采油工程课程设计

采油工程课程设计

课程设计

姓名：孔令伟

学号：

中国石油大学（北京）

石油工程学院

2014年10月30日

一、给定设计基础数据：

井深：2000+87×10=2870m

套管内径：

油层静压：2870/100× =

油层温度：90℃

恒温层温度：16℃

地面脱气油粘度：

油相对密度： 气相对密度： 水相对密度： 油饱和压力：10MPa 含水率： 套压： 油压：1 MPa

生产气油比：50m3/m3 原产液量(测试点)：30t/d 原井底流压(测试点)： 抽油机型号：CYJ10353HB 电机额定功率：37kw 配产量：50t/d 泵径：56mm 冲程：3m 冲次：6rpm

柱塞与衬套径向间隙:0.3mm 沉没压力：3MPa

二、设计计算步骤 油井流入动态计算

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的能力。从单井来讲，IPR 曲线表示了油层工作特性。因而，它既是确定油井合理工作方式的依据，也是分析油井动态的基础。本次设计油井流入动态计算采用Petro bras 方法Petro bras 方法计算综合IPR 曲线的实质是按含水率取纯油IPR 曲线和水IPR 曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均;预测产量时,按流压加权平均。

(1) 采液指数计算 已知一个测试点：

wftest

P 、

txest

q 和饱和压力

b

P 及油藏压力P 。

因为

wftest P ≥b

P ，1j =

txwst

wfest

q P P -=30/= (

(2) 某一产量

t

q 下的流压Pwf

b

q =j(b P P

-1)= x （）=d m o zx q =b q +8

.1b

jP =+*10/=d omzx

q -油IPR 曲线的最大产油量。

当0〈q t 〈b q

时，令q 1t =10 t/d ，则p 1wf =

j q P t

-

1= Mpa

同理，q 2t =20 t/d ，P 2wf = Mpa q 3t =30 t/d ，P 3wf = Mpa 当q

b

〈q t 〈omzx q 时，令q 4t =50 t/d,则按流压加权平均进行推导得：

P 4wf =f )(1j q P t

w -+(1-f w )P b

= 同理q 5t =60t/d ，P 5wf = Mpa

当q

omzx

〈q t

时，

1()(89)()omzx t omzx w wf w q q q f p f p J J --=-

-

令q 6t =71t/d ，P 6wf = Mpa

综上，井底流压与产量的关系列表如下： Pwf/Mpa Q/(t/d)

10

20

30

50

60

71

得到油井的流入动态曲线如下图：

图1 油井IPR 曲线

井筒多相流的计算

井筒多相流压力梯度方程

井筒多相管流的压力梯度包括：因举高液体而克服重力所需的压力势能、流体因加速而增加的动能和流体沿管路的摩阻损失，其数学表达式如下：

=

dh dp

ρm gsin θ+ρm v m m m f dh dv +ρm /d*22

m v

式中ρm 为多相混合物的密度;v m 为多相混合物的流速;f m 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。

井筒多相管流计算包括两部分：（1）由井底向上计算至泵入口处； （2）油管内由井口向下计算至泵出口处。

1）由井底向上计算至泵入口处，计算下泵深度Lp 。采用深度增量迭代方法，首先估算迭代深度。在本设计中为了减小工作量，采用只迭代一次的方法。计算井筒多相管流时，首先计算井筒温度场、流体物性参数，然后利用Orkiszewski 方法判断流型，进行压力梯度计算，最后计算出深度增量和下泵深度Lp 。

按深度增量迭代的步骤:

井底流压12Mpa ，假设压力降为 Mpa ；估计一个对应的深度增量h ∆=40m ，即深度为1960m 。

由井温关系式可以计算得到该处的井温为：℃。

平均的压力和温度：T =（90+）/2=℃。平均压力P = Mpa 。由平均压力和平均温度计算的得到流体的物性参数为：溶解油气比R S = ； 原油体积系数B 0= 原油密度P 0=；

油水混合液的密度P z =； 死油粘度μod =*104

-； 活油粘度μO

=*104

-； 水的粘度

μw =*104

-； 液体的粘度μ= *104

-；天然气的压缩因子Z=； 天然气的密度g ρ=

。

以上单位均是标准单位。

由以上的流体物性参数判断流型：

不同流动型态下的m ρ和f τ的计算方法不同，为此，计算中首先要判断流动形态。该方法的四种流动型态的划分界限如表1所示。

表1 流型界限

其中B L =2/t D n 且B L >（如果B L <，则取B L =）；

S

L =50+36

g

v g

t q q ；

M

L =75+84 （g v

g

t q q ）

0.75

。

由计算得到，由于该段的压力大于饱和压力的值，所以该段的流型为纯液流。

计算该段的压力梯度dh dP

。由压力梯度的计算公式：

m

m m m f dv v dh g dh dP ρ+ρ+τ=-

m ρ=；f τ=计算对应于P ∆的该段管长(深度差)计h ∆。

⑥ 将第步计算得的计h ∆与第②步估计的h ∆进行比较，两者之差超过允许范围，则以新的h ∆作为估算值，重复②～⑤的计算，使计算的与估计的h ∆之差在允许范围ε内为止。该过程之中只迭代一次。

2）由井口向下计算至泵出口处，计算泵排出口压力PZ 。采用压力增量迭代方法，首先估算迭代压力。同样为了减小工作量，也采用只迭代一次的方法。计算井筒多相管流时，首先计算井筒温度场、流体物性参数，然后利用Orkiszewski 方法判断流型，进行压力梯度计算，最后计算出压力增量和泵排出口压力PZ 。

按压力增量迭代的步骤

①已知任一点(井底或井口)的压力0P ， 选取合适的深度间隔h ∆(可将管L 等分为n 段)。

②估计一个对应于计算间隔h ∆的压力增量P ∆。 ③计算该段的T 和P ，以及P 、T 下的流体性质参数。