386第一節(jié) 油井流入動(dòng)態(tài)（IPR曲線）

1、第一節(jié) 油井流入動(dòng)態(tài)（ipr曲線） 教學(xué)目的： 掌握油井流入動(dòng)態(tài)、采油指數(shù)等相關(guān)定義；并掌握單 相流體流動(dòng)、油氣兩相滲流、單相與油氣兩相滲流同時(shí)存 在、油氣水三相以及多油層情況下油井流入動(dòng)態(tài)的繪制方 法。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn) 1、油井流入動(dòng)態(tài)的定義以及計(jì)算方法 2、不同條件下油井流入動(dòng)態(tài)的計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn) 教法說明： 教學(xué)內(nèi)容： 1、單相與兩相滲流同時(shí)存在時(shí)油井流入動(dòng)態(tài)的計(jì)算 2、油氣水三相流動(dòng)時(shí)油井流入動(dòng)態(tài)的計(jì)算 課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖表。 1.單相液體的流入動(dòng)態(tài) 2.油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài) 3.prpbpwf時(shí)的流入動(dòng)態(tài) 4.油氣水三相流入動(dòng)態(tài) 5.多層油藏油

2、井流入動(dòng)態(tài) 油井流入動(dòng)態(tài)： 油井產(chǎn)量(qo) 與井底流動(dòng)壓力(pwf) 的關(guān)系，反 映了油藏向該井供油的能力。 基本概念 油井流入動(dòng)態(tài)曲線： 表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線，簡稱ipr曲線。 inflow performance relationship curve 圖1-1 典型的流入動(dòng)態(tài)曲線 ipr曲線基本形狀 與油藏驅(qū)動(dòng)類型驅(qū)動(dòng)類型有 關(guān)。即使在同一驅(qū) 動(dòng)方式下，還將取 決于油藏壓力、油 層厚度、滲透率及 流體物理性質(zhì)等。 pr qomax 油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成 油層到井底的流動(dòng) (地層滲流) 井底到井口的流動(dòng) (井筒多相管流) 井口到分離器 (地面水平或傾斜管流) 油井 生產(chǎn) 的三 個(gè)基 本流

3、動(dòng)過 程 氣液兩相流 基本理論 油井流入動(dòng)態(tài) 一、 單相液體流入動(dòng)態(tài) a s r r b pphk q w e oo wfro o 2 1 ln )(2 供給邊緣壓力不變、圓形地層中心一口井的 產(chǎn)量公式為： （1-1） a s r r b pphk q w e oo wfro o 4 3 ln )(2 圓形封閉油藏、擬穩(wěn)態(tài)條件下產(chǎn)量公式為： （1-2） 圖1-2 泄油面積形狀與油井的位置系數(shù) 對(duì)于非圓形封閉泄 油面積的油井產(chǎn)量 公式，可根據(jù)泄油 面積和油井位置進(jìn) 行校正。 x r r w e 單相流動(dòng)時(shí)，油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力單相流動(dòng)時(shí)，油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力 變化。變化。 采

4、油指數(shù)采油指數(shù)可定義為: 單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量，是反映油層性 質(zhì)、厚度、流體參數(shù)、完井條件及泄油面積等與產(chǎn) 量之間的關(guān)系的綜合指標(biāo)。 s r r b hak j w e oo o 2 1 ln 2 )( wfro ppjq a s r r b pphk q w e oo wfro o 2 1 ln )(2 wfr pp 生產(chǎn)壓差生產(chǎn)壓差 )( wfr o pp q j 直線型直線型 采油指數(shù)j的獲得： 試井資料：試井資料：測得測得3 35 5個(gè)穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其流壓，個(gè)穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其流壓， 便可繪制該井的實(shí)測便可繪制該井的實(shí)測ipripr曲線，取曲線，取其斜率的負(fù)倒數(shù)其斜

