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(shuō)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。 單相液體的流入動(dòng)態(tài) 油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)prpbpwf時(shí)的流入動(dòng)態(tài) 油氣水三相流入動(dòng)態(tài) 多層油藏油井流入動(dòng)態(tài) 油井流入動(dòng)態(tài)： 油井產(chǎn)量(qo) 與

2、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(jiǎn)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(lèi)型驅(qū)動(dòng)類(lèi)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。prqomax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)基本流動(dòng)過(guò)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)asrrBpphkqweoowfroo21

3、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）asrrBpphkqweoowfroo43ln)(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。Xrrwe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)。srrBhakJweooo21ln2)(wfroppJqasrrBpphkq

4、weoowfroo21ln)(2wfrpp 生產(chǎn)壓差生產(chǎn)壓差)(wfroppqJ直線型直線型采油指數(shù)J的獲得：試井資料：試井資料：測(cè)得測(cè)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(cè)便可繪制該井的實(shí)測(cè)IPRIPR曲線，取曲線，取其斜率的負(fù)倒數(shù)其斜率的負(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

5、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(shuō)明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡(jiǎn)單地用某一流壓下的采油指應(yīng)該說(shuō)明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡(jiǎn)單地用某一流壓下的采油指數(shù)來(lái)直接推算不同流壓下的產(chǎn)量。數(shù)來(lái)直接推算不同流壓下的產(chǎn)量。2DqCqppwfrhaksXBCooo2)43(lnworhBD222134103396. 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. 1710906. 1k膠結(jié)地層的紊流速度系數(shù)：55. 061008. 1kg非膠結(jié)地層紊流速度系數(shù)：C、D值也可用試井資

6、料獲取值也可用試井資料獲取DqCqppwfr)(dpBKrrkhqewfppooroweoln2drdpBhrkqoooo2二、 油氣兩相滲流時(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(lái)繪制通常結(jié)合生產(chǎn)資料來(lái)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

7、；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)2max8 . 02 . 01rwfrwfooppppqq歸一化曲線歸一化曲線Vogel方程經(jīng)典方經(jīng)典方程程2max8 . 02 . 01rwfrwfooppppqq8 . 02 . 01 2maxrtestwfrtestwftestooppppqqmaxoq a.計(jì)算max28 . 02 . 01orwfrwfoqppppqc.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(test) , pwf(tes

8、t) )利用Vogel方程繪制IPR曲線的步驟AACBBpr242121qqA12212 . 0wfwfppqqB2122218 . 0wfwfppqqC、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(cè)試計(jì)算，即maxoq 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(cè)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

9、下的測(cè)試資料來(lái)預(yù)測(cè)最大產(chǎn)量時(shí)，但一般生產(chǎn)壓差下的測(cè)試資料來(lái)預(yù)測(cè)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(kāi)采末期雖然隨著采出程度的增加到開(kāi)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(cè)試點(diǎn)的資料按直線外推，最大誤差可達(dá)如果用測(cè)試點(diǎn)的資料按直線外推，最大誤差可達(dá) 7080，只是在開(kāi)采末期約，只是在開(kāi)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)其影響不大。等對(duì)其影響不大。dpBksrrkhqrwfppooroweo43ln22.費(fèi)特柯維奇方法溶解氣驅(qū)油藏溶解氣驅(qū)油藏假

10、設(shè)假設(shè)( (k kroro/ / 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，rpoororBkpc122243ln243ln2wfrweppweoppcsrrkhcpdpsrrkhqrwfrwfrpooroweopppBKsrrkhqr243ln222所以：2max1rwfooppqq)(22wfroppJ當(dāng) 時(shí)：0wfp243ln2maxrPooroweopKsrrkhqrrpooroweopBKsrrkhJr2143ln2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：

11、射孔完成射孔完成打開(kāi)性質(zhì)不完善打開(kāi)性質(zhì)不完善；未全部鉆穿油層未全部鉆穿油層打開(kāi)程度不完善打開(kāi)程度不完善；打開(kāi)程度和打開(kāi)性質(zhì)打開(kāi)程度和打開(kāi)性質(zhì)雙重不完善雙重不完善；在鉆井或修井過(guò)程中油層受到損害或進(jìn)行酸化、壓在鉆井或修井過(guò)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?chē)?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wfrskwfrwfrwfrpppppppppFEwfwfskppP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

