《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要点

第一题生产初期假设该井可以自喷生产，井筒中的流动可以分为两段。

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，大概确定摩阻压力梯度的比例，讲井筒管流分为两部分，纯液流和气液两相流。

以第一组数据为例，根据混合液的密度可以得到液柱高600.92m ，气液混合物高度899.08m 。

（1） 纯液柱段摩阻压降和总压降计算： 油藏条件下的原油密度：o a s goi oR B ρργρ+=根据油层物理第一章的内容，我们可以得到油藏条件下的溶解气油比3325.94/s R m m =于是可得油藏条件下的原油密度：3831.88/oi kg m ρ=原油析出气体前可忽略压力所引起的密度变化，因此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 gρ=⨯原油流速：()/86400m o o w w q q B q B =+雷诺数：Re m mmDv N ρμ=其中粘度为油水的体积加权平均值，原油的粘度根据油层物理学中相关公式得到。

根据雷诺数的大小，所给四组生产条件下的流动皆为水力光滑区。

故有：10.3164f =摩擦损失梯度：2/2m mf v dp dh fD ρ=（2） 气液共存段摩阻压降及总压降计算：为简化运算，气液共存段不分段，使用Orkiszewski 方法进行计算。

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 og p TZ R R q q pT -=86400o o w wl q B q B q +=按照Orkiszewski 方法流型划分原则，分别计算L B （泡流界限），L S （段塞流界限）等等，并分析不同产量下的流型。

四种产量下的流型都为泡流，其摩擦损失梯度可以按照液相进行计算。

但是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)lh p g q v A H =-按照相同的方法可得到摩擦阻力系数，从而计算该段的摩擦阻力损失。

根据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）根据各段的压力梯度和高度，可分别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。

结果见附表第二题一、计算地层压力：P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa；选择合适的产量和压力(可自己选择):流压(12.9MPa)—流量(19.8m3/d)。

二、根据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不同的两段，根据不同气液流型计算相应状态下的流体参数。

计算方法：参考助教复印的压力梯度计算方法。

采用两项垂直管流的Orkiszewski方法：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）初始计算段的压力降为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动参数：（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（12）天然气密度5）判断流态计算流量：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根据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）计算压降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、计算不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、Matlab编程产生的计算结果。

表1 不同油管半径下的压力梯度图1 不同油管半径对应的压力梯度图中的最低点对应最小的压力梯度，对应的油管尺寸:213（即最优油管半径）。

第三题（思路）多相流计算只考虑重力和摩擦损失，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fdp 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 =fdp h dL ⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭；12[(1)]g m o w w w P gh f f gh ρρρ==-+12根据题目所给的流量与流压数据，计算出P 1值 ，填入下表。

把结果画到图2中得到曲线A （曲线A 不一定是直线），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，则认为投产初期油藏能量充足，为充分利用地层能量，选择自喷生产，若产量不可观，选择气举生产。

Q(m 3/d) 1MPaP 1（MPa ）第四题（思路）1、ρgsinθ+ρv ρ/d*式中ρ为多相混合物的密度;v为多相混合物的流速;f为多相混合物流动时的摩擦阻力系数;d为管径;p为压力;h为深度;g为重力加速度; θ为井斜角的余角。

f=0.1，ρ=874.14kg/m3，d=0.065m，h=1500m，（1）利用Beggs-Brill方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，在每一个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进行计算，根据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，根据Beggs-Brill方法的方法判断流型，再计算阻力系数，最后利用公式计算压力梯度，若在误差范围以内，则取估计值为油压值，之后绘制pt-Q的关系曲线B，根据公式2-5绘制每一个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。

（４）假设油压低于0.5MPa时该井停喷，向下计算该油压下的井底流压，根据初始值与终值的压差以及压力递减速度，即求得停喷期。

第五题一、根据题目中流压与产量数据画出IPR曲线，并确定30t/d下的井底流压。

油管直径:88.9mm;原油的压缩系数Bo为:1.086;油水混合物的密度为：818kg/m3 ;换算单位30t/d=39.8m3/d——对应井底流压10.5MPa。

（如图所示）图1 IPR曲线二、以Pwf（10.5MPa）为起点，计算压力分布曲线。

平衡点（710，4.31），注气点（640，3.78）即注气深度为640m，工作阀所在位置的油管压力P为3.78MPa。

图确定平衡点和注气点三、不同注气量下的压力分布曲线表1 不同气液比下的井口压力总气液比对应井口压力10000.9676122000 1.4835193000 1.7043814000 1.8314625000 1.916133图不同气液比下的井口压力图定注气压力及定井口压力下确定注气点深度及气液比最后结果：在1.5MPa的定井口压力下，总气液比(TGLR)为2020m3/t，即注入气液比为2000m3/t。

