第一章油井基本流动规律
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( 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;
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
CK o h( Pr Pwf ) qo 3 re 0 B0 (ln r S) w 4
Pe C
Pw
( 1-1a )
参见: DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering
(3)
非圆边界的产量公式
A—泄流面积; Cx值见P3 图1—2
2、 采油指数及流入动态
• 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
(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
q0 h ( Pe Pwf ) re o B o (ln S) rw CK
o
CK o h( P r P wf ) qo 1 0 B0 (ln re r S ) w 2
CK o h( P e P wf ) qo 1 o Bo (ln re r S ) w 2
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,
(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
(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。
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)预测不同流压下的产量 由
Pwf Pwf 2 qo qo max 1 0.2 0.8( ) Pr Pr Pwf 116.3 1 0.2 Pwf / 13 0.8 13
2
o
取不同的流压值,可算得不同的产油量。
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。
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;
0 B 0 re 3 A ln S 2K 0 h r 4 w
ρ—原油密度,kg/m3;
β—紊流速度系数,m-1。它表征岩石孔隙结 构对流体紊流的影响。由于岩石结构的复杂 性,用经验公式估计:
a/ K
b
2
(1-6)
m ; 式中 K—地层渗透率,
胶结地层,a= 1.906×107 、b=1.201;
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 。
Байду номын сангаас
q JS J / h h ( P r Pwf )
( 1-4b )
(2)影响采油指数的因素
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
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
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
CK 0 h Jo re 3 0 B 0 (ln S) rw 4
(1-3a)
q0 J0 p r p wf
(1-4)
(1) 采油指数
例: A井 100吨/天
A井 110吨/天 如果
B井 80吨/天
B井 120吨/天
Pwf ,则P, qA ,qB
若
qB qA ,则B井产能大。
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。
泵
注水:利用液体携带、补充能量。 水力压裂(hydraulic fracturing)
是用压裂液使地层破裂形成裂缝。并在 缝内填以支撑剂。填砂裂缝的高渗透能力起到 油井增产的作用。
酸化(acidizing) 是向油井挤入专门配制的酸液,依靠其 化学溶蚀作用以解除油层污染和提高近井地带 油层渗透率。
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
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
采油工程
教材:采油工程
—李颖川主编
主讲: 孙艾茵 副教授
学生:石油工程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。
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
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
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。
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:
CKo h( P r P wf ) qo 1 re 0 B0 (ln r S ) w 2
( 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( 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
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
CK o h( Pr Pwf ) qo 3 re 0 B0 (ln r S) w 4
Pe C
Pw
( 1-1a )
参见: DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering
(3)
非圆边界的产量公式
A—泄流面积; Cx值见P3 图1—2
2、 采油指数及流入动态
• 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
(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
q0 h ( Pe Pwf ) re o B o (ln S) rw CK
o
CK o h( P r P wf ) qo 1 0 B0 (ln re r S ) w 2
CK o h( P e P wf ) qo 1 o Bo (ln re r S ) w 2
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,
(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
(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。
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)预测不同流压下的产量 由
Pwf Pwf 2 qo qo max 1 0.2 0.8( ) Pr Pr Pwf 116.3 1 0.2 Pwf / 13 0.8 13
2
o
取不同的流压值,可算得不同的产油量。
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。
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;
0 B 0 re 3 A ln S 2K 0 h r 4 w
ρ—原油密度,kg/m3;
β—紊流速度系数,m-1。它表征岩石孔隙结 构对流体紊流的影响。由于岩石结构的复杂 性,用经验公式估计:
a/ K
b
2
(1-6)
m ; 式中 K—地层渗透率,
胶结地层,a= 1.906×107 、b=1.201;
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 。
Байду номын сангаас
q JS J / h h ( P r Pwf )
( 1-4b )
(2)影响采油指数的因素
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
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
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
CK 0 h Jo re 3 0 B 0 (ln S) rw 4
(1-3a)
q0 J0 p r p wf
(1-4)
(1) 采油指数
例: A井 100吨/天
A井 110吨/天 如果
B井 80吨/天
B井 120吨/天
Pwf ,则P, qA ,qB
若
qB qA ,则B井产能大。
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。
泵
注水:利用液体携带、补充能量。 水力压裂(hydraulic fracturing)
是用压裂液使地层破裂形成裂缝。并在 缝内填以支撑剂。填砂裂缝的高渗透能力起到 油井增产的作用。
酸化(acidizing) 是向油井挤入专门配制的酸液,依靠其 化学溶蚀作用以解除油层污染和提高近井地带 油层渗透率。
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
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
采油工程
教材:采油工程
—李颖川主编
主讲: 孙艾茵 副教授
学生:石油工程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。
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
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
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。
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:
CKo h( P r P wf ) qo 1 re 0 B0 (ln r S ) w 2
( 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( 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