第一章油井基本流动规律
采油工程PPT
检查钻井、固井、完井和各项工艺措施等技术水平的优
劣。
J qo (Pr Pwf )
J
2koha
o
Bo
ln
X
1 2
s
一、单相流体流入动态
（一）单相液体流入动态（pwf<pb） 1.符合线性渗流规律时的流入动态
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
打开性质不完善
条件 类
型
整个油层钻穿
完善井
√
打开程度不完善
×
打开性质不完善
√
双重不完善
×
双重不完善
裸眼 √ √ × ×
IPR曲线的主要作用：
反映了油藏向井的供油能力；
反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对
油层渗流规律的影响；
通过油井流入动态研究为油藏工程提供检验资料； 为采油工程的下一步工作提供依据；
直线型：Pwf>Pb,液相渗流，
曲线型：Pe<Pb,气液两相流，
溶解气驱，粘弹流体。
复合型：Pwf<Pb <Pe ，
单液相—气液两相渗流 IPR曲线的影响因素：
油藏驱动类型；完井状况；油藏及流体物性。
IPR曲线的影响因素： 油藏类型
1. 边水和底水： 在含油气构造中，当原油（天然气）聚集的
高度超过储层厚度，且构造周边的天然气（原油）被水层所 包围是，就是边水的。
c re x A / rw
rw
泄油面积形状与油井的 位置系数图
油井产量公式变为：
qo
2 koh(Pr
o
Bo
ln
X
《石油采油工程》完整版
Pwf
q
Pwf=Pr
Pr•J
当
q= Pr.J 时， Pwf=0 (1-2b)
由此两点得曲线:
tg=Pr.J/Pr=J
曲线的特征
1. 夹角的正切就是采油指数 , 夹角越大 , 采油指数越大 , 生产能力越强 ; 反之 , 夹角 越小 ,J 越小 , 生产能力越弱。曲线很直观 地反映油井的产能。 2. 当井底压力为 Pe 时 , 生产压差为零 , 油 井产量为零 . 即 : 产量为零的点 , 所对应的 压力即地层压力。 3. 当井底压力为零时 , 生产压差最大 , 所 对应的产量是极限最大产量。
CK 0 h re 3 S) 0 B 0 (ln rw 4
（1-3a）
J0
q0 p r p wf
（1-4）
B井 80吨/天
B井 120吨/天
(1) 采油指数
例： A井 100吨/天
A井 110吨/天 如果
P 1 P2
Pwf ，则P， qA ，qB
若 qB qA ，则B井产能大。 q 衡量产能: 采油指数 P
采油工程
第一章 油井基本流动规律
第一节 油井流入动态
一、单相原油流入动态 1、垂直井单相油流 （1）定压边界的稳定流产量公式
Pe=常数
Pw
C — 单位换算系数，P2表1-1
对溶解气驱油藏,可由试井得 Pr ,取代Pe：
根据达西定律，定压边界圆形油层中心一口垂直井
的稳态流动产量公式 :
( 1-1 )
(2)封闭边界拟稳态条件下的产量公式
ck o h(Pe Pwf ) qo 1 re μ o Bo (ln S) rw 2
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。
采油工程：第一章 油井基本流动规律2
第三节 气液两相管流计算方法
一、发展历史 1952 年 ， Poettmann 和 Carpenter 根
据能量方程提出摩擦损失系数法。 （1）忽略了动能项； （2）不划分流态； （3）计算混合物密度时未考虑滑脱； （4）由f—Dv相关曲线计算f。
1961年,M.R.Tek引入两相雷诺数和气液 质量比K，考虑了流体粘度和K的影响。
1965年Hagedorn & Brown针对油气水混 合物在垂直管中的流动，基于单相流体的 机械能量守衡定律，得出了压力梯度的表 达式。此方法对流型未作详细研究，采用 统一模型计算压力梯度，只对泡流作了单 独处理。此方法适用于油井，在稳定流动 条件下，可得出较好的结论。
第三节 气液两相管流计算方法
析出，qL略有下降，与qG的增加相比基本 不变。
3、总混气液的体积流量: qm=qL+qG 4、混气液流速
Vm=qm/A=(qL+qG)/A
(1-54)
A不变, Vm的变化与qm的变化一致。
5、混气液密度 ρm= wm/qm ， wm—质量流量 质量守恒, wm不变, qm随流体上升而增
加，ρm随流体上升而下降。
垂直井气液两相流动，其主要优点是对流 型的过渡作了详细的研究，考虑了由于流 量、压力、两相物性和管道几何形状等对 流型过渡的影响，对每种流型都建立了合 适的水动力学条件。此方法考虑了滑脱
第三节 气液两相管流计算方法
速度的影响，对泡流作了一定的研究，在 环流持气率计算中考虑了气芯和液膜的影 响，适用于高气液比的气井。
