眼， 再下相应的 套管，防止 塌陷。
采油工程原理与设计
（四）定井口压力和注气量确定 注气点深度和产量
求解节点：井底
图2-39 定注气量和井口压力确定注 图2-40 定注气量和井口压力确定注
.
气点深度和产量的步骤示意图
气点深度和产量的协调图
定井口压力和限定注气量的条件下确定注气点深度和产量
1) 假定一组产量，根据注气量和地层生产气液比计算出所对应的总气液比；
② Harrison方法（提供了FE=1~ 2.5的无因次IPR曲 线,扩大了Standing曲线的范围,它可用来计算高流 动效率井的IPR曲线和预测低流压下的产量。)
会绘制IPR曲线的. 方法步骤
2.斜井和水平井的IPR曲线
Cheng对溶解气驱油藏中斜井和水平井进行了 数值模拟，并用回归 B P C P 2
Bendakhlia等用两种三维三相黑油模拟器研究了 多种情况下溶解气驱油藏中水平井的流入动态关 系。得到了不同条件下IPR曲线。
qoqm o ax1vP Pwr f. 1vP Pwr f2n
3.油气水三相IPR 曲线
Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。
半闭式装置 封隔器封隔油套环空，其余均与开式装置相同。
闭式装置 封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个固定 阀，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。
箱式装置 在油管柱底部下一个集液箱，提高液体汇聚空间， 以达到提高总产油量的目的。
.
（三）定产量和井口压力确定注气点深度 和注气量
求解节点：井口
上计算注气点以下的流体压力分布曲线A。 3) 由工作压力计算环形空间气柱压力曲线B。此线与曲线A的交点
即为平衡点。
4) 由平衡点沿压力分布曲线A上移所得的点即为注气点。 5) 注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和。 假设一组总气液比，对每一个总气液比都以注气点油管压力为起点
采油工程原理与设计(张琪)
采油工程（张琪）第1章：油井流入动态与井筒多相流动计算油井流入动态是指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油能力。
动态曲线：表示产量与流压关系的曲线，简称IPR曲线。
三种流动状态：地层渗流（地层到井底）井口多相管流（井底到井口）地面水平或倾斜管流（井口到分离器）采油指数：单位生产压差下的油井产油量。
（单相流动时的IPR曲线为直线，其斜率的负倒数便是采油指数）流动效率FE：该井的理想生产压差与实际生产压差之比。
油井的不完善：打开性质不完善井；打开程度不完善井；双重不完善井S=0,FE=1 完善井S<0,FE>1 超完善井S>0,FE<1 不完善井单相液流：当油井的井口压力高于原油的饱和压力时井筒内的液流气液两相流动：当自喷井的井底压力低于饱和压力时泡流：在井筒中从低于饱和压力的深度起，溶解气开始从油中分离出来，这时，由于气量少，压力高，气体都以小气泡分散在液相中，气泡直径相对于油管直径要小很多，这种结构混合物的流动称为泡流。
滑脱：由于油、气密度的差异和泡流的混合物的平均流速小，因此，在混合物向上流动的同时，气泡上升速度大于液体流速，气泡将从油中超越而过，这种气体超越液体上升的现象称为滑脱。
泡流的特点：气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力的影响不大；滑脱现象比较严重。
段塞流：当混合物继续向上流动时，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合成大气泡，直到能过占据整个油管断面时，在井筒内将形成一段油一段气的结构，这种混合物的流动称为段塞流。
环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，并逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。
雾流：在油气混合物继续上升过程中，当压力下降使气体的体积流量增加到足够大时，油管中流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，此时，绝大部分油都以小油滴分散在气流中，这种流动结构称为雾流。
采油工程
采油工程第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算1.油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系，反映了油藏向该井供油的能力。
