ProdDesign基础理论
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Yg (379. 3)(350) γ o Rs = [ ]( ) Mo 1 − Yg
注：Vasquez 和 Beggs 在对Laster和Standing两种溶解气油比计 在对Laster和Standing两种溶解气油比计 算关系式进行结果比较后，认为Laster相关式适于 API大于15, 大于15, 算关系式进行结果比较后，认为Laster相关式适于 API大于 Standing相关式用于 API小于 时会更准确 Standing相关式用于 API小于15时会更准确。 小于15时会更准确。
P )] 114. 7
于1980年提出，该关系式建立在5008个测试数据点的基础上。 1980年提出，该关系式建立在5008个测试数据点的基础上。 5008个测试数据点的基础上 年提出 依据API是否大于30分成两组。 依据API是否大于30分成两组。 API是否大于30分成两组
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
建立在5008个测试数据点的基础上，对分离器压力做考虑。 建立在5008个测试数据点的基础上，对分离器压力做考虑。 个测试数据点的基础上 依据API是否大于 分成两组 依据API是否大于30分成两组。 是否大于30分成两组。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ② 原油体积系数---Glaso关系式 原油体积系数---Glaso关系式 ---Glaso
Bo = 1. 0 + 10 A
A = −6.58511+ 2. 91329log( Bob ) − 0. 27683(log( Bob )) 2
溶解气油比--Marhoun关系式 --Marhoun ① 溶解气油比--Marhoun关系式
Rs = [a ⋅γ b ⋅γ c ⋅T d ⋅ P]e g o
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ② 原油体积系数 原油在地下体积与其地面脱气后标准状况下体积的比值。 一般情 原油在地下体积与其地面脱气后标准状况下体积的比值。 况下，由于地下溶解气和热膨胀影响远远大于弹性压缩对原油体积的 况下， 影响，因此，地层油的体积总是大于它在地面脱气后的体积， 影响，因此，地层油的体积总是大于它在地面脱气后的体积，故原油 的地下体积系数大于1 的地下体积系数大于1。 • 相应计算模型： 相应计算模型： Standing方法 方法 Glaso 方法 Vasquez-Beggs 方法 Ahmed方法 方法
（1）流体物性计算 溶解气油比---Glaso关系式 ① 溶解气油比-关系式
API 0.989 . Rs = γ g ⋅[( ) P ∗ ]12255 b . (T −460)0172
0 .5 ] ∗ = 10 [ 2 .8869 − ( 14 .1811 − 3 . 3093 log ( P ) ) Pb
二、多相流理论
黑油模型 对于一般的油藏开发，通常应用最多的是黑油模型，因此下面 对于一般的油藏开发，通常应用最多的是黑油模型， 主要以黑油模型为主进行相关理论研究。 主要以黑油模型为主进行相关理论研究。 黑油模型：属于二维三相模型， 黑油模型：属于二维三相模型，它用两个 组分来近似描述碳氢体 系的多相流。一个组分是不可挥发的组分(即所谓黑油）； ）；另一个 系的多相流。一个组分是不可挥发的组分(即所谓黑油）；另一个 组分是溶解于油相的可挥发组分，为气组分。也可以说， 组分是溶解于油相的可挥发组分，为气组分。也可以说，气、油 间只有一种方式的相转化发生。即气从油中出入，但油不能气化 间只有一种方式的相转化发生。即气从油中出入， 为气相。 为气相。 在这个模型中流体流动。假设至多存在三个不同的相: 气和水。 在这个模型中流体流动。假设至多存在三个不同的相:油、气和水。 一般情况下，水是润湿相，油具有中等润湿性，气相是非润湿相。 一般情况下，水是润湿相，油具有中等润湿性，气相是非润湿相。 假设油和水互不相容，并且它们之间没有质量交换或相变。 假设油和水互不相容，并且它们之间没有质量交换或相变。 假设气相可溶于油中，但一般不溶于水，如果假设在储罐条件下 假设气相可溶于油中，但一般不溶于水， 气相的溶解度为零，则可认为油藏中的油是两个组分的溶液： 气相的溶解度为零，则可认为油藏中的油是两个组分的溶液：在 条件下储罐油和气。 标准 条件下储罐油和气。
P Rs = 2.277 ⋅ γ g ⋅ ( a )1.204 10 a = 0.00091 − 0.0125 o T ρ