过渡流：气体体积膨胀，气段增长,液段被 突破,气段与上部气段相连形成中心是气、 外环为液膜的流态。液体靠中心气流的摩 擦携带作用向上运移。气相、液相均为连 续相。这时体积流量较大,密度小。压降以 重力为主过渡为以摩阻为主。总压降比段 塞流大，压降曲线呈上凸型。
采油工程1：油井流入动态
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。
而对于具有非直线型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。（J是随压力变化的）
其中，
c
1 pr
kro
oBo
pr
qo lnre2 rw k4 3 hsK oB ro opr
pr2pw 2 f 2pr
令：
Jo
l
nre2rw k43hsKoB roopr
1 2pr
当
pwf
0
时：qomax l
nre2 rw k4 3hsK oro oPr
p 2r Jo ' Pr2
所以：
qo
qomax1
pwf pr
2
Jo(p2r pw2 f)
费特柯维奇 基本方程
3.不完善井Vogel方程的修正
油水井的不完善性：
➢ 射孔完成的井——打开性质不完善井； ➢ 未全部钻穿油层的井——打开程度不完善
井； ➢ 打开程度和打开性质都不完善的井——双
重不完善井；
Vogel方程是建 立在理想的完善 井之上，即油层 部分井壁完全裸 露，井壁附近的 油层未受到损害。
IPR曲线
回忆一下《油 藏物理》中学
到的达西公式。
一、单相液体流入动态
a.定压边界圆形油层中心一口垂直井，稳态 流动条件下产量公式为：
qo
2koh(pr pwf )a
oBoln
re rw
1 2
s
（1-1）
采油工程(成都理工大学)教学大纲.doc
教学大纲※〈前言〉《采汕工程》课程是石油工程类专业的主干专业课程。
是建立在汕层物理、汕藏工程、渗流力学等课程的基础上，对油1+1采油方式、工艺原理、工艺过程及技术的综合研究，同时还对油出常规增产措施迹行研究。
通过《采油工程》课程的学习，使学生了解采油中的基本过程、油气井筒流动的工艺过程，掌握采油物理原理，対采油生产的实际应用有一定的分析、解决问题能力。
木课程建立在油层物理、油藏工程、渗流力学等课程的基础上，在内容上冇一定的联系。
后续课程有储层改造、提高采汕率、完井工程等。
※〈教学内容〉《采汕工程》讲授白喷井、抽汕井、注水井等的结构及原理，齐类生产井、注水井的工艺流程以及日常管理等知识；油水井的增产原理等。
本课程的重点在每一章、节的基本方法和基木原理及基本公式的掌握，而难点往往在工艺措施，不能在课堂体现，力求通过实验和实习來进行弥补。
另外，难点述在体现每一过程的理论及方法的实际应川。
深度主耍体现在对现场新工艺的跟踪和讲解，广度在于对新工艺、新措施的剖析后，如何具体应用。
教学目的：了解课程和学科概况及上课要求。
教学重点和难点：重点采油工程的发展历史和技术现状。
主要教学内容及要求：介绍采油工程的发展历史和技术现状，并对课程的主要讲授内容作介绍。
第一章油井基本流动规律教学目的：油井生产系统流动过程的动态规律。
教学重点和难点：气液垂直管两相流动；主要教学内容及要求：常握垂直井和水平井单相油流产能预测理论和方法，正确计算绘制日前和未来溶解气驱油井及产水情况下的流入动态||||线，综合分析射孔和砾石充填完井方式对油井流入动态的影响；了解汕-气混合物在垂直管中的流动规律，介绍井筒垂直管中的流动规律及数学方程。
掌握汕嘴节流基本理论和动态规律。
第二章自喷和气举教学目的：H喷井井筒流动动态；气举原理教学重点和难点：节点分析；气举启动主要教学内容及要求：自喷井的协调及系统分析，通过地层与井筒、井筒与井口、井口与地面管线等的协调关系，对自喷井的生产系统做分析；自喷井管理及分层开采，了解白喷井管理内容，掌握分层开采原理; 气举，通过气举中启动压力确定、气举凡尔选择等，介绍气举的一般问题。
第一章 油井基本流动规律
对于拟稳态流动，油井产量的一般表达式为
qo K ro CKh o B o dp re 3 ln S Pwf rw 4
pr
（1-10）
3、无因次IPR曲线
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值
纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
当qo=0 Pwf=Pr Pwf/ Pr =1
含 30 水 率 % 0
q , m3 /d
含水率的变化
当Pwf > Pso时，只产水，含水率100%；
当Pwf < Pso时,开始产油，含水率下降。
当Pwf下降到油水IPR曲线的交点时， qo=qw，含水率为50%。
( 1-1 )
(2)封闭边界拟稳态条件下的产量公式
CK o h(P e Pwf ) qo 1 re o B o (ln r S) w 2
