采油工程第02章自喷与气举采油.pptx
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节点划分依据： 不同系统的流动规
律不同
节点（ node ）：油气井生产过程中的某个位置。
普通节点：两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有 关的压降。
函数节点：节流装置两端压降与流量有关，称为函数节点
解节点（solution node）：系统中间的某个节点，将 系统分为流入和流出两部分。
节点系统分析对象：整个油井生产系统
pB- psep 多相管流计算方法
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
需要解决的问题：预测在某些节点压力确定条件下 油井的产量以及其它节点的压力。
通常节点1分离器压力psep 、节点8油藏平均压力 pr为定 值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点1或节 点8开始。
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
油井连续稳定自喷条件：
四个流动系统相互衔接又相 互协调起来。
协 质量守恒 各子系统质量流量相等
调
条
各子系统压力相衔接，前
件
能量守恒 系统的残余压力可作为后 序系统的动力
二、自喷井节点分析
20世纪80年代以来，为进行油井生产系统设计及生产动
态预测，广泛使用了节点系统分析的方法
节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油 井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的 相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优 化运行及参数调控提供依据。
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。
无杆泵
气举（Gas Lift） 电潜泵（Electrical Submersible Pumping 水力活塞泵（Hydraulic Pumping） 射流泵（Jet Pumping）
垂直管流动
自喷井条件分析
1.单相液体垂直管流： Pwh Pb
在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的 压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补 充能量，因此自喷采油是最简单、最方便、最经 济的采油方法。
自喷井生产系统的基本流动过程 （1）地层中的渗流：10-50% （2）井筒中的流动：30-80% （3）嘴流：5-30% （4）地面管线流动：5-10%
穿过井下 安全阀的 压力损失
入口到分离器的管流系统。
选取了中间节点(井底)为求解点， 求解时，要从两端(井底和分离器) 开始，设定一组流量，对这两部 分分别计算至求解点上的压力 (井底流压)与流量的关系曲线。
2-6 简单管流系统
节点（井底）流入 曲线：油藏中流动 的IPR曲线；
图2-7 求解点在井底的解
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。
Q1
图2-5 油压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数 油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水； 饱和压力以及油气水密度。
1)井底为求解点
整个生产系统将从井底分成两部
分：
(1) 油藏中的流动；(2) 从油管
常用节点
分离器压力：psep 井口回压： ph 井口油压： pt 井底流压： pwf 油藏平均压力： pr
自喷 井生 产系 统
油藏渗流子系统 井筒流动子系统 油嘴流动子系统 地面管流子系统
图2-2 自喷井生产系统节点位置 pr- pwf IPR曲线 pwf- pt 多相管流计算方法 pt- ph 嘴流特性曲线
自喷条件： Pwf l gH Pwh
稳定自喷条件：
Pwf
Pwh l gH f
H D
v2 2
l
dP / dH cons tan t
垂直管流动
自喷井条件分析
2.气液混合物垂直管流：
P （1）必要条件： wf m gH Pwh
稳定自喷条件：
Pwf
Pwh
m gH
fm
H D
vm 2 2
m
第一节 自喷井生产系统分析来自1)井底为求解点 当油压为已知时， 可以井底为求解 点。
节点（井底）流入曲线:IPR曲线
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
交点：该系统在
所给条件下可获 得的油井产量及
相应的井底流压。
图2-4 管鞋压力与产量关系曲线
2)井口为求解点
设定一组产量，通过 IPR曲线A可计算出一 组井底流压，然后通 过井筒多相流计算可 得一组井口油压曲线。
第二章 自喷与气举采油
主要内容 一、自喷井生产系统分析 二、气举采油原理及油井举升系
统设计方法
有杆泵
采油方法
自喷采油法（Flowing Production)
利用油层自身能量将原油举升到地面的采油方式。 游梁式深井泵采油（Beam-pumping）
螺杆泵采油（Screw Pumping）
人工举升法
求解问题方法：针对求解点，绘制该节点的流入曲线
和流出曲线，求得其交汇点，得到对应的产量。
压力
25
20
协调点
15
节点流出曲线
10
节点流入曲线
5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
产量
协调曲线示意图
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数； 油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力
曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量的 增加而加大。产量低时，管内 流速低，滑脱损失大；产量高 时，摩擦损失大，这两种因素 均可造成管内压力损耗大。
IPR曲线 节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线
使用：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。
一、自喷井生产系统组成
油井生产的 三个基本流
动过程
油层到井底的流动—地层渗流 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
自喷井生产 的四个基本
流动过程
地层渗流 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流
利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方 法称为自喷采油法。
自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中的气体 随压力的降低分离出来而发生的膨胀。
地面管线总压力损失，包括 P5 和P6
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4
穿过井下 节流器的 压力损失
穿过地面 油嘴的压
力损失
地面出油管线 的压力损失
穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失