定产量为30t/d,注气量为60000m3/d。

第六题第一部分：确定注气深度和产量已知注气压力和注气量，尽可能地获得最大可能的产量，确定注气点深度及产量的步骤：（1）假定一组产量（20t/d，25 t/d，30 t/d，35 t/d），根据可提供的注气量（5万方/天）和地层生产气液比计算出每个产量的总气液比TGLR（2378m3/ m3 ,1905m3/ m3 ,1591m3/ m3，1366.2m3/ m3）。

（2）以给定的地面注入压力4MPa，计算环形空间气柱压力分布曲线B，用注入压力减去（0.5-0.7MPa）做B的平行线，即为注入气点深度线C。

（3）以定井口压力为起点，利用多想垂直管流，计算每个产量下的油管压力分布曲线D1，D2，D3，D4，D5。

（步骤见第三部分），他们与曲线C的交点即为各个产量所对应的的注气点以及注气深度。

结果如下图所示：（4） 从每个产量对应的注气点压力和深度开始。

利用多相管流根据油层生产气液比向下计算每个产量对应的注气点以下的压力分布曲线A 1，A 2，A 3，A 4，A 5.（方法同第三部分）。

（5） 在前面得到的IPR 曲线上，根据上步计算出的产量与计算流压的关系，交点所对应的的产量和压力即为该井在给定注气量和井口油管压力下的最大产量Q 。

综上，最大产量为34.8t/d ，对应注气点地层深度为820m 。

（6） 估算最大启动压力MPa 5.128.9*850*1500g L p e ≈==ρ第二部分：确定气举阀 （1） 第一个阀的下入深度：m g96.652010p L 5max1=-⨯=ρ（2）第二个阀的下入深度确定产量为35t/d 时，利用油管内压力分布曲线：()21521L =L +1010a t p p gρ-⨯-=112.93m（3）第三个阀的下入深度()=-⨯-+=1010gp p L L 52t a323ρ158.63m（4）第四个阀的下入深度()m 7.2031010gp p L L 5t3a434=-⨯-+=ρ（5）第五个阀的下入深度()m 89.2471010gp p L L 5t4a545=-⨯-+=ρ（6）第六个阀的下入深度()m 7.2911010gp p L L 5t5a656=-⨯-+=ρ（7）第七个阀的下入深度()m 76.3351010gp p L L 5t6a767=-⨯-+=ρ（8）第八个阀的下入深度()m 67.3771010gp p L L 5t7a878=-⨯-+=ρ（9）第九个阀的下入深度()m 04.4171010gp p L L 5t8a989=-⨯-+=ρ（10）第十个阀的下入深度()m 89.4531010gp p L L 5t9a10910=-⨯-+=ρ()m 1.4901010gp p L L 5t10a111011=-⨯-+=ρ（12）第十二个阀的下入深度()m 41.5241010gp p L L 5t11a121112=-⨯-+=ρ（13）第十三个阀的下入深度()m 19.5561010gp p L L 5t12a131213=-⨯-+=ρ（14）第十四个阀的下入深度()m 98.5871010gp p L L 5t13a141314=-⨯-+=ρ（15）第十五个阀的下入深度()m 76.6191010gp p L L 5t14a151415=-⨯-+=ρ（16）第十六个阀的下入深度()m 49.6461010gp p L L 5t9a161516=-⨯-+=ρ（17）第十七个阀的下入深度()m 2.6731010gp p L L 5t16a171617=-⨯-+=ρ（18）第十八个阀的下入深度()m 40.6971010gp p L L 5t17a181718=-⨯-+=ρ（19）第十九个阀的下入深度()m 578.7211010gp p L L 5t18a191819=-⨯-+=ρ()m 25.7451010gp p L L 5t19a201920=-⨯-+=ρ（21）第二十一个阀的下入深度()m 084.7701010gp p L L 5t20a212012=-⨯-+=ρ（22）第二十二个阀的下入深度()m 56.7931010gp p L L 5t21a222122=-⨯-+=ρ（23）第二十三个阀的下入深度()m 56.8231010gp p L L 5t22a232223=-⨯-+=ρ823.56m ＞注气点深度，共需气举阀23个。