2013第三章(自喷采油)

油管和油藏部分
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(2)井口为求解点
流入曲线：油藏压力为起点计算不同流量 下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线
流出曲线：以 分离器压力为 起点计算地面 管流动态曲线 交点：产 量及井口 压力。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (2)井口为求解点 作用：
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (1)井底为求解点 作用：①预测油藏压力降低后的未来油井产量 ②研究油井由于污染或采取增产措施后引起的完善 性(或流动效率)改变所带来的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (2)井口为求解点
地面管线和分离器部分
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
对一定的油藏条件和管径，达到一定的地面条件（最小 产量和油压），可计算出最佳的油管长度和油井产量。 对不同的含水和不同的油藏条件（压力和采液指数）， 利用上述方法可预测得到不同油井的生产能力。
产 液 指 数
Fw1
Fw2 Fw3
产油量（t/d）
某油层压力下最 大自喷产量、含 水与油井产液指 数的关系
开
始
读入基本数据
JL=JL0
3.1.2自喷井节点系统分析
Fw=Fw0
选定初始产量Qmax
计算产量递减量△Q
由IPR计算相应产量下的流压Pwf
以井底为起点向上进行多相管流计算求 管鞋压力 以管鞋为起点向上进行多相管流计算求 井口压力Pt Pt≤Pt0
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 有油嘴系统的节点分析方法 功能节点：存在压差的节点或压力不连续的节点。 一般地，功能节点位置 上装有起特殊作用的设 备，如油嘴、井下安全 阀等。油井生产系统中， 当存在功能节点时，一 般以功能节点为求解点。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 有油嘴系统的节点分析方法 节点系统分析思路： ①以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游 的压力，并求得节点压差—流量曲线。
线上找出相应的Pf
②由Q及Pf按垂直管流得出满足油
油层渗流消耗的压力
嘴临界流动的Q∼Pt油管曲线B
③油嘴直径d一定，绘制临界流
油管流动消耗的压力
动下油嘴特性曲线G
④油管曲线B与油嘴特性曲线G的 交点即为该油嘴下的产量与油压
自喷井三个流动过程关系
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （1）不同油嘴下的产量预测与油嘴选择 ①先绘出满足油嘴临界流
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 嘴流规律
临界流动：流体的流速达
到压力波在流体介质中的 传播速度时的流动状态
嘴流示意图
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 根据热力学理论，气体 流动的临界压力比为：
Pc 2 P k 1 1
不同油管直径对产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （3）预测油藏压力变化对产量的影响
当油嘴直径不变时，
油藏压力降低后产
量随着降低，如果 要保持原来的产量， 就必须换用较大的 油嘴直径。
油藏压力下降对产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
第3章 海上油气举升技术
自喷采油 利用油层自身能量 将原油举升到地面 的采油方式 人工给井筒流体增 加能量将井底原油 举升至地面的采油 方式
采 油 方 法 分 类
人工举升采油
电潜泵采油、水力活塞泵采油、射流泵采 油、气举采油、螺杆泵采油
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.1自喷井生产系统组成
由IPR计算相应产量下和流压Pwf下的自喷压力
Fw≤Fwmax
Yes
Fw=Fw0+△Fw
No
停喷压力预 测流程图
Jl≤Jlmax
No
Yes
JL=JL+△JL
结果存盘
计算结束
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.3自喷井生产管理
（1）必须要取全取准油井生产资料，依据这些资料对油 井进行分析，再确定合理的生产压差来控制地层中油、气、
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 对不同采液指数的油井，利用上述方法可获得不同含水率
下油井自喷时的最小油层压力。
停 喷 压 力 Pr
JL1 JL2
油井含水 fw
停喷压力与油井含水和产液指数的关系
开
始
读入基本数据
JL=JL0
3.1.2自喷井节点系统分析
Fw=Fw0
选定自喷产量和油压 以井口为起点向下进行多相 管流计算求管鞋压力Pt 以管鞋为起点向下进行多相管流计算求 井底压力
k k 1
空气流过喷管的临界压力比 为0.528，天然气为0.546
质量流量与压力比的关系曲线
在临界流动条件下，流量不受嘴后压力变化的影响。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点
dm 根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为： q n Pt cR 4d 2 q 0.5 Pt R
海上油气开采与集输
刘均荣 junrliu@upc.edu.cn
第3章 海上油气举升技术
3.1 自喷采油与节点系统分析方法
3.2 气举采油
源自文库
3.3 电潜泵采油
3.4 水力活塞泵采油 3.5 水力射流泵采油 3.6 地面驱动螺杆泵采油 3.7 采气工艺 3.8 抽油机采油
第3章 海上油气举升技术
海上油气开采特点：
油层到井底的流动—地层渗流
油井生产的 三个基本流 动过程 井底到井口的流动—井筒多相管流 井口到分离器—地面水平或倾斜管流 地层渗流 自喷井生产的 四个基本流动 过程 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流 —生产流体通过油嘴的流动
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.1自喷井生产系统组成 完 整 的 自 喷 井 生 产 系 统 的 压 力 损 失 示 意 图
根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：