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比---Laster关系式 溶解气油比-----Laster关系式 Laster于1958年在对 Laster于1958年在对137个独立流体系统的158个饱和压力测试 年在对137个独立流体系统的 个独立流体系统的158个饱和压力测试 数据的基础上，提出了确定溶解气油比的关系图。 数据的基础上，提出了确定溶解气油比的关系图。后来又将其表达 成数学形式。 成数学形式。
1.2
1981年 1981年,由Standing在其1947年提出的用于确定原油体积系 Standing在其1947年提出的用于确定原油体积系 在其1947 数的图形上发展的数学表达式。 其用于确定原油体积系数的图 数的图形上发展的数学表达式。 形是在对22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105 形是在对22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105个实验 22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105个实验 数据点结果统计基础上提出来的。 数据点结果统计基础上提出来的。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 溶解气油比-----Vasquez-Beggs关系式 ① 溶解气油比--关系式
Rs = C1 ⋅ γ gs P C 2 EXP[C 3 ⋅ ( API )] T
γ gs = γ g ⋅ [1 + 5. 912(10−5 ) ⋅ γ o ⋅ (T − 460) log(
• • •
气相密度远小于液相密度； 气相密度远小于液相密度； 气相粘度远小于液相粘度； 气相粘度远小于液相粘度； 溶解气的多少对原油的体积系数、压缩系数影响较大 溶解气的多少对原油的体积系数、 溶解气油比计算模型： 溶解气油比计算模型： Standing 方法 Glaso 方法 Lasater方法 方法 Mahoun方法 方法 Vasquez-Beggs 方法
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比： 溶解气油比： 在一定温度和压力下，单位体积地面原油中所溶解的气量。 在一定温度和压力下，单位体积地面原油中所溶解的气量。 溶解气油比对流体物性的影响 由于黑油模型中，流体性质主要取决于油气两相性质， 由于黑油模型中，流体性质主要取决于油气两相性质，因此液相 中气相含量的多少对液相各项性质影响较大。主要表现为： 中气相含量的多少对液相各项性质影响较大。主要表现为：
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 原油体积系数--Standing关系式 --Standing ② 原油体积系数--Standing关系式
γ g 0.5 Bo = 0.9759 + 0.000120 Rs + 1.25T γo
1. 流体PVT理论 流体PVT理论 2. 多相管流理论
三、油井流入动态理论 四、系统优化设计理论
1. 自喷井系统优化理论 2. 有杆泵井系统优化理论 3. 电潜泵井系统优化理论 4. 气举系统优化理论
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、多相流理论
1.流体PVT理论 1.流体 流体PVT理论 流体PVT， 流体PVT，主要是指在高温高压下 ，流体所表现出的一些物性特 征，通常用流体物性参数来表征。如: 溶解气油比、原油体积系数、原 溶解气油比、原油体积系数、 通常用流体物性参数来表征。 油粘度、天然气压缩因子等。 油粘度、天然气压缩因子等。 根据流体内烃类各相之间是否传化，流体模型可分为：黑油模 根据流体内烃类各相之间是否传化，流体模型可分为： 组分模型。 型、组分模型。 （1）黑油模型 —— 将烃类各相之间看做不可相互转化的（气相、 将烃类各相之间看做不可相互转化的（气相、 液相、固相），各自物性独立，但可以相互溶解于对方。混合 液相、固相），各自物性独立，但可以相互溶解于对方。 ），各自物性独立 物的性质由各相共同决定。 物的性质由各相共同决定。 （2）组分模型 —— 将烃类看做由含碳数不同的组分组成，各相 将烃类看做由含碳数不同的组分组成， （气、液、固）之间是可以相互转换的。烃类混合物的性质由 之间是可以相互转换的。 各组分的性质决定。 各组分的性质决定。
一、基本概述
2. 研究对象
设计原则： 设计原则：
分离器 井 口
质量流量守恒： Qi=Qo 质量流量守恒： 能量守恒规律： Pi=Po 能量守恒规律：
抽油机
Pwf 流入动态曲线(IPR) 流入动态曲线
杆 泵
流出动态曲线(TPC) 流出动态曲线
生产协调点(P 生产协调点 ，Q)
油藏 井 底
Q
基本提纲 一、基本概述 二、多相流理论