5、率的負(fù)倒數(shù) 油藏參數(shù)計(jì)算油藏參數(shù)計(jì)算 對(duì)于單相液體流動(dòng)的直線型對(duì)于單相液體流動(dòng)的直線型ipripr曲曲 線，采油指數(shù)可定義為線，采油指數(shù)可定義為產(chǎn)油量與生產(chǎn)油量與生 產(chǎn)壓差之比產(chǎn)壓差之比，也可定義為，也可定義為每增加單每增加單 位生產(chǎn)壓差時(shí)，油井產(chǎn)量的增加值位生產(chǎn)壓差時(shí)，油井產(chǎn)量的增加值， 或或ipripr曲線斜率的負(fù)倒數(shù)曲線斜率的負(fù)倒數(shù)。 注意事項(xiàng)： 因此，對(duì)于具有非直線型因此，對(duì)于具有非直線型ipripr曲線的油井，在使用采油指數(shù)時(shí)，曲線的油井，在使用采油指數(shù)時(shí)， 應(yīng)該說明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡單地用某一流壓下的采油指應(yīng)該說明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡單地用某一流壓下的采油指 數(shù)來直接推算不同

6、流壓下的產(chǎn)量。數(shù)來直接推算不同流壓下的產(chǎn)量。 2 dqcqpp wfr hak sxb c o oo 2 ) 4 3 (ln w o rh b d 22 2 13 4 103396. 1 當(dāng)油井產(chǎn)量很高時(shí)，井底附近將出現(xiàn)非達(dá)西滲流非達(dá)西滲流： 201. 1 7 10906. 1 k 膠結(jié)地層的紊流速度系數(shù)： 55. 0 6 1008. 1 k g 非膠結(jié)地層紊流速度系數(shù)： c、d值也可用試井資料獲取值也可用試井資料獲取 dqc q pp wfr )( dp b k r r kh q e wf p p oo ro w e o ln 2 dr dp b hrk q oo o o 2 二、 油氣兩相

7、滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài) o、bo 、kro都是壓力的函數(shù)。用上述方法繪制ipr曲 線十分繁瑣。通常結(jié)合生產(chǎn)資料來繪制通常結(jié)合生產(chǎn)資料來繪制 ipr曲線。曲線。 平面徑向流，直井油氣兩相滲流時(shí)油井產(chǎn)量公式為： (一)垂直井油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài) 1.vogel 1.vogel 方法方法(1968)(1968) 假設(shè)條件： a.圓形封閉油藏，油井位于中心； b.均質(zhì)油層，含水飽和度恒定； c.忽略重力影響； d.忽略巖石和水的壓縮性； e.油、氣組成及平衡不變； f.油、氣兩相的壓力相同； g.擬穩(wěn)態(tài)下流動(dòng)，在給定的某一瞬間，各點(diǎn)的脫氣 原油流量相同。 數(shù)值模擬結(jié)果數(shù)值模擬結(jié)果 的總結(jié)的總結(jié) 2 ma

8、x 8 . 02 . 01 r wf r wf o o p p p p q q 歸一化曲線歸一化曲線 vogel方程 經(jīng)典方經(jīng)典方 程程 2 max 8 . 02 . 01 r wf r wf o o p p p p q q 8 . 02 . 01 2max r testwf r testwf testo o p p p p q q maxo q a.計(jì)算 max 2 8 . 02 . 01 o r wf r wf o q p p p p q c.根據(jù)給定的流壓及計(jì)算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制ipr曲線 b.給定不同流壓，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)量： 、已知地層壓力和一個(gè)工作點(diǎn)、已知地層壓力和一個(gè)工作點(diǎn)( qo(te