CK o h(Pr Pwf ) qo 3 re 0 B 0 (ln r S) w 4
Pe C
Pw
( 1-1a )
参见: DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering
因为:Ko=f(Pwf)
J≠C
Pwf
q= f(Pwf)( Pr－Pwf）
这时IPR曲线为一外凸的曲线
q
2、流入动态曲线随地层压力的变化
随着原油不断采出，Pe↓，Sg ↓, Ko↓ 在不同的开采时期，地层中含气饱和度不同， 采油
指数不同，IPR曲线不是平行后退。
Pwf
Pwf
q
q
溶解气驱，不同时期IPR曲线不平行 弹性驱IPR曲线平行后退
(1-2a)式可写成 q = f (Pwf)
第1章油井流入动态和多相流
IPR发展历程
（2）1968年，Vogel选用21 个油田的实例数据(油藏岩 石和流体性质有较大的变化范围) 进行数值模拟得到一系 列IPR 关系数据。分析这些数据时,Vogel 首先注意到这 些实例的生产—压力关系曲线非常相似。他将每一个点的 压力除以油藏平均压力、将每个点的产量除以油井最大产 量进行无量纲化, 发现这些无量纲化的IPR 数据点最后落 在一个狭小的范围内, 经回归得到了后来称为Vogel 方程 的IPR 曲线。
abC..按如 采V果出og用程el测度方N试程对点计油的算井资的流料I入P按R动曲直态线线影，外响最推大大时，误，而差最k出h大/现μ误在、差用B可0小、达生k、7产0S～压0等8差0参％下数，的对只测其是试影在资响开料不 来采大预末 。测期最约大30产%。量。一般，误差低于5％。虽然，随着采出程度的增加，到开 采末期误差上升到20％，但其绝对值却很小。
（1）Orkiszewski方法； （2）Beggs-Brill方法
第一节 油井流入动态（IPR曲线）
油井流入动态：
油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向井的 供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质 量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接 点。 作用：通过油井流入动态研究为油藏工程提供检验资料；为 采油工程的下一步工作提供依据；检查钻井、固井、完井和 各项工艺措施等技术水平的优劣。
⑤利用模拟退火算法进行油井流入动态研究
Vogel曲线仅限于产水少或不产水的井，而且提出通用 方程时有很多假设条件；Standing方法由于要求知道油层 的体积系数、原油粘度和相对渗透率，难于应用；陈元千 推导的曲线通式虽然考虑了采出程度和油井不完善性的影 响，但也仅适用于低含水率的油藏；
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
采油工程一至五章
第一章油井基本流动规律一、概念及定义IPR：油井流入动态是指在一定地层压力下，油井产量与井底流压的关系，简称IPR（Inflow Performance Relationship）。
（就单井而言，IPR曲线反映了油层向井的供给能力，即产能）采油指数（Productivity Index，PI）：地面产油量与生产压差之比，是反映油层性质、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。
IPR曲线斜率的负倒数即为采油指数。
流动效率（Flowing Efficiency，FE）：油井在同一产量下，理想完善情况的生产压差与实际生产压差之比。
完善井S=0，E f=1；超完善井S<0，E f>1；不完善井S>0，E f<1。
流态（Flow Regime，Flow Pattern）：油气混合物流动过程中油、气的分布形态。
滑脱现象（Slip Phenomenon）：气液混合物上升的垂直或倾斜管流中，由于气液密度差异造成气液速度差异而出现的气体超越液体上升的现象。
持液率（Liquid Holdup）：单位管长内液体体积与单位管长容积的比值。
真实速度（Actual Velocity）：气、液相在各自所占流通面积上的就地局部速度的平均值，也成平均速度。
表观速度（Superficial Velocity）：某相单独充满并流过管子截面的速度。
单相流，表观速度即为真实速度；两相流，表观速度必然小于真实速度。
两相混合物密度两相混合物速度滑脱速度（Slip Velocity）：气、液真实速度之差。
无滑脱持液率存在滑脱时，H L>λL，这表明存在滑脱时的液相实际过流断面A L较无滑脱理想情况的液相过流断面增大了。
无滑脱混合物密度活脱损失：因滑脱而产生的附加压力损失。