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比--Standing关系式 溶解气油比---Standing关系式 Standing 于1947年对美国加利福尼亚州105个油样实验测定的基础 1947年对美国加利福尼亚州 年对美国加利福尼亚州105个油样实验测定的基础 上，提出的一个确定溶解气油比的图形关系。 提出的一个确定溶解气油比的图形关系。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 原油体积系数---Vasquez-Beggs关系式 ---Vasquez ② 原油体积系数---Vasquez-Beggs关系式
Bo = 1.0 + C1 Rs + (θ − 60)( API )[C2 + C3 Rs ]
γ gs
• •
ProdDesign基础理论 基础理论
基本提纲 一、基本概述 二、多相流理论
1. 流体PVT理论 流体PVT理论 2. 多相管流理论
三、油井流入动态理论 四、系统优化设计理论
1. 自喷井系统优化理论 2. 有杆泵井系统优化理论 3. 电潜泵井系统优化理论 4. 气举系统优化理论
一、基本概述
1. 基本原理 生产参数优化是指基于地层供液情况，在一定目标函数下， 生产参数优化是指基于地层供液情况，在一定目标函数下，应用节点分析 技术，综合各种生产参数，同时在一定边界条件下， 技术，综合各种生产参数，同时在一定边界条件下，求出满足特定条件的各种 参数组合，再根据各种影响因素权重，从而优选出最佳生产参数的方法。 参数组合，再根据各种影响因素权重，从而优选出最佳生产参数的方法。 具体来说，就是根据地层供液情况，最大限度发挥举升设备效率， 具体来说，就是根据地层供液情况，最大限度发挥举升设备效率，从而 将一定量产液举升至地面。因此，要进行生产参数优化， 将一定量产液举升至地面。因此，要进行生产参数优化，就必须研究两种流动 规律。一是地层供液情况。即油井流入动态， 规律。一是地层供液情况。即油井流入动态，主要表现为从油藏到井底的渗流 规律，通常用IPR曲线来表征；其次，井筒举升状况。即油井流出动态， IPR曲线来表征 规律，通常用IPR曲线来表征；其次，井筒举升状况。即油井流出动态，主要 表 现为流体从井底到井口（或地面分离器）的多相管流，通常用TPC曲线来表征。 TPC曲线来表征 现为流体从井底到井口（或地面分离器）的多相管流，通常用TPC曲线来表征。 而优化的目的是使油井以优选的参数稳定、高效生产，因此， 而优化的目的是使油井以优选的参数稳定、高效生产，因此，只有准确 地了解了地层供液情况，才能充分挖掘所需产量， 地了解了地层供液情况，才能充分挖掘所需产量，进而基础于合理的地层供 应用多相管流，计算出相应的举升参数。即求出生产协调点。 液，应用多相管流，计算出相应的举升参数。即求出生产协调点。
注：Vasquez 和 Beggs 在对Laster和Standing两种溶解气油比计 在对Laster和Standing两种溶解气油比计 算关系式进行结果比较后，认为Laster相关式适于 API大于15, 大于15, 算关系式进行结果比较后，认为Laster相关式适于 API大于 Standing相关式用于 API小于 时会更准确 Standing相关式用于 API小于15时会更准确。 小于15时会更准确。
P )] 114. 7
于1980年提出，该关系式建立在5008个测试数据点的基础上。 1980年提出，该关系式建立在5008个测试数据点的基础上。 5008个测试数据点的基础上 年提出 依据API是否大于30分成两组。 依据API是否大于30分成两组。 API是否大于30分成两组
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
建立在5008个测试数据点的基础上，对分离器压力做考虑。 建立在5008个测试数据点的基础上，对分离器压力做考虑。 个测试数据点的基础上 依据API是否大于 分成两组 依据API是否大于30分成两组。 是否大于30分成两组。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ② 原油体积系数---Glaso关系式 原油体积系数---Glaso关系式 ---Glaso
Bo = 1. 0 + 10 A
A = −6.58511+ 2. 91329log( Bob ) − 0. 27683(log( Bob )) 2
溶解气油比--Marhoun关系式 --Marhoun ① 溶解气油比--Marhoun关系式
Rs = [a ⋅γ b ⋅γ c ⋅T d ⋅ P]e g o
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ② 原油体积系数 原油在地下体积与其地面脱气后标准状况下体积的比值。 一般情 原油在地下体积与其地面脱气后标准状况下体积的比值。 况下，由于地下溶解气和热膨胀影响远远大于弹性压缩对原油体积的 况下， 影响，因此，地层油的体积总是大于它在地面脱气后的体积， 影响，因此，地层油的体积总是大于它在地面脱气后的体积，故原油 的地下体积系数大于1 的地下体积系数大于1。 • 相应计算模型： 相应计算模型： Standing方法 方法 Glaso 方法 Vasquez-Beggs 方法 Ahmed方法 方法