2.流入动态曲线：表示产量与流压关系的曲线，简称IPR 曲线，也称指示曲线。
3.单相液体的流入动态：a.根据达西定律，在供给边缘压力不变的圆形单层油藏中心一口井的产量公式为()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=s r r B a p p k q w ewf r 21ln 20000μπb.对于圆形封闭油藏，即泄油边缘上没有液体流过，拟稳态条件下的产量公式为：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=s r r B a p p h k q w e wf r 43ln 20000μπc.对于非圆形封闭泄油面积井在拟稳态条件下的产量公式： 令公式中的X r r w e =，根据写有面积的形状和井的位置可确定相应的X 值。
d.油井产量公式可写成：()wf r p p J q-=0 J-----采油指数，()Pa s m ∙3⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=s r r B hak J w e 43ln 2000μπ wf r p p q J -=04.采油指数：单位生产压差下的油井产油量。
5.不完善井Vogel方程的修正a.实际油井的完善性可用流动效率FE来表示b.完善井s=0,FE=1;增产措施后的超完善井s<0,FE>1;油层受损害的井或不完善井s>0,FE<1。
6.流动效率：油井理想生产压差与实际生产压差之比。
第二章自喷与气举采油1.自喷：当油层能量充足时，利用油层本身的能量将油举升到地面的方式称为自喷。
2.人工举升：当油层能量较低时，采用人工给井筒流体增加能量的方法将油从井底举升到地面上来。
3.油井流动规律：油藏到井底的流动─油层中的渗流；井底到井口的流动─井筒中的流动；（井口通过油嘴的流动─嘴流）井口到分离器的流动─在地面管线中的水平或倾斜管流。
4.临界流动：指流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。
井筒多相流
采油工程原理与设计
1)按深度增量迭代的步骤
①已知任一点(井口或井底)的压力作为起点，任选一个合适 的压力降作为计算的压力间隔p。 ②估计一个对应的深度增量h 。 ③计算该管段的平均温度及平均压力，并确定流体性质参数。
④判断流型，并计算该段的压力梯度dp/dh。
⑤计算对应于的该段管长(深度差)h。 ⑥重复②～⑤的计算，直至 h计算 h估计 。 ⑦计算该段下端对应的深度及压力。
②泡流 Bubble Flow
井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从 油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。
滑脱现象：Slippage
混合流体流动过程中，由于流体间的密度 差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体 流速的现象。
如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。
特点：气体是分散相，液体是连续相；
研究途径：基本流动方程 实验资料相关因次分析 近似关系
一、井筒气液两相流动的特性
(一)气液两相流动与单相液流的比较
Comparison between single phase and two phase flow
比较项目 能量来源
能量损失 流动型态 能量关系
单相液流 井底流压
重力损失 摩擦损失 基本不变
第一章 油井流入动态与井 筒多相流动计算
第二部分 井筒多相流动
Multiphase Flow in Wellbore
★ 井筒气液两相流基本概念 Concepts ★ 计算气液两相垂直管流方法 Methods
第二节 井筒气液两相流基本概念
井筒多相流理论： 研究各种举升方式油井生产规律基本理论
研究特点：流动复杂性、无严格数学解
m
V2 1
2
, mgh1
油井流入动态与井筒多相流动计算
油井流入动态与井筒多相流动计算第一节 油井流入动态（IPR 曲线）一、教学目的掌握油井流入动态、采油指数等相关定义；并掌握单相流体流动、油气两相渗流、单相与油气两相渗流同时存在、油气水三相以及多油层情况下油井流入动态的绘制方法。
二、教学重点、难点教学重点：1、油井流入动态的定义以及计算方法；2、不同条件下油井流入动态的计算。