9、st) , pwf(test) ) 利用vogel方程繪制ipr曲線的步驟 a acbb pr 2 4 2 1 2 1 q q a 12 2 1 2 . 0 wfwf pp q q b 2 1 2 2 2 1 8 . 0 wfwf pp q q c 、已知兩個(gè)工作點(diǎn)，油藏壓力未知、已知兩個(gè)工作點(diǎn)，油藏壓力未知 a. 油藏平均壓力的確定：已知或利用兩組qopwf 測 試計(jì)算，即 maxo q b.計(jì)算 c. 由流入動(dòng)態(tài)關(guān)系式計(jì)算相關(guān)參數(shù) 圖2-4 計(jì)算的溶解氣驅(qū)油藏油井ipr曲線 1-用測試點(diǎn)按直線外推；2-計(jì)算機(jī)計(jì)算值；3-用vogel方程計(jì)算值 vogel曲線與數(shù)值模擬ipr曲線的對(duì)比 對(duì)比

10、結(jié)果：對(duì)比結(jié)果： 按按vogel方程計(jì)算的方程計(jì)算的ipr曲線，最大誤差出現(xiàn)在用小曲線，最大誤差出現(xiàn)在用小 生產(chǎn)壓差下的測試資料來預(yù)測最大產(chǎn)量時(shí)，但一般生產(chǎn)壓差下的測試資料來預(yù)測最大產(chǎn)量時(shí)，但一般 誤差低于誤差低于5。雖然隨著采出程度的增加到開采末期雖然隨著采出程度的增加到開采末期 誤差上升到誤差上升到20左右，但其絕對(duì)值卻很小左右，但其絕對(duì)值卻很小。 如果用測試點(diǎn)的資料按直線外推，最大誤差可達(dá)如果用測試點(diǎn)的資料按直線外推，最大誤差可達(dá) 70 80，只是在開采末期約，只是在開采末期約30%。 采出程度采出程度 np 對(duì)油井流入動(dòng)態(tài)影響大，而對(duì)油井流入動(dòng)態(tài)影響大，而kh/、bo、 k、so等對(duì)其

11、影響不大。等對(duì)其影響不大。 dp b k s r r kh q r wf p p oo ro w e o 4 3 ln 2 2.費(fèi)特柯維奇方法 溶解氣驅(qū)油藏溶解氣驅(qū)油藏 假設(shè)假設(shè)( (k kro ro/ / o ob bo o) )與壓力 與壓力p p 成線性關(guān)系，則成線性關(guān)系，則 其中，其中， r p oo ro r b k p c 1 2 2 2 4 3 ln 2 4 3 ln 2 wfr w e p p w e o pp c s r r kh cpdp s r r kh q r wf r wfr p oo ro w e o p pp b k s r r kh q r 2 4 3 ln 2

12、 2 2 所以： 2 max 1 r wf oo p p qq)( 2 2 wfro ppj 當(dāng) 時(shí)：0 wf p 2 4 3 ln 2 max r p oo ro w e o pk s r r kh q r r p oo ro w e o pb k s r r kh j r 2 1 4 3 ln 2 令：令： 費(fèi)特柯維奇費(fèi)特柯維奇 基本方程基本方程 3.3.不完善井不完善井vogelvogel方程的修正方程的修正 油水井的不完善性： 射孔完成射孔完成打開性質(zhì)不完善打開性質(zhì)不完善； 未全部鉆穿油層未全部鉆穿油層打開程度不完善打開程度不完善； 打開程度和打開性質(zhì)打開程度和打開性質(zhì)雙重不完善雙重不

13、完善； 在鉆井或修井過程中油層受到損害或進(jìn)行酸化、壓在鉆井或修井過程中油層受到損害或進(jìn)行酸化、壓 裂等措施，從而改變油井的完善性。裂等措施，從而改變油井的完善性。 圖1-5 完善井和非完善井周圍 的壓力分布示意圖 油井的流動(dòng)效率fe： 油井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比油井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比 wfr skwfr wfr wfr pp ppp pp pp fe wfwfsk ppp 為為“正正”稱稱“正正”表皮，油井不完善；表皮，油井不完善； 為為“負(fù)負(fù)”稱稱“負(fù)負(fù)”表皮，油井超完善。表皮，油井超完善。 sk p sk p 完善井完善井 w e oo wfeo o r r b p