可用存在滑脱时的混合物密度与不考虑滑脱混合物密度之差Δρ表示单位管长的滑脱损失，即水力半径临界流动（Critical Flow）：流体通过油嘴孔道高速流动时，速度达到压力波在流体介质中的传播速度即声速时的流动状态。
采油工程(成都理工大学)电子教案.doc
附件:成都理工大学采油工程课程教师姓名伊向艺、李成勇等所在学院 ___________ 能源学院___________授课专业 ___________ 石油工程___________课程代码 ___________ 0401C1307 _________总学时56 学分3.5教材名称 __________ 采油工程____________2010年3月20日思考题、讨论题、作业：P47, 1、2、6、7笫一节油井流入动态三、含水及多层油藏油井流入动态1、汕气水三相渗流汕井流入动态2、多层油藏油井流入动态3、具有含水夹层的流入动态卩q、完井方式对汕井流入动态的影响1、射孔完井段压降2、射孔-砾石充填完井段压降五、预测未来油井流入动态1、Fetkovich 方法2^ Vogel-Fetkovich 组合方法第二节气液两相管流基本概念及基本方程一、多相垂直管流物性变化规律1、气体体积流屋2、液体的体积流量3、总混气液的体积流量4、混气液流速5、混气液密度6、压力分布二、混气液密度1、理论密度2、滑脱现象3、实际密度三、气液两相管流的流型重点：含水及多层汕藏汕井流入动态、气液两相管流的滑脱现象及特性参数、气液两相管流的流型；难点：预测未来汕井流入动态、多相垂直管流物性变化规律、垂直管气液两相流流型教学过程:第一学时，继续讲述第一节汕井流入动态剩余的部分，了解汕井含水及存在綾人爰异的多层合采时的油井流入动态，并简要概述了完井方式对油井流入动态的影响；重点讲述了两种用于预测未来油井流入动态的方法即：Fetkovich方法和Vogel-Fetkovich组合方法。
笫二学时，开始本章笫二节的学习，理解并掌握多相垂直管流的物性变化规律及相关公式的推导，利用图示的方法让学生宏观理解气液两相管流的滑脱现彖的概念和垂直管气液两相流的四种流型。
思考题、讨论题、作业:P4& 11参考资料(含参考书、文献等)：[1]陈家琅等编著.抽油井的气液两相流动.北京：石油工业出版社，1994[2]李颖川.定向井气液两相压力计算数值方法.天然气工业，1990 (2)[3]Economides M. J. and Hill A. D. Petroleum Production System, 1994[4]Voge 1 J. V. Tnflow Performanee Relationship for Solution Gas Drive Wells, JPT. Jan.1986[5]Joshi S. D. Augme nt at ion of Well Productivity with Slant and Horizo ntal Wells, JPT. June 1988[6]Standing M. B. Inflow Performanee Relationship for Damaged Wells Producing by Solution Gas Drive, JPT. Nove. 1970[7]Fetkovich M. J. The Isochrronal Testing of Oil Wells, SPE 4529 教学后记:气液两相管流的滑脱现象和垂肓管两相管流的流型是重中之重，应该认真学习并重点掌握。
第1章绪论油井流入动态和多相流
采油工程原理与设计
(二)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，并用回归的方法得到了类似Vogel方程 的不同井斜角井的IPR回归方程：
q A BP CP2
P’=Pwf/Pr； q’=qo/qomax ；A、B、C为取决于井 斜角的系数。
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。
]
b.给定不同流压，计算相应的产量：
qo
1
0.2
Pwf
Pr
0.8
Pwf Pr
2
qo
m
ax
c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。
◆ 油藏压力未知，已知两个工作点
a.油藏平均压力的确定
A q1 1 q2
B B2 4 AC
Pr
2A
B
0.2
q1 q2
Pwf
2
Pwf 1
C
0.8
Pr oo pr
qo
ln
re
2kh
rw
3 4
s
K ro
o o
Pr
2
Pr
Pw2f
2Pr
令：
J o
ln
2k h
re
rw
3 4
s
K ro
o
o
pr
1 2Pr
当 Pwf 0 时：
qomax
ln
re
2k h
rw
3 4
s
Байду номын сангаас
K ro
oo
Pr
Pr 2
最新1.油井流入动态PPT课件