教学难点：1、单相与两相渗流同时存在时油井流入动态的计算；2、油气水三相流动时油井流入动态的计算。
三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表。
四、教学内容本节主要介绍五个方面的问题：1、 单相液体的流入动态.2、 油气两相渗流时的流入动态.3、 wf b r p p p >>时的流入动态.4、 油气水三相流入动态.5、 多层油藏油井流入动态.(一)单相液体的流入动态1、基本概念油井流入动态：油井产量(q0)与井底流动压力(p wf)的关系，反映了油藏向该井供油的能力。
油井流入动态曲线：表示产量与流压关系的曲线，简称IPR曲线。
Inflow Performance Relationship CurveIPR曲线基本形状与油藏驱动类型有关。
即使在同一驱动方式下，还将取决于油藏压力、油层厚度、渗透率及流体物理性质等。
2、生产试井生产试井又称为系统试井或稳定试井，它是指在生产过程中对油层的研究，它的目的和方法都与不稳定试井存在区别：⑴试井的目的通过试井，可解决四个方面的问题：①对油气水性质的研究；②对油层物性的研究（油藏物理）；③对油层非均质性和油藏驱动类型的研究（油藏工程）；④井底流动的研究（采油工程）。
生产试井的特点：不需停产或间断停产。
生产试井主要研究两个指标：①产量；②井底压力。
研究这两个指标，解决的问题可归纳为（即生产试井的具体目的）：①了解油层供油能力，以选择合理生产参数和设备能力；②优选采油方法，进行系统分析；③预测油井动态；④确定自喷井停喷和转抽的时间与条件；⑤评价油层污染情况，确定增产措施和效果分析。
《采油工程原理与设计》复习思考题与习题
采油工程原理与设计复习思考题与习题集编写：陈德春张红玲审核：张琪中国石油大学（华东）石油工程学院2012年9月目录第一章油井流入动态与井筒多相流动计算 (2)第二章自喷与气举采油 (5)第三章有杆泵采油 (7)第四章无杆泵采油 (10)第五章注水 (10)第六章水力压裂技术 (11)第七章酸处理技术 (15)第八章复杂条件下的开采技术 (17)第九章完井方案设计与试油 (17)第十章采油工程方案设计概要 (18)第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算复习思考题1.1 何谓油井流入动态？试分析其影响因素。
1.2 何谓采油（液）指数？试比较单相液体和油气两相渗流采油（液）指数计算方法。
1.3 试分析Vogel 方法、Standing 方法、Harrison 方法的区别与联系。
1.4 试推导油气水三相流入动态曲线[]max max ,t o q q 段近似为直线时的斜率。
试述多层合采井流入动态曲线的特征及转渗动态线的意义。
1.6 试比较气液两相流动与单相液流特征。
1.7 何谓流动型态？试分析油井生产中各种流型在井筒中的分布和变化情况。
何谓滑脱现象和滑脱损失？试述滑脱损失对油井井筒能量损失的影响。
试推导井筒气液多相混合物流动的管流通用的压力梯度方程。
综述目前国内外常用的井筒多相流动计算方法。
习题某井位于面积245000m A =的矩形泄油面积中心，矩形的长宽比为2：1，井径m r w 1.0=，原油体积系数2.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=4μ，地面原油密度3/860m kg o =ρ，油井表皮系数2=s 。
试根据表1－1中的测试资料绘制IPR 曲线，并计算采油指数J 和油层参数h k o ，推算油藏平均压力r P 。
表1－1 某井测试数据表某井位于面积21440000m A =的正方形泄油面积中心，井径m r w 1.0=，原油体积系数4.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=2μ，地面原油密度2/850m kg o =ρ，油井表皮系数3-=s ，油层为胶结砂岩。
采油工程教材
任何油井的生产都能够分三个大体流动进程：
(1). 油层渗流——从油层到井底的流动；
(2). 垂直管流——从井底到井口的流动；
(3) 水平或倾斜管流——从井口到分离器的流动。
对自喷井来讲，原油流到井口后还有通过油咀的流动——咀流。因此自喷井生产要通过四个流动进程，即自喷采油、垂直管流、咀流和水平或倾斜管流。
§6.油气两相渗流时流入动态
油气两相渗流发生在溶解气驱油藏中，油藏流体的物理性质和相渗透率将明显地随压力而改变。因此，溶解气驱油藏油井产量与流压的关系是非线性的。要研究这种井的流入动态，就必需从油气两相渗流的大体规律入手。