（1）流体物性计算 溶解气油比---Glaso关系式 ① 溶解气油比-关系式
API 0.989 . Rs = γ g ⋅[( ) P ∗ ]12255 b . (T −460)0172
0 .5 ] ∗ = 10 [ 2 .8869 − ( 14 .1811 − 3 . 3093 log ( P ) ) Pb
二、多相流理论
黑油模型 对于一般的油藏开发，通常应用最多的是黑油模型，因此下面 对于一般的油藏开发，通常应用最多的是黑油模型， 主要以黑油模型为主进行相关理论研究。 主要以黑油模型为主进行相关理论研究。 黑油模型：属于二维三相模型， 黑油模型：属于二维三相模型，它用两个 组分来近似描述碳氢体 系的多相流。一个组分是不可挥发的组分(即所谓黑油）； ）；另一个 系的多相流。一个组分是不可挥发的组分(即所谓黑油）；另一个 组分是溶解于油相的可挥发组分，为气组分。也可以说， 组分是溶解于油相的可挥发组分，为气组分。也可以说，气、油 间只有一种方式的相转化发生。即气从油中出入，但油不能气化 间只有一种方式的相转化发生。即气从油中出入， 为气相。 为气相。 在这个模型中流体流动。假设至多存在三个不同的相: 气和水。 在这个模型中流体流动。假设至多存在三个不同的相:油、气和水。 一般情况下，水是润湿相，油具有中等润湿性，气相是非润湿相。 一般情况下，水是润湿相，油具有中等润湿性，气相是非润湿相。 假设油和水互不相容，并且它们之间没有质量交换或相变。 假设油和水互不相容，并且它们之间没有质量交换或相变。 假设气相可溶于油中，但一般不溶于水，如果假设在储罐条件下 假设气相可溶于油中，但一般不溶于水， 气相的溶解度为零，则可认为油藏中的油是两个组分的溶液： 气相的溶解度为零，则可认为油藏中的油是两个组分的溶液：在 条件下储罐油和气。 标准 条件下储罐油和气。
P Rs = 2.277 ⋅ γ g ⋅ ( a )1.204 10 a = 0.00091 − 0.0125 o T ρ
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比---Laster关系式 溶解气油比-----Laster关系式 Laster于1958年在对 Laster于1958年在对137个独立流体系统的158个饱和压力测试 年在对137个独立流体系统的 个独立流体系统的158个饱和压力测试 数据的基础上，提出了确定溶解气油比的关系图。 数据的基础上，提出了确定溶解气油比的关系图。后来又将其表达 成数学形式。 成数学形式。
1.2
1981年 1981年,由Standing在其1947年提出的用于确定原油体积系 Standing在其1947年提出的用于确定原油体积系 在其1947 数的图形上发展的数学表达式。 其用于确定原油体积系数的图 数的图形上发展的数学表达式。 形是在对22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105 形是在对22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105个实验 22个不同的美国加利福尼亚原油流体系统的105个实验 数据点结果统计基础上提出来的。 数据点结果统计基础上提出来的。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 溶解气油比-----Vasquez-Beggs关系式 ① 溶解气油比--关系式
Rs = C1 ⋅ γ gs P C 2 EXP[C 3 ⋅ ( API )] T
γ gs = γ g ⋅ [1 + 5. 912(10−5 ) ⋅ γ o ⋅ (T − 460) log(
• • •
气相密度远小于液相密度； 气相密度远小于液相密度； 气相粘度远小于液相粘度； 气相粘度远小于液相粘度； 溶解气的多少对原油的体积系数、压缩系数影响较大 溶解气的多少对原油的体积系数、 溶解气油比计算模型： 溶解气油比计算模型： Standing 方法 Glaso 方法 Lasater方法 方法 Mahoun方法 方法 Vasquez-Beggs 方法
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比： 溶解气油比： 在一定温度和压力下，单位体积地面原油中所溶解的气量。 在一定温度和压力下，单位体积地面原油中所溶解的气量。 溶解气油比对流体物性的影响 由于黑油模型中，流体性质主要取决于油气两相性质， 由于黑油模型中，流体性质主要取决于油气两相性质，因此液相 中气相含量的多少对液相各项性质影响较大。主要表现为： 中气相含量的多少对液相各项性质影响较大。主要表现为：