12、“負(fù)負(fù)”表皮，油井超完善。表皮，油井超完善。skPskP完善井完善井weoowfeoorrBpphkqln)(2非完善井非完善井wssseoowfeorrkrrkBpphqln1ln1)(20wssooooowfwfskrrkkhkBqpppln12令：wssorrkksln1shkBqpoooosk2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 S0s1FE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通常由試井方法獲得通常由試井方法獲得利用流動(dòng)效率計(jì)算直

13、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(wú)因次IPR曲線(standing IPR曲線)2max8 . 02 . 01rwfrwfooppppqqFEppppwfrrwf)(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 . 01rwfrwfoFEoppppqqFEppppwfrrwf)(standing方法計(jì)算不完善井IPR曲線的步驟：21max8 . 02 . 01RwfrwfFEooPPPPqqb.b.預(yù)測(cè)不同流壓下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)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

14、繪制IPRIPR曲線曲線Harrison方法 (FE=1 2.5) 圖1-7 Harrison無(wú)因次IPR曲線(FE1) ) 1(maxFEqqoo圖 2 - 7 H a r r i s o n無(wú) 因 次 I P R曲 線 ( F E 1 )1max()1max(/FEoooFEoqqqq HarrisonHarrison方法可用來(lái)計(jì)算高流動(dòng)效率井的方法可用來(lái)計(jì)算高流動(dòng)效率井的IPRIPR曲線和預(yù)測(cè)低流壓下的產(chǎn)量。其計(jì)算步驟如下：曲線和預(yù)測(cè)低流壓下的產(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)

15、值 qo/qomax(FE=1)，則則1max1maxFEooFEooqqqqb.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1maxmax1maxmaxFEoFEoFEoFEoqqqq 2pCpBAq (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(lèi)似Vogel方程的不同井斜角井的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(jiǎn)單，僅需一組測(cè)點(diǎn)，便可得使用簡(jiǎn)單，僅需一組測(cè)點(diǎn)，便可得IPR曲線曲線缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：方程沒(méi)

16、有歸一化，方程沒(méi)有歸一化，00maxorwfoowfqppqqp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。nrwfrwfooppvppvqq2max11Bendakhlia建議用以下公式來(lái)擬合

17、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。根據(jù)測(cè)試資料確根據(jù)測(cè)試資料確定定IPR曲線。曲線。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。prqomaxdpBKrrkhqrwfppooroweo43ln2三、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 2bwfbwfcbopp

18、ppqqq8 . 1bcJpq )( wfroppJq 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：)(brbppJq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)流入動(dòng)態(tài)公式為：)(8 . 0)(2 . 01 8 . 12bwfbwfbbropppppppqJ采油指數(shù)：) 1(8 . 1brbppqA-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(cè)試點(diǎn)計(jì)算曲線，可按產(chǎn)量加權(quán)平均；當(dāng)預(yù)測(cè)產(chǎn)量

19、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(cè)試點(diǎn)確定曲線)已知 pr、pb和一個(gè)測(cè)試點(diǎn)pwf(test)、qt(test) (1) bwfpp)test()test()test(wfrtlppqJ(2) bwfpp)test(2)test()test(maxoil8 . 02 . 01bwfbwfbobppppqqqq)test(waterwfrlppJqoilwater(test)1 (qfqfqwwt )(8 . 1)1 ()test()test(wfrwbbrwtlppfApppfqJ2)test()test(8 . 02 . 01bwfbwfppppA (二) 某一產(chǎn)量qt下的流壓pwf計(jì)算(1)btqq 0ltrwfJqpp)water()oil()1 (wfwwfwwfpfpfpbobtbwfqqqqppmax)oil(80811125. 0ltrwfJqpp)water()(80811)1 (125. 0maxbobtbwltrwwfqqqqpfJqpfpmaxotbqqq(2)lwqqtwfJfdqdpot98max因?yàn)椋簂wotlorwwfJfqqJqpfp)98)()(ma