采油工程入井動態(tài)

1、采油工程入井動態(tài)第1頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三緒 論采油工程：為采出地下原油，采用的各項工程技術(shù)措施的總稱。處于中心地位。實現(xiàn)油田開發(fā)方案的重要手段與地面工程結(jié)合，保證正常生產(chǎn)銜接油藏工程和地面工程與鉆井、油藏工程和地面集輸工程緊密相關(guān)、交叉滲透。鉆井工程地面建設(shè)油氣集輸油藏工程采油第2頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三緒 論任務(wù)：根據(jù)油田開發(fā)要求，科學(xué)地設(shè)計、控制和管理生產(chǎn)井和注入井；采取工藝技術(shù)措施，以提高油井產(chǎn)量和原油采收率、合理開發(fā)油藏。維持油井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。目的：生產(chǎn)石油、收回投資、獲利。特點：綜合性、實踐性、工藝性強(qiáng)。第3頁，共

2、94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三本課程：解決的問題：怎樣把地下的原油拿出來。目的：培養(yǎng)石油工程專業(yè)人才。特點：系統(tǒng)性在不斷加強(qiáng),理論不斷完善,內(nèi)容多,時間緊研究對象(采油系統(tǒng))：地面管線的流動嘴流井底向井口的流動地層向井筒的流動第4頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三主要內(nèi)容油氣井的基本流動規(guī)律自噴采油：利用天然能量開采。氣舉采油有桿泵采油無桿泵采油注水水力壓裂酸化砂、蠟、水高凝油的開采（人工補充能量）（降低阻力）第5頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三人工舉升(機(jī)械采油)氣舉泵舉連續(xù)氣舉間歇氣舉利用抽油桿傳遞能量利用電纜傳遞能量

3、利用液體傳遞能量常 規(guī) 有 桿 泵地面驅(qū)動螺桿泵電潛離心泵電潛螺桿泵水力活塞泵 射流泵 渦輪泵第6頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三注水：利用液體攜帶、補充能量。水力壓裂（hydraulic fracturing） 是用壓裂液使地層破裂形成裂縫。并在縫內(nèi)填以支撐劑。填砂裂縫的高滲透能力起到油井增產(chǎn)的作用。 酸化（acidizing） 是向油井?dāng)D入專門配制的酸液，依靠其化學(xué)溶蝕作用以解除油層污染和提高近井地帶油層滲透率。 壓裂酸化（簡稱酸壓，用于碳酸鹽層） 基質(zhì)酸化（用于碳酸鹽和砂巖地層）第7頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三生產(chǎn)系統(tǒng)（采油系統(tǒng)）：

4、 1）油層多孔介質(zhì)；2）完井井眼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的近井地帶(鉆井、固井、完井和增產(chǎn)措施作業(yè)所致)；3）舉升管柱垂直、傾斜或彎曲油管、套管或油、套管環(huán)形空間（井下油嘴和井下安全閥）；4）人工舉升裝置用于補充人工能量的深井泵或氣舉閥等；第8頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三總壓降可分解為以下部分：5）井口阻件地面用于控制油井產(chǎn)量的 油嘴、節(jié)流裝置；6）地面集油管線水平、傾斜或起伏管線7）計量站油氣分離器。 油井系統(tǒng)總壓降為：第9頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三例如：注水開發(fā)油田油、水井生產(chǎn)系統(tǒng)第10頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星

5、期三第11頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三第一章 油井基本流動規(guī)律第一節(jié) 油井流入動態(tài)一、單相原油流入動態(tài)1、垂直井單相油流（1）定壓邊界的穩(wěn)定流產(chǎn)量公式第12頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三極坐標(biāo)系達(dá)西定律分離變量并積分PeConstPwfh定壓邊界，地面產(chǎn)量第13頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三Van Evordingen 與Hurst引入表皮系數(shù)，表皮系數(shù)導(dǎo)致一附加壓降定壓邊界，地面產(chǎn)量第14頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三第一章 油井基本流動規(guī)律第一節(jié) 油井流入動態(tài)一、單相原油流入動

6、態(tài)1、垂直井單相油流（1）定壓邊界的穩(wěn)定流產(chǎn)量公式C 單位換算系數(shù)，P2表1-1PeConstPwfh 對于油相第15頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三( 1-1 )對溶解氣(大氣頂)驅(qū)油藏,可由試井得 ,取代Pe：Pr第16頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(2)封閉邊界擬穩(wěn)態(tài)條件下的產(chǎn)量公式( 1-1a )參見: DAKE : Fundamentals of Reservoir EngineeringPeConstPwfh 在極坐標(biāo)形式下，任意點r處的壓力為外邊界油藏平均壓力第17頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(2

7、)封閉邊界擬穩(wěn)態(tài)條件下的產(chǎn)量公式參見: DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering 積分得到引入表皮系數(shù)第18頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(2)封閉邊界擬穩(wěn)態(tài)條件下的產(chǎn)量公式( 1-1a )參見: DAKE : Fundamentals of Reservoir EngineeringPeConstPwfh 對于油相，地面產(chǎn)量第19頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(3) 非圓邊界的產(chǎn)量公式A泄流面積；Cx值見P3 圖12據(jù)Earlougher，R.C.,Adcances in well Tes

8、t Analysis,1977第20頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三2、 采油指數(shù)及入井動態(tài) Productivity Index and Inflow performance定壓邊界封閉邊界第21頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 可簡化成：qo=Jo ( pe -pwf ) (1-2a) 或 qo=Jo ( - Pwf ) (1-2) Pr（1-3）（1-3a）第22頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三例： A井 100噸/天 B井 80噸/天如果 Pwf ，則P， qA ，qB A井 110噸/天 B井 120噸/天

9、若 qB qA ，則B井產(chǎn)能大。(1) 采油指數(shù)（1-4）第23頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三( 1-4a )產(chǎn)液指數(shù) 采油指數(shù):油井日產(chǎn)量與生產(chǎn)壓差的比值。 它表示單位生產(chǎn)壓差下油井的日產(chǎn)量,用以衡量油井的生產(chǎn)能力。如果油井既產(chǎn)油,又產(chǎn)水：( 1-4b )比采油指數(shù)：單位油層厚度上的采油指數(shù) 。第24頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(2)影響采油指數(shù)的因素qo=Jo ( Pe -Pwf ) 采油指數(shù)反映了地層、流體參數(shù)、完井條件等，反過來說，這些參數(shù)影響采油指