§1.1 油井流入动态
• 定义
在一定地层压力下，油井产量与井 底流压的关系，简称IPR（Inflow Performance Relationship）曲线。
• IPR曲线基本要素
地层
坐标轴
压力
井底流压
两点 直线(斜率)或曲线
最大 产量
油井产量
典型油井流入动态曲线
• 单相油流（Ａ）
特征：直线
条件： pr pb pwf pb
产量与生产压差 由二项式表示
pr pwfAoq Bo 2 q
层流 系数
A20K B00hlnrrw e 43S
紊流 B B02
系数
4 2 h 2 rw
紊流速 度系数
aKb
•A、B值确定
pr pwf qo
ABqo
Pwf
qo
pr pwf qo
pr pwf qo
A
·· ·
·· ·
·· ·
·· ·
qoCKoh(pr源自oBolnre rw
pwf )
3 4
S
表1 系数C值
单位制 达西
产量q
渗透率K0 厚度h 粘度o
压力p 系数C
cm3/s D（达西）
cm cp(厘泊) atm (大气压) 2π
国际SI
m3/s
m2
m
Pa·s
Pa
2π
法定实用 m3/d
10-3μm2
m mPa.s
MPa
0.543
英制实用 bbl/d
Jo
CK0h
0B0(lnrrwe
3S) 4
Ｊo的确定
改变油井工作制度，当油井稳定生产后， 测定2~4个流压和产量值回归一条直线，该直线 斜率的负倒数即为采油指数。
第一章 油井基本流动规律
第一章 油井基本流动规律油井生产系统可分为三个子系统：从油藏到井底的流动——油层中渗流；从井底到井口的流动——井筒中流动；从井口到地面计量站分离器的流动——在地面管线中的水平或倾斜管流。
有些油井为了使其稳定生产和安全性考虑，还会有通过油嘴以及井下安全阀的流动——嘴流（节流）。
为此，本章将分别介绍油井生产系统的三个基本流动过程（油层渗流、气液两相管流及嘴流）的动态规律及计算方法。
第一节 油井流入动态原油从油层到井底通过多孔介质（含裂缝）的渗流是油井生产系统的第一个流动过程。
认识掌握这一渗流过程的特性是进行油井举升系统工艺设计和动态分析的基础。
油井的产量主要取决于油层性质、完井条件和井底流动压力。
油井流入动态是指在一定地层压力下，油井产量与井底流压的关系，图示为流入动态曲线，简称IPR （Inflow Performance Relationship ）曲线。
典型的IPR 曲线如图1-1所示，其横坐标为油井产液量（标准状态下），纵坐标为井底流压p wf (表压)。
当井底压力为平均地层压力r p 时（即生产压差0p p wf r =-），无流体流入井筒，故产量为零。
随着井底流压降低，油井产量随生产压差的增大而增大。
当井底流压降至大气压(p wf =0)时，油井产量达到最大q max ，而它表示油层的潜在产能。
就单井而言，IPR 曲线反映了油层向井的供给能力（即产能）。
如图1-1所示，IPR 曲线的基本形状与油藏驱动类型有关，其定量关系涉及油藏压力、渗透率、流体物性、含水率及完井状况等。
在渗流力学中已详细讨论了这方面的相应理论。
下面仅从研究油井生产系统动态的角度，讨论不同油层条件下的流入动态曲线及其绘制方法。
图1-1 典型的油井IPR 曲线一、单相原油流入动态1. 符合线性渗流规律的流入动态根据达西定律，定压边界圆形油层中心一口垂直井，稳态流动条件下的产量为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=S r r B p p CKh q w e o o wf r o 21ln)(μ（1-1）对于圆形封闭油层，即泄流边缘上没有液体流过，拟稳态条件下的产量为()3ln4r wf o e o o w CKh p p q r B S r μ-=⎛⎫-+ ⎪⎝⎭（1-1a ）式中 q o ——油井原油产量（地面）；K ——油层渗透率。
采油工程教学大纲
《采油工程》课程教学大纲英文名称：Petroleum Production Engineering适用专业：石油工程学时：54学分：3课程性质：必修课一、课程的性质和目的《采油工程》是石油工程专业的主要课程，其任务是使学生掌握从事采油工程工作所必需的基本理论和方法，熟悉相应问题的工程背景，培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
通过本门课程的学习，要求学生系统地掌握流体在油井生产系统中的流动过程及其流动规律；掌握油井主要举升方式和增产增注措施的原理和设计方法；熟悉油井在生产过程中可能遇到的问题及其解决方法；了解采油工程的新技术、新工艺和新方法；熟悉采油工程方案设计的主要内容和方法并初步建立采油工程系统的思想。
二、课程教学内容绪论基本内容和要求：1）采油工程的任务及主要内容；2）采油工程的特点及其在油田开发中的地位；3）学习方法与要求。