§7.油气两相渗流流入动态的一般公式
令 ——相对渗透率，并积分，可得：
（）
式中 都是压力的函数，只要找到它们与压力的关系，就可求得积分，从而找到产量和流压的关系。 及Bo不难由高压物性资料或经验相关式取得，而 与压力的关系则必需利用生产油气比、相渗透率曲线来寻觅。
§9.气-液混合物在垂直管流中的流动特征：
§10.与单相液流的比较：
按照普通水力学的概念，液体在垂直管中流动时，油管中的压力平衡等式应为：
（）
式中：Pwf——井底流动压力，它是原油从油层流到井底后的剩余压力，简称流压；
PH——井内静液柱压力；
Pfr——摩擦阻力；Pwh— Nhomakorabea井口油管压力，它是原油从油层流到井口的剩余压力，简称油压。
实践表明，并非所有气体膨胀能量都能够有效地举油，这要看气体在举升系统中作功的条件，如油气在油管中的流动结构。油气在流动进程中散布状态不同，气体膨胀举油的条件不同，其流动规律也不同。
在单相垂直管流中，由于液体紧缩性很小，各个断面的体积流量和流速相同。在多相 垂直管流中，沿井筒自下而上随着压力不断降低，气体不断从油中分出和膨胀，使混合物的体积流量和流速不断增大，而重度则不断减小。
油井流入动态与井筒多相流计算
采油指数J的获得：
•试井资料：测得3～5个稳定工作制度下的产量及其流压， 便可绘制该井的实测IPR曲线，取其斜率的负倒数 •油藏参数计算
注意事项：
对于单相液体流动的直线型 IPR 曲 线，采油指数可定义为产油量与生 产压差之比，也可定义为每增加单 位生产压差时，油井产量的增加值， 或IPR曲线斜率的负倒数。
qo test
2
pwf test pwf test [1 0.2 0.8 ] pr pr
b.给定不同流压，计算相应的产量：
2 pwf pwf qo 1 0.2 0.8 qo max pr pr c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线
7 1 . 906 10 胶结地层的紊流速度系数： k 1.201
1.08106 非胶结地层紊流速度系数： g k 0.55
C、D值也可用试井资料获取 ( pr pwf )
q
C Dq
二、 油气两相渗流时的流入动态
(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态
平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：
第一节
油井流入动态（IPR曲线）
教学目的：
掌握油井流入动态、采油指数等相关定义；并掌握单 相流体流动、油气两相渗流、单相与油气两相渗流同时存 在、油气水三相以及多油层情况下油井流入动态的绘制方 法。
教学重点、难点： 教学重点
1、油井流入动态的定义以及计算方法 2、不同条件下油井流入动态的计算
Ⅱ、已知两个工作点，油藏压力未知
a. 油藏平均压力的确定：已知或利用两组qopwf 测 试计算，即
B B 2 4 AC pr 2A
q1 A 1 q2
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( pr pwf ) q
C Dq
二、 油气两相渗流时的流入动态
(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态
平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：
qo
2rkoh o Bo
dp dr
qo
2kh
ln re
pe Kro dp
B pwf o o
rw
o、Bo 、Kro都是压力的函数。用上述方法绘制IPR曲 线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制 IPR曲线。
•油藏参数计算
注意事项：
对于单相液体流动的直线型IPR曲 线，采油指数可定义为产油量与生 产压差之比，也可定义为每增加单 位生产压差时，油井产量的增加值， 或IPR曲线斜率的负倒数。
因此，对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时， 应该说明相应的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指 数来直接推算不同流压下的产量。
采油工程 原理与设计
（张 琪 主编）
绪论
1. 采油工程的定义 2. 采油工程的任务及目标 3. 课程内容介绍 4. 本学科发展趋势 5. 课程特点 6. 学习方法与要求 7. 授课计划. 8. 主要参考书目 9. 课堂要求及考核方式.