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 原油体积系数--Standing关系式 --Standing ② 原油体积系数--Standing关系式
γ g 0.5 Bo = 0.9759 + 0.000120 Rs + 1.25T γo
1. 流体PVT理论 流体PVT理论 2. 多相管流理论
三、油井流入动态理论 四、系统优化设计理论
1. 自喷井系统优化理论 2. 有杆泵井系统优化理论 3. 电潜泵井系统优化理论 4. 气举系统优化理论
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、多相流理论
1.流体PVT理论 1.流体 流体PVT理论 流体PVT， 流体PVT，主要是指在高温高压下 ，流体所表现出的一些物性特 征，通常用流体物性参数来表征。如: 溶解气油比、原油体积系数、原 溶解气油比、原油体积系数、 通常用流体物性参数来表征。 油粘度、天然气压缩因子等。 油粘度、天然气压缩因子等。 根据流体内烃类各相之间是否传化，流体模型可分为：黑油模 根据流体内烃类各相之间是否传化，流体模型可分为： 组分模型。 型、组分模型。 （1）黑油模型 —— 将烃类各相之间看做不可相互转化的（气相、 将烃类各相之间看做不可相互转化的（气相、 液相、固相），各自物性独立，但可以相互溶解于对方。混合 液相、固相），各自物性独立，但可以相互溶解于对方。 ），各自物性独立 物的性质由各相共同决定。 物的性质由各相共同决定。 （2）组分模型 —— 将烃类看做由含碳数不同的组分组成，各相 将烃类看做由含碳数不同的组分组成， （气、液、固）之间是可以相互转换的。烃类混合物的性质由 之间是可以相互转换的。 各组分的性质决定。 各组分的性质决定。
一、基本概述
2. 研究对象
设计原则： 设计原则：
分离器 井 口
质量流量守恒： Qi=Qo 质量流量守恒： 能量守恒规律： Pi=Po 能量守恒规律：
抽油机
Pwf 流入动态曲线(IPR) 流入动态曲线
杆 泵
流出动态曲线(TPC) 流出动态曲线
生产协调点(P 生产协调点 ，Q)
油藏 井 底
Q
基本提纲 一、基本概述 二、多相流理论
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 ① 溶解气油比--Standing关系式 溶解气油比---Standing关系式 Standing 于1947年对美国加利福尼亚州105个油样实验测定的基础 1947年对美国加利福尼亚州 年对美国加利福尼亚州105个油样实验测定的基础 上，提出的一个确定溶解气油比的图形关系。 提出的一个确定溶解气油比的图形关系。
1.流体 1.流体PVT理论 流体PVT理论
（1）流体物性计算 原油体积系数---Vasquez-Beggs关系式 ---Vasquez ② 原油体积系数---Vasquez-Beggs关系式
Bo = 1.0 + C1 Rs + (θ − 60)( API )[C2 + C3 Rs ]
γ gs
• •
ProdDesign基础理论 基础理论
基本提纲 一、基本概述 二、多相流理论
1. 流体PVT理论 流体PVT理论 2. 多相管流理论
三、油井流入动态理论 四、系统优化设计理论
1. 自喷井系统优化理论 2. 有杆泵井系统优化理论 3. 电潜泵井系统优化理论 4. 气举系统优化理论
一、基本概述
1. 基本原理 生产参数优化是指基于地层供液情况，在一定目标函数下， 生产参数优化是指基于地层供液情况，在一定目标函数下，应用节点分析 技术，综合各种生产参数，同时在一定边界条件下， 技术，综合各种生产参数，同时在一定边界条件下，求出满足特定条件的各种 参数组合，再根据各种影响因素权重，从而优选出最佳生产参数的方法。 参数组合，再根据各种影响因素权重，从而优选出最佳生产参数的方法。 具体来说，就是根据地层供液情况，最大限度发挥举升设备效率， 具体来说，就是根据地层供液情况，最大限度发挥举升设备效率，从而 将一定量产液举升至地面。因此，要进行生产参数优化， 将一定量产液举升至地面。因此，要进行生产参数优化，就必须研究两种流动 规律。一是地层供液情况。即油井流入动态， 规律。一是地层供液情况。即油井流入动态，主要表现为从油藏到井底的渗流 规律，通常用IPR曲线来表征；其次，井筒举升状况。即油井流出动态， IPR曲线来表征 规律，通常用IPR曲线来表征；其次，井筒举升状况。即油井流出动态，主要 表 现为流体从井底到井口（或地面分离器）的多相管流，通常用TPC曲线来表征。 TPC曲线来表征 现为流体从井底到井口（或地面分离器）的多相管流，通常用TPC曲线来表征。 而优化的目的是使油井以优选的参数稳定、高效生产，因此， 而优化的目的是使油井以优选的参数稳定、高效生产，因此，只有准确 地了解了地层供液情况，才能充分挖掘所需产量， 地了解了地层供液情况，才能充分挖掘所需产量，进而基础于合理的地层供 应用多相管流，计算出相应的举升参数。即求出生产协调点。 液，应用多相管流，计算出相应的举升参数。即求出生产协调点。