14、phk q ln )(2 非完善井非完善井 w s ss e o o wfe o r r kr r k b pph q ln 1 ln 1 )(2 0 w s s o o ooo wfwfsk r r k k hk bq pppln1 2 令： w s s o r r k k sln1 s hk bq p o ooo sk 2 非完善井表皮附加壓力降 于是于是 表皮系數(shù)或井壁阻力系數(shù)表皮系數(shù)或井壁阻力系數(shù)s s 0s1fe 油層受污染的或不完善井，油層受污染的或不完善井， 0s1fe完善井完善井, , 0s1fe 增產(chǎn)措施后的超完善井，增產(chǎn)措施后的超完善井， 表皮系數(shù)表皮系數(shù)s s 通常由試井

15、方法獲得通常由試井方法獲得 利用流動(dòng)效率計(jì)算直井流入動(dòng)態(tài)的方法 standing方法(1970) (fe=0.5 1.5) 圖1-6 fe 1時(shí)的無因次ipr曲線(standing ipr曲線) 2 max 8 . 02 . 01 r wf r wf o o p p p p q q fepppp wfrrwf )( a.根據(jù)已知根據(jù)已知pr和和pwf計(jì)算在計(jì)算在fe=1時(shí)最大產(chǎn)量時(shí)最大產(chǎn)量 2)1max( 8 . 02 . 01 r wf r wf o feo p p p p q q fepppp wfrrwf )( standing方法計(jì)算不完善井ipr曲線的步驟： 2 1max 8 . 0

16、2 . 01 r wf r wf feoo p p p p qq b.b.預(yù)測不同流壓下的產(chǎn)量預(yù)測不同流壓下的產(chǎn)量 c.c.根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制ipripr曲線曲線 harrison方法 (fe=1 2.5) 圖1-7 harrison無因次ipr曲線(fe1) ) 1( max fe q q o o 圖 2-7 harrison 無因次 ipr 曲線(fe1) )1max()1max( / feooofeo qqqq harrisonharrison方法可用來計(jì)算高流動(dòng)效率井的方法可用來計(jì)算高流動(dòng)效率井的ipripr 曲線和預(yù)測低流壓下的產(chǎn)量。其計(jì)算步驟如下：曲線和預(yù)測低流壓下的

17、產(chǎn)量。其計(jì)算步驟如下： a.計(jì)算fe=1時(shí)的qomax 先求先求pwf/pr，然后查圖，然后查圖1-7中對(duì)應(yīng)的中對(duì)應(yīng)的fe曲線上的相應(yīng)值曲線上的相應(yīng)值 qo/qomax(fe=1)， ，則 則 1max 1max feo o feoo q q qq b.計(jì)算不同流壓下的產(chǎn)量 c.根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制ipr曲線 d.求fe對(duì)應(yīng)的最大產(chǎn)量，即pwf=0時(shí)的產(chǎn)量 1max max 1maxmax feo feo feofeo q q qq 2 pcpbaq (二)斜井和水平井的ipr曲線 1990年，cheng對(duì)溶解氣驅(qū)油藏中斜井和水平井進(jìn) 行了數(shù)值模擬，并用回歸的方法得到了類似vogel 方程的不同井

18、斜角井的ipr回歸方程： p=pwf/pr； q=qo/qomax ；a、b、c為取決于井斜 角的系數(shù) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：使用簡單，僅需一組測點(diǎn)，便可得使用簡單，僅需一組測點(diǎn)，便可得ipr曲線曲線 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：方程沒有歸一化，方程沒有歸一化， 0 0 max orwf oowf qpp qqp 時(shí)， ；時(shí)， 19891989年，年，bendakhliabendakhlia等用兩種三維三相黑油模擬器研究等用兩種三維三相黑油模擬器研究 了多種情況下溶解氣驅(qū)油藏中水平井的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。得了多種情況下溶解氣驅(qū)油藏中水平井的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。得 到了不同條件下到了不同條件下ipripr曲線。曲線。 圖1-8 擬合

