2-2_自喷井流动过程及能量分析.ppt

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1、自喷井流动过程及能量分析 油井流入动态和井筒多相流动规律是油井各种举升方式设计和生产动态分析所需要的共同理论基础 井筒内气液两相流动 自喷井的四种流动过程 油井流入动态 主要内容 一 自喷井流动过程 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 嘴流 生产流体通过油嘴的流动5 30 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图 油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失为 生产压差 井筒损失 油嘴损失 地面管线损失 油井自喷生产的条件 二 油井流入动态 油井产量与井底流动压力的关系 物理意义 反映了油藏向井的供油能力 反映了油藏压力 油层物性 流体物

2、性 完井质量等对油层渗流规律的影响 是采油工程与油藏工程的衔接点 作用 为油藏工程提供检验资料 为采油工程的下一步工作提供依据 检查钻井 完井和各项工艺措施等技术水平的优劣 二 油井流入动态 油井流入动态 油井产量与井底流动压力关系的曲线 简称IPR曲线 InflowPerformanceRelationshipCurveIPR曲线基本形状与油藏驱动类型有关 即使在同一驱动方式下 还将取决于油藏压力 油层厚度 渗透率及流体物理性质等 典型的流入动态曲线 1 单相液体流入动态 供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为 圆形封闭油藏 拟稳态条件下的油井产量公式为 泄油面积形状与油井的位置系数

3、 对于非圆形封闭泄油面积的油井产量公式 可根据泄油面积和油井位置进行校正 1 单相液体流入动态 采油 液 指数 单位生产压差下油井产油 液 量 反映油层性质 厚度 流体物性 完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标 1 单相液体流入动态 采油指数J的获得 试井资料 测得3 5个稳定工作制度下的产量及其流压 便可绘制该井的实测IPR曲线 取其斜率的负倒数油藏参数计算注意事项 对于单相液体流动的直线型IPR曲线 采油指数可定义为产油量与生产压差之比 也可定义为每增加单位生产压差时 油井产量的增加值 或IPR曲线斜率的负倒数 因此 对于具有非直线型IPR曲线的油井 在使用采油指数时 应该说明相应

4、的流动压力 不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算不同流压下的产量 单相液体流入动态小结 单相流动时的IPR曲线为直线 斜率的负倒数便是采油指数 纵坐标 压力坐标 上的截距即为油层压力 反求地层参数 单相液体流入动态 非达西渗流 条件 当油井产量很高时 在井底附近将出现非达西渗流 如果在单相流动条件出现非达西渗滤 也可利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值 由试井资料绘制的 直线的斜率为D 其截距则为C 2 油气两相渗流时的流入动态 1 垂直井油气两相渗流时油井产量公式 通常结合生产资料来绘制IPR曲线 如Vogel方法 f p 2 油气两相渗流时的流入动态 2 Vogel方法 1968

5、 假设条件 a 圆形封闭油藏 油井位于中心 b 均质油层 含水饱和度恒定 c 忽略重力影响 d 忽略岩石和水的压缩性 e 油 气组成及平衡不变 f 油 气两相的压力相同 g 拟稳态下流动 在给定的某一瞬间 各点的脱气原油流量相同 2 油气两相渗流时的流入动态 Vogel曲线 可看作是溶解气驱油藏渗流方程通解的近似解 3 利用Vogel方程绘制IPR曲线 计算 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线 给定不同流压 计算相应的产量 情况一 已知地层压力和一个工作点 qo test pwf test 3 利用Vogel方程绘制IPR曲线 情况二 油藏压力未知 已知两个工作点 油藏平均压力和的计

6、算 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线 给定不同流压 计算相应的产量 4 非完善井Vogel方程的修正 油水井的非完善性 打开性质不完善 如射孔完成打开程度不完善 如未全部钻穿油层打开程度和打开性质双重不完善油层受到损害酸化 压裂等措施 4 非完善井Vogel方程的修正 完善井 非完善井 令 非完善井附加压力降 则 表皮系数 3 pr pb pwf时的流入动态 1 基本公式当油藏压力高于饱和压力 而流动压力低于饱和压力时 油藏中将同时存在单相和两相流动 拟稳态条件下产量的一般计算表达式为 计算方法 单相达西渗流 Vogel方程 组合型IPR方法 组合型IPR曲线 流压等于饱和压力时的

7、产量为 当时 由于油藏中全部为单相液体流动 当后 油藏中出现两相流动 流入动态公式为 直线段采油指数 4 油气水三相IPR曲线 Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法 A 油相IPR曲线B 水相IPR曲线C 油气水三相综合IPR曲线 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 当已知测试点计算曲线 可按产量加权平均 当预测产量或流压 可按流压加权平均 图1 12油气水三相IPR曲线 三 井筒内气液两相流 相体系中具有相同化学组成和物理性质的一部分 与体系的其它均匀部分有界面隔开油气是深埋于地下的流体矿藏随压力的降低 溶解气将不断从原油中逸出 因此

8、井筒中将不可避免地出现气液两相流动 一 井筒气液两相流动的特性 纯液流 当井筒压力大于饱和压力时 天然气溶解在原油中 产液呈单相液流 泡流 井筒压力稍低于饱和压力时 溶解气开始从油中分离出来 气体都以小气泡分散在液相中 气体是分散相 液体是连续相 二 流动型态的变化 滑脱现象 混合流体流动过程中 由于流体间的密度差异 引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象 如 油气滑脱 气液滑脱 油水滑脱等 段塞流当混合物继续向上流动 压力逐渐降低 气体不断膨胀 小气泡将合并成大气泡 直到能够占据整个油管断面时 井筒内将形成一段液一段气的结构 二 流动型态的变化 特点 气体呈分散相 液体呈连续相 一段气

9、一段液交替出现 气体膨胀能得到较好的利用 滑脱损失变小 摩擦损失变大 环流油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构 二 流动型态的变化 特点 气液两相都是连续相 气体举油作用主要是靠摩擦携带 摩擦损失变大 雾流气体的体积流量增加到足够大时 油管中内流动的气流芯子将变得很粗 沿管壁流动的油环变得很薄 绝大部分油以小油滴分散在气流中 二 流动型态的变化 流态小结 油井生产中可能出现的流型自下而上依次为 纯油流 泡流 段塞流 环流和雾流 实际上 在同一口井内 一般不会出现完整的流型变化 纯油流 泡流 段塞流 环流 雾流 三 井筒内气液两相流 31 1 滑脱损失概念 因滑脱而产生的附加压力损失滑脱损

10、失的实质 液相的流动断面增大引起混合物密度的增加 单位管长上滑脱损失为 气液两相流流动断面简图 三 井筒内气液两相流 无滑脱 实际 由于有滑脱时 气体流速大 液体流速小 为了保持体积流量不变 气体过流断面将减小 而液体的过流断面将增加 由于滑脱存在 四 嘴流规律 关系曲线 根据热力学理论 气体流动的临界压力比为 空气流过喷管的临界压力比为 天然气流过喷管的临界压力比为 结论 在临界流动条件下 流量不受嘴后压力变化的影响 分析 对于含水井 根据矿场资料统计 嘴流相关式可表示为 根据油井资料分析 常用的嘴流公式为 当油嘴直径和气油比一定时 产量和井口油压成线性关系 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