第一章油井流入动态基本内容和要求：1）未饱和油藏的流入动态；2）饱和油藏完善井和非完善井的流入动态；3）油气水三相流入动态；5）多层油藏的流入动态；4）斜井和水平井流入动态。
教学重点：不同条件下，油井流入动态曲线的绘制。
教学难点：油气水三相流入动态曲线的绘制。
第二章井筒流动动态基本内容和要求：1）井筒气液两相流动特征；2）井筒压力梯度基本方程；3）井筒压力分布计算方法。
教学重点：井筒压力分布计算。
教学难点：井筒压力梯度基本方程的建立、计算步骤。
第三章自喷和气举采油基本内容和要求：1）油井自喷原理及管理；2）自喷井的生产系统分析；3）气举采油原理和设计方法。
教学重点：自喷井节点分析方法，气举采油设计方法。
教学难点：自喷井节点分析方法与应用，连续气举设计。
第四章有杆泵抽油基本内容和要求：1）抽油装置及其工作原理；2）悬点的运动规律；3）悬点所承受的各种载荷及计算；4）抽油机平衡、扭矩和功率计算；5）泵效计算与分析；6）有杆抽油系统设计；7）有杆抽油系统工况分析。
教学重点：有杆抽油系统的基本计算，有杆抽油系统设计，有杆抽油系统工况分析。
采油工程李颖川答案
采油工程李颖川答案【篇一：(抽油井作业周期延缓与探讨)】抽油井作业周期延缓与探讨摘要：随着油田不断开发，尤其是以八面河油田北部油区油井普遍是一些斜井和部分水平井，近年来又步入开发的中后期，在油井长期生产过程中，都存在着管杆偏磨穿孔、腐蚀、断脱、出砂、套变、套破、套管挫断等多种因素，自然就造成油井维护作业频繁，生产周期缩短，导致成本投入增加。
针对这一普遍情况，就必须考虑怎样有效地解决并延缓维护井的实际作业周期，以此来提高油井的采收效率，从而达到节约控制成本的目的。
关键词：维护井作业周期延缓偏磨腐蚀一、概况抽油井失效作业一直是油田长期面临的问题，但是抽油井维护性作业大致可分为冲砂、检泵、加深或上提泵挂、换泵等几类。
引起作业的直接原因就是油管穿孔漏失或破裂、抽油杆断脱、结蜡、泵漏、泵卡、砂卡、活塞断脱、地层出砂覆盖油层，此外地层供应不足造成液面下降和液面长抽不降，以及油井管理不善等多种因素。
二、管杆问题的原因分析及治理效果一是油井产液量含水高，结蜡严重，油管和抽油杆腐蚀性大的因素影响，再者就是井斜度较大的井，偏磨和腐蚀等问题日益严重，自然就加快了油管杆的失效速度，虽然采取了一定的措施，在抽油杆上安装了注塑块与油管杆扶正器，由于动液面较深，泵挂也深，难免摆脱大负荷、高频率来回摆动偏磨，使注塑块和油管杆扶正器磨损失效，摩擦系数增大，管杆间润滑作用减少，这样就很快把油管给磨穿造成管漏，或抽油杆磨损过大和严重腐蚀后失去了本应承受负荷的能力导致被拉断。
再者就是在长时间生产中，含水低液量少的井，由于作业周期较长，在热洗井过程中化蜡不够彻底，使管杆结蜡日渐严重，导致抽油杆上下行阻力增大，流体在油管内流动的空间减小，抽油杆所受到的流体摩擦力增加，管杆间的摩擦临界压力降低，当管杆结蜡增加到一定程度时，拉力逐渐增大，抽油杆就被拉断。
二是管杆的质量问题。
在下井生产中重复使用的管杆本来就存在一定缺陷，虽然经过检验合格，但与新的相比较起来还是差距很大，如试压油管管壁的厚度完全不一样，大多受损程度也都不一样，还有经过翻新的修复抽油杆、检测杆，以及管杆的抗磨性、防腐性、抗拉强度都大打折扣，油井免修期缩短，检泵作业维护工作加大，甚至有的新油管本身就存在着钢材质量问题。
第一章油井的一般知识_pdf
第一章油井的一般知识一、油井石油和天然气埋藏在地下几十米至几千米的油气层中，要把它开采出来，需要在地面和地下油气层之间建立一条油气通道，这条通道就叫井。
为厂开采石油和天然气，在油田勘探开发过程中，凡是为了从地下获得石油而钻的井，统称为油井。
对于一口钻完进尺的井，井内有钻井液和泥饼保护井壁，这时的井称之为裸眼井。
裸眼井下人套管，再用水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间，封隔油、气、水层后，就成为可以开采的油井。
为达到不同的勘探目的和适应油气田开发的需要，在油气田的不同部位上，分别分布着不同类型的井，主要有探井、资料井、生产井、注水井、观察井、检查井、调整井。
(1)探井：在经过地球物理勘探证实有希望的地质构造上，为了探明地下构造及含油气情况，寻找油气田而钻的井，称为探井。
(2)资料井：为了取得编制油田开发方案所需的资料而钻的井称为资料井，这种井要求全部或部分取岩心。
(3)生产井：用来采油、采气的井称为生产井。
(4)注水井：用来向地层注水保持油层压力的井，称为注水井。
(5)观察井：在油田开发过程中，专门用来观察油田地下动态的井叫观察井的压力、含水变化规律和单层水淹规律等。
观察井一般不承担生产任务。
如观察油层(6)检查井：在油田开发过程中，为了检查油层开采效果而钻的井，称为检查井。