19、的ipr曲線與實(shí)際曲線的對(duì)比 _擬合的ipr曲線,實(shí)際曲線 曲線表明：早期的ipr曲線近似于直線,隨著采出程 度增加,曲度增加,接近衰竭時(shí)曲度稍有減小。 n r wf r wf o o p p v p p v q q 2 max 11 bendakhlia建議用以下公式來擬合ipr曲線圖： 圖1-9 參數(shù)v、n與采出程度之間的關(guān)系 ipr曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用 油井流入動(dòng)態(tài)反映了油藏向該井供油的能力。 1. 根據(jù)測試資料確根據(jù)測試資料確 定定ipr曲線。曲線。 2. 根據(jù)根據(jù)ipr曲線確曲線確 定流壓和產(chǎn)量的定流壓和產(chǎn)量的 對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)應(yīng)關(guān)系。 pr qomax dp b k r r kh q

20、r wf p p oo ro w e o 4 3 ln 2 三、prpbpwf時(shí)的流入動(dòng)態(tài) （1）基本公式 當(dāng)油藏壓力高于飽和壓力，而流動(dòng)壓力低于飽 和壓力時(shí)，油藏中將同時(shí)存在單相和兩相流動(dòng)，擬穩(wěn) 態(tài)條件下產(chǎn)量的一般計(jì)算表達(dá)式為: 需要分段需要分段 積分積分 圖1-11 組合型ipr曲線 （2）實(shí)用計(jì)算方法 )(8 . 02 . 01 2 b wf b wf cbo p p p p qqq 8 . 1 b c jp q )( wfro ppjq 當(dāng)prpb時(shí)，由于油藏中全部為單相液體流動(dòng) 流入動(dòng)態(tài)公式為： )( brb ppjq流壓等于飽和壓力時(shí)的產(chǎn)量為： 當(dāng)prpb后，油藏中出現(xiàn)兩相流動(dòng) 流

21、入動(dòng)態(tài)公式為： )(8 . 0)(2 . 01 8 . 1 2 b wf b wf b br o p p p p p pp q j 采油指數(shù)： ) 1(8 . 1 b r b p p q a-油相ipr曲線 b-水相ipr曲線 c-油氣水三相綜合ipr曲線 四、油氣水三相ipr 曲線 petrobras提出了計(jì)算三相流動(dòng)ipr曲線的方法 綜合ipr曲線的實(shí)質(zhì): 是按含水率取純油ipr曲線和 水ipr曲線的加權(quán)平均值。當(dāng) 已知測試點(diǎn)計(jì)算曲線，可按產(chǎn) 量加權(quán)平均；當(dāng)預(yù)測產(chǎn)量或流 壓，可按流壓加權(quán)平均。 圖1-12 油氣水三相ipr 曲線 (一) 采液指數(shù)計(jì)算(由測試點(diǎn)確定曲線) 已知 pr、pb和

22、一個(gè)測試點(diǎn)pwf(test)、qt(test) (1) bwf pp )test( )test( )test( wfr t l pp q j (2) bwf pp )test( 2 )test()test( maxoil 8 . 02 . 01 b wf b wf bob p p p p qqqq )test(waterwfrl ppjq oilwater(test) )1 (qfqfq wwt )( 8 . 1 )1 ( )test( )test( wfrw b brw t l ppfa p ppf q j 2 )test()test( 8 . 02 . 01 b wf b wf p p p p a (二) 某一產(chǎn)量qt下的流壓pwf計(jì)算 (1) bt qq 0 l t rwf j q pp )water()oil( )1 ( wfwwfwwf pfpfp bo bt bwf qq qq pp max )oil( 80811125. 0 l t rwf j q pp )water( )(80811)1 (125. 0 maxbo bt bw l t rwwf qq qq pf j q pfp maxotb qqq (2) l w qq t wf