油藏中的压力损失 图2-1 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图
油井稳定生产时，整个流动系 统必须满足混合物的质量和能 量守恒原理。
律不同
节点（ node ）：油气井生产过程中的某个位置。
普通节点：两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有 关的压降。
函数节点：节流装置两端压降与流量有关，称为函数节点
解节点（solution node）：系统中间的某个节点，将 系统分为流入和流出两部分。
节点系统分析对象：整个油井生产系统
pB- psep 多相管流计算方法
节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展
需要解决的问题：预测在某些节点压力确定条件下 油井的产量以及其它节点的压力。
通常节点1分离器压力psep 、节点8油藏平均压力 pr为定 值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点1或节 点8开始。
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
油井连续稳定自喷条件：
四个流动系统相互衔接又相 互协调起来。
协 质量守恒 各子系统质量流量相等
调
条
各子系统压力相衔接，前
件
能量守恒 系统的残余压力可作为后 序系统的动力
二、自喷井节点分析
20世纪80年代以来，为进行油井生产系统设计及生产动
态预测，广泛使用了节点系统分析的方法
节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油 井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的 相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优 化运行及参数调控提供依据。
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。
无杆泵
气举（Gas Lift） 电潜泵（Electrical Submersible Pumping 水力活塞泵（Hydraulic Pumping） 射流泵（Jet Pumping）
垂直管流动
自喷井条件分析
1.单相液体垂直管流： Pwh Pb
在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的 压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补 充能量，因此自喷采油是最简单、最方便、最经 济的采油方法。
自喷井生产系统的基本流动过程 （1）地层中的渗流：10-50% （2）井筒中的流动：30-80% （3）嘴流：5-30% （4）地面管线流动：5-10%
穿过井下 安全阀的 压力损失
入口到分离器的管流系统。
选取了中间节点(井底)为求解点， 求解时，要从两端(井底和分离器) 开始，设定一组流量，对这两部 分分别计算至求解点上的压力 (井底流压)与流量的关系曲线。
2-6 简单管流系统
节点（井底）流入 曲线：油藏中流动 的IPR曲线；
图2-7 求解点在井底的解
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。
Q1
图2-5 油压与产量的关系曲线
(二)从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法
给定的已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数 油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水； 饱和压力以及油气水密度。
1)井底为求解点
整个生产系统将从井底分成两部
分：
(1) 油藏中的流动；(2) 从油管
常用节点
分离器压力：psep 井口回压： ph 井口油压： pt 井底流压： pwf 油藏平均压力： pr
自喷 井生 产系 统
油藏渗流子系统 井筒流动子系统 油嘴流动子系统 地面管流子系统
图2-2 自喷井生产系统节点位置 pr- pwf IPR曲线 pwf- pt 多相管流计算方法 pt- ph 嘴流特性曲线
自喷条件： Pwf l gH Pwh
稳定自喷条件：
Pwf
Pwh l gH f
H D
v2 2
l
dP / dH cons tan t
垂直管流动
自喷井条件分析
2.气液混合物垂直管流：
P （1）必要条件： wf m gH Pwh
稳定自喷条件：
Pwf
Pwh
m gH
fm
H D
vm 2 2
m
第一节 自喷井生产系统分析来自1)井底为求解点 当油压为已知时， 可以井底为求解 点。
节点（井底）流入曲线:IPR曲线
节点（井底）流出曲线: 由井口油压所计算的井 底流压与产量的关系曲 线。
交点：该系统在
所给条件下可获 得的油井产量及
相应的井底流压。
图2-4 管鞋压力与产量关系曲线
2)井口为求解点
设定一组产量，通过 IPR曲线A可计算出一 组井底流压，然后通 过井筒多相流计算可 得一组井口油压曲线。
第二章 自喷与气举采油
主要内容 一、自喷井生产系统分析 二、气举采油原理及油井举升系
统设计方法
有杆泵
采油方法
自喷采油法（Flowing Production)
利用油层自身能量将原油举升到地面的采油方式。 游梁式深井泵采油（Beam-pumping）
螺杆泵采油（Screw Pumping）
人工举升法
求解问题方法：针对求解点，绘制该节点的流入曲线
和流出曲线，求得其交汇点，得到对应的产量。
压力
25
20
协调点
15
节点流出曲线
10
节点流入曲线
5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
产量
协调曲线示意图
(一)油藏与油管两个子系统的节点分析
给定已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数； 油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力
曲线B的形状：油管的上下压 差(Pa-Pb)并不总是随着产量的 增加而加大。产量低时，管内 流速低，滑脱损失大；产量高 时，摩擦损失大，这两种因素 均可造成管内压力损耗大。
IPR曲线 节点（井口）流入曲线： 油压与产量的关系曲线
使用：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。
一、自喷井生产系统组成
油井生产的 三个基本流
动过程
油层到井底的流动—地层渗流 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
自喷井生产 的四个基本
流动过程
地层渗流 井筒多相管流 地面水平或倾斜管流 嘴流
利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方 法称为自喷采油法。
自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中的气体 随压力的降低分离出来而发生的膨胀。
地面管线总压力损失，包括 P5 和P6
油管总压 力损失， 包括 P3 和 P4
穿过井下 节流器的 压力损失
穿过地面 油嘴的压
力损失
地面出油管线 的压力损失
穿过井壁 (射孔孔眼、 污染区)的 压力损失
油藏中的压力损失 图2-1 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图
油井稳定生产时，整个流动系 统必须满足混合物的质量和能 量守恒原理。