(7)调整井：为减少死油区的储量损失，改善注水开发效果，以调整平面矛盾严重地段的开发效果而补钻的井称为调整井。
调整井用以扩大扫油面积，提高采油速度，改善开发效果。
二、井身结构井身结构主要是指油气井下入套管的层次，各层套管的尺寸及下入深度，钻井过程中相应的钻头直径，各层套管外水泥浆的返回高度及井底深度等。
井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环及井底水泥塞(口袋)深度等组成。
(1)导管：即井身结构中下人的第一层套管，是为了防止地表地层坍塌，引导钻头钻进，建立钻井液循环，在钻井开始前人工挖的浅井或用大直径钻头钻开地表，而下人的大直径的套管，一般用14in螺纹管，下人深度 2 ~ 40m，周围用水泥固定。
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主要内容
自喷采油：利用天然能量开采。 气举采油
有杆泵采油
无杆泵采油
（人工补充能量）
注水
水力压裂 酸化
（降低阻力）
连续气举 气 举 人工举升 (机械采油) 间歇气举 常规有杆泵 利用抽油杆传递能量 地面驱动螺杆泵 电动潜油离心泵 利用电缆传递电能 举 利用液体传递能量 电动潜油螺杆泵 水力活塞泵 射流泵 涡轮泵
reh A /
A——水平井控制泄油面积，m2。 式（1-7）中的泄流区域几何参数 （如图1-3右图）要求满足以下条件 L>βh 且L<1.8 reh
二、油气两相渗流的流入动态
1、流入动态曲线随井底压力的变化
由式1-3
CK 0 h Jo re 1 0 B 0 (ln S) rw 2
CK o h( P r P wf ) qo 3 0 B0 (ln re r S ) w 4
可简化成：qo=Jo ( Pe -Pwf )
或 其中：
(1-2a) (1-2)
qo=Jo ( Pr - Pwf )
CK 0 h （1-3） Jo re 1 0 B 0 (ln S) rw 2
（3） 流入动态关系曲线
①流入动态关系
根据(1-2a)式：qo =Jo(Pe-Pwf) 一般，在一定时期内： J=C（单相渗流）， Pe=C
(1-2a)式可写成 q = f (Pwf)
产量与井底流压的关系叫流入动态关系(IPR) ——Inflow Performance Relationship 描绘q=f(Pwf)的曲线叫流入动态关系曲线 (IPR 曲线)。
对于拟稳态流动，油井产量的一般表达式为
qo K ro CKh dp re 3 o Bo P wf ln S rw 4
pr
（1-10）
3、无因次IPR曲线
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值
纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
当qo=0 Pwf=Pr Pwf/ Pr =1
由此可作出IPR曲线.
已知地层压力，只需一个点的生产数据
就可作出 IPR ，否则要 4 至 5 个实测点的生产 数据才能作 IPR 曲线，或已知两个稳定生产 点的数据，可作出IPR曲线。
利用 Vogel 方程作 IPR 曲线误差早期 5% ，
晚期20%，且绝对误差较小。
5、不完善井的Vogel方程
5）井口阻件——地面用于控制油井产量的
油嘴、节流装置；
6）地面集油管线——水平、倾斜或起伏管
线；
7）计量站油气分离器。
油井系统总压降为： 总压降可分解为以下部分：
第一章 油井基本流动规律
第一节 油井流入动态
一、单相原油流入动态 1、垂直井单相油流 （1）定压边界的稳定流产量公式
Pe=常数
Kh / Kv
（1-8）
Kh、Kv——油层水平、垂向方向的渗透率；
a—— 长度为 L 的水平井所形成的椭球形泄流
reh 区域的长半轴； a L 0.5 0.25 2 L/2
4
(1-9)
L——水平井水平段长度(简称井长）； S——水平井表皮系数； reh——水平井的泄流半径
• 目的：生产石油、收回投资、获利。
• 与钻井、完井工程、油藏工程和地面集输工 程紧密相关、交叉渗透。 • 特点：综合性、实践性、工艺性强。
本课程：
解决的问题：怎样把地下的原油拿出来。 目的：培养石油工程专业人才。 特点：系统性不强,理论不成熟,内容多,时间紧
研究对象：地层向井筒的流动
井底向井口的流动 嘴流 地面管线的流动
采油工程
教材：采油工2001 考核方法：笔试
绪 论
• 采油工程：为采出地下原油，采用的各项工 程技术措施的总称。处于中心地位。 • 任务：根据油田开发要求，科学地设计、控 制和管理生产井和注入井；采取工艺技术措 施，以提高油井产量和原油采收率、合理开 发油藏。维持油井的高产稳产。
(4) 确定流入动态曲线