4d 2 0.5 对于含水井： q 0.5 Pt 1 f w R
①当油嘴直径和气油比一定时， 产量和井口油压成线性关系。 ②只有满足油嘴的临界流动，油 井生产系统才能稳定生产，即油 井产量不随井口回压而变化。
油嘴、油压与产量的关系曲线
3．1自喷采油与节点系统分析方法
水的流动和地层压力平衡或压力下降速度，保证油井在合
理的工作制度下正常生产。 （2)在一切合理的情况下，保持油井高产量自喷生产 。 可以改变设备或工作参数，如变换油嘴以降低井口压力或
降低分离器压力，增大油管直径以提高自喷产量。
动的Pt～Q油管工作曲线B
②作出相应的油嘴曲线 ③根据交点所对应的产量 确定与之对应的(或较接近
的)油嘴直径
不同油嘴直径时的产量
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （2）油管直径的选择
油压较低时，大直径油管
的产量比小直径的要高； 油压高时，大直径油管的 产量比小直径的要低。 原因：滑脱损失。
协调点 节点流出曲线 节点流入曲线
协调曲线示意图
ú ² ¿ Á
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (1)井底为求解点
节点（井底）流入曲线： 油藏中流动的IPR曲线；
节点（井底）流出 曲线：以分离器压 力为起点通过水平 或倾斜管流计算得 井口油压，再通过 井筒多相流计算得 油管入口压力与流 量的关系曲线。 交点：在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。
油嘴(节流器)流动子系统
地面管流子系统 节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展 协 调 条 件 质量守恒 能量(压力)守恒 热量守恒
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 求解点：为使问题获得解决的节点。
求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。
25
¦ ¹ Á Ñ
20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
自喷井生产系统节点位置
1-分离器;2-地面油嘴；3-井口；4-安全阀；5-节流器； 6-Pwf;7-Pwfs;8-Pr;9-集气管网；10-油罐
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
节点系统分析对象：整个油井生产系统 油藏渗流子系统 自喷井生产系统组成： 井筒流动子系统
①计算出任意产量下的井口油压的大小，并用于预测油井能 否自喷；
②研究不同直径的油管和出 油管线对生产动态的影响， 便于选择油管及出油管线的 直径。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(3)分离器为求解点
以油藏为起点，分离器为终点，计算 并绘制分离器压力与产量关系曲线 交点：已知 的分离器压 力，所给条 件下分离器 压力及产量
②根据描述节点设备(油嘴、安全阀等)的流量—压差相 关式，求得设备工作曲线。
③两条压差－流量曲线的交点为问题的解，即节点设备 产生的压差及相应的油井产量。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 (5)油嘴为求解点 有油嘴系统以油嘴为求解点的节点分析方法的步骤： ①根据设定产量Q，在油井IPR曲
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 节点系统分析 应用系统工程原理，以油气井生产系统为研究对象 把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流 动规律分成若干流动子系统
在每个流动子系统的起始及衔接处设置节点
在分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关 系及其各自对整个系统工作的影响 为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据
No
Yes
Q=Q-△Q
Fw≤Fwmax
No
Yes
Fw=Fw0+△Fw
自喷期产油 预测流程图
Jl≤Jlm ax
No
Yes
JL=JL+△JL
结果存盘
计算结束
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
为了研究油井的停喷条件，自喷模拟器以油层为求解点。其 计算方法是： （1） 给定地面条件（最小产量和油压）和生产管柱尺寸； （2） 以井口油压为起点，利用多相管流理论计算井口至管 鞋的压力分布； （3） 以管鞋为起点，利用多相管流理论计算管鞋至井底的 压力分布； （4） 根据油井流入动态的计算方法，计算在一定流压和产 量下保持油井自喷的最小油层压力。
3.1.2自喷井节点系统分析 节点分析在设计及预测中的应用 （4）停喷压力预测
油井生产过程中，Pr连续下
降，相应的油管曲线要向横 轴方向移动，若要求油压大
于一定值生产，则在纵轴上
沿油压值点做水平线，若水 平线与油管曲线不相交，则 表明油井不能自喷生产。
停喷压力预测
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析 为了研究油井能否自喷及自喷能力的大小，自喷模拟器以井 口为求解点。其设计计算方法是： （1） 计算油井流入动态（IPR）曲线； （2） 根据IPR曲线给定某一产量，计算相应的井底流压； （3） 在一定的油管尺寸下，给定油管长度； （4） 以流压为起点应用多相管流理论从井底向上至油管底 部计算套管内的压力分布； （5） 以油管底部为起点应用多相管流理论向上至井口计算 油管内的压力分布。
（1）体积小：主要是要求地面设施体积小，结构简单，为井口
平台设计减少平台尺寸和面积，提供良好的基础；重量轻：减轻 平台和导管架的负荷，简化井口平台结构； （2）免修期长：可降低海上操作费，减少检修时间，充分发挥 海上生产效率； （3）适用范围宽：油气田开发期间，当油层压力和流体及其它 物性发生变化时，不需改变采油方式和地面设施。总的来讲是要 提高油田开发的综合经济效益。
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(3)分离器为求解点 作用：研究分离器压力油井生产的影响
说明：
分离器压力对 后续工程设备 选择和效率有 影响，需要进 行经济技术的 综合考虑。
分离器压力对不同油井产量的影响
3．1自喷采油与节点系统分析方法
3.1.2自喷井节点系统分析
(4)平均油藏压力为求解点 假设一组产量 分离器压力→井口压力→井底压力→油藏平均压力,油 藏平均压力与流量关系曲线 作用： ①研究在给定条件下油藏平 均压力对油井生产的影响 ②预测不同油藏平均压力下 的油井产量