1.采油工程的定义
采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过 产油井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的 总称。
re rw
pwf )
3 4
s
a
（1-2）
对于非圆形封闭泄 油面积的油井产量 公式，可根据泄油 面积和油井位置进 行校正。
re X rw
图1-2 泄油面积形状与油井的位置系数
单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力
变化。
qo
2koh( pr
o
Bo
ln
re rw
pwf )
1 2
s
a
J
2koha
2、采油工艺原理，石油工业出版社，王鸿勋、张琪。 3、高新采油技术，石油工业出版社，王仲茂、王怀 彬、胡三力编。 4、水力压裂技术新发展，石油工业出版社，J.L.吉 维利等著。 5、石油勘探开发技术（上），石油工业出版社，常 子恒主编。 6、有杆抽油设备与技术系流计算
油田开发是一项庞大而复杂的系统工程，采油 工程是其重要的组成部分和实施的核心。
油藏工程是基础； 钻井工程是手段； 采油工程是具体实现。
2.采油工程研究的任务及目标
任务：通过一系列可作用于油藏的工程技术措施，使油、 气畅流入井，并高效率的将其举升到地面分离和计量。
采油工程
任务
采油工程
目标
油气畅流入井 实现有效举升 地面计量和分离 经济有效地提高：油井产量
原油采收率
3.课程的主要内容简介
我们知道，原油的开采包括从地层→井筒→地 面，围绕这开采过程，课程的主要内容包括如下几 个方面：
主要内容：
① 地层 ② 井筒 ③ 地面 ④ 油层改造 ⑤ 油井管理
4.本学科的发展趋势
目前，我国多数油田，尤其是东部油田， 经历了几十年高强度的强化开采，已进入“高 含水、高采出程度、高投入”阶段，稳产的基 础变得较为薄弱。经过多次注采调整，剩余油 分布比较零散，使过去行之有效的增产控潜措 施已不再得心应手，提高采收率变得十分困难。 为此，探索采油新技术，是采油工作者的当务 之急。
下面就几种采油新技术做一简单介绍。
（1）微生物采油技术 （2）震动采油技术 （3）热化学采油技术 （4）聚合物驱油技术 （5）CO2驱油技术 （6）注水井化学调剖技术 （7）水平井及分支水平采油技术 （8）地层清洗采油技术
5.采油工程特点：
原油的开采包括从地层→井筒→地面，采油工 程的特点是：
★涉及的技术面广、综合性强而又复杂； ★与油藏工程、地面工程和钻井工程等紧密联系； ★工作对象是条件随油藏动态不断变化的采、注井； ★难度大，针对性强； ★各项工程技术措施间的相对独立性强。 ★涉及油田开发的重要决策和经济效益。
基本概念
油井流入动态：
油井产量(qo) 与井底流动压力(pwf) 的关系，反 映了油藏向该井供油的能力。
油井流入动态曲线：
表示产量与流压关系的曲线，简称IPR曲线。 Inflow Performance Relationship Curve
IPR曲线基本形状 pr
与油藏驱动类型有
关。即使在同一驱
动方式下，还将取
当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流：
pr pwf Cq Dq2
C
oBo (ln
X
3 4
s)
2koha
D
1.3396 1013
Bo2 4 2h2rw
胶结地层的紊流速度系数： 1.906107
k 1.201
非胶结地层紊流速度系数：
g
1.08 106 k 0.55
C、D值也可用试井资料获取
主要内容： • 油井流入动态 •井筒气液两相流基本理论 •气液两相管流实用计算方 法
油井生产系统组成
油井流入动态
油井 生产 的三 个基 本流 动过 程
油层到井底的流动 (地层渗流)
井底到井口的流动 (井筒多相管流)
井口到分离器 (地面水平或倾斜管流)
气液两相流 基本理论
第一节 油井流入动态（IPR曲线）
1.Vogel 方法(1968)
6.采油工程学习方法与要求：
学习方法与要求:重视听课,加强理解; 记好笔记,及时答疑; 独立练习,总结记忆； 联系普遍,善于归纳。
a、上课认真听讲，做好笔记； b、自己应查阅相关参考书籍及文献； c、认真完成布置的作业（作业要独立完成）。
8.主要参考书目
1、升举法采油工艺（卷1.2.4），石油工业出版社， K.E.布朗。
决于油藏压力、油
层厚度、渗透率及
qomax
流体物理性质等。
图1-1 典型的流入动态曲线
一、 单相液体流入动态
供给边缘压力不变、圆形地层中心一口井的 产量公式为：
qo
2koh( pr
o
Bo
ln
re rw
pwf )
1 2
s
a
（1-1）
圆形封闭油藏、拟稳态条件下产量公式为：
qo
2koh( pr
o
Bo
ln
oBo ln
re rw
1 2
s
qo J ( pr pwf )
直线型
J qo ( pr pwf ) pr pwf
生产压差
采油指数可定义为: 单位生产压差下的油井产油量，是反映油层性
质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产 量之间的关系的综合指标。
采油指数J的获得：
•试井资料：测得3～5个稳定工作制度下的产量及其流压， 便可绘制该井的实测IPR曲线，取其斜率的负倒数