1. 利用地层参数计算若干个 q 与 Pwf 的对 应值作图,得IPR曲线。 2.利用稳定试井法测定 改变生产条件 , 待产量稳定后 (<5%/ 天 ) , 测定井底流压。改变 Pwf * 3—5次,得q与Pwf对应 * 的3—5个点。在Pwf—q * q 坐标系中作出曲线。
Pwf q0 / 1 0.2 Pwf / Pr 0.8 Pr
2
解：（1） 求：q0max
qo max
2 11 11 30 / 1 0.2 0.8 13 13 3 116.3m / d
2
（1-11）
2
pwf pwf qo qo max 1 0.2 0.8 （1-11a） p p r r
利用这一方程可较容易地获得油井的IPR曲线。
例1-1
已知：Pr=13MPa， Pwf=11MPa， q0=30 m3/d。绘制IPR曲线。
（ 1 ）流动效率： FE(Flowing Efficiency) 表示实 际油井的完善程度。定义为油井在同一产量下理想 完善情况的生产压差与实际生产压差之比。 即：FE=理想压降/实际压降 p r pwf p r p wf p sk （1-12） FE p r p wf p r p wf p wf ——理想完善情况的井底流压；
因为:Ko=f(Pwf)
J≠C
Pwf
q= f(Pwf)( Pr－Pwf）
这时IPR曲线为一外凸的曲线
q
2、流入动态曲线随地层压力的变化
随着原油不断采出，Pe,Sg , Ko
在不同的开采时期，地层中含气饱和度不同， 采油
指数不同，IPR曲线不是平行后退。
Pwf
Pwf
q
q
溶解气驱，不同时期IPR曲线不平行 弹性驱IPR曲线平行后退
②流入动态关系曲线（IPR 曲线）
建立 Pwf～q 坐标，
P
变换q =J(Pe-Pwf)式：
Pwf = Pe- q/J 当 q= 0 时，
Pwf
q Pe•J
Pwf=Pe
当
q= Pe.J 时， Pwf=0 (1-2b)
由此两点得曲线:
tg=Pe.J/Pe=J
③
曲线的特征
1. 夹角的正切就是采油指数 , 夹角越大 , 采油指数越大 , 生产能力越强 ; 反之 , 夹角 越小 ,J 越小 , 生产能力越弱。曲线很直观 地反映油井的产能。 2. 当井底压力为 Pe 时 , 生产压差为零 , 油 井产量为零 . 即 : 产量为零的点 , 所对应的 压力即地层压力。 3. 当井底压力为零时 , 生产压差最大 , 所 对应的产量是极限最大产量。
斜率为B，截距为A。
3. 水平井单相油流
（1 ）水平井的流动示意图
3
（2 ）水平井的采油指数
Jh CK h h /( 0 B0 ) （1-7） a a L / 2 h h ln ln S L/2 L 2rw
2 2
——油层渗透率各向异性系数，
压裂酸化（简称酸压，用于碳酸盐层）
基质酸化（用于碳酸盐和砂岩地层）
生产系统：
1）油层——多孔介质； 2）完井——井眼结构发生改变的近井地带
(钻井、固井、完井和增产措施作业所致)；
3）举升管柱——垂直、倾斜或弯曲油管、 套管或油、套管环形空间（井下油嘴和井 下安全阀）；
4）人工举升装置——用于补充人工能量的 深井泵或气举阀等；
非胶结砾石充填地层，a=1.08×106 、b=0.55
在系统试井时，如果在单相流动条件下 出现非达西渗流，则可用图解法求得（1-5） 中的系数A和B值。改变式（1-5）得：
p r p wf q0 A Bq 0
（1-5a）
( pr p wf ) / q0 与q0呈线性关系，其直线的
q P
衡量产能: 采油指数
采油指数:油井日产量与生产压差的比值。
它表示单位生产压差下油井的日产量,
用以衡量油井的生产能力。
如果油井既产油,又产水： ( 1-4a )
产液指数
比采油指数：单位油层厚度上的采油指数 。
q JS J / h h ( P r Pwf )
( 1-4b )
(2)影响采油指数的因素
（5）IPR曲线的应用
1. 分析油井的潜能；
通过曲线可得到 J, Pe , qmax
2. 制定油井的工艺方案；
3.
分析措施效果。
（6）高速非线性渗流时, 油井产量与 生产压差间的关系为：
pr p wf Aq o Bq
2 o
（1-5）
式中 A—二项式层流系数,Pa/（m3/s）；
B—二项式紊流系数，Pa/（m3/s）2
qo=Jo ( Pe -Pwf )
qo CKo h Jo Pe Pwf o Bo ln re rw S
Ko Kw qL Ch JL Pe Pwf ln re rw S Bo o Bw w
采油指数反映了地层参数，反过来说， 地层参数影响采油指数。
当Pwf=0
qo=qomax
qo/qomax=1
Pwf / Pr
1
在不同条件下， IPR曲线不同，但无因 次IPR曲线基本重合， 可近似地用一条无因次 IPR曲线来代替。 0 1
q/qomax
4、Vogel方程
描述无因次IPR曲线的方程叫Vogel方程
qo q o max
p wf 1 0.2 0.8 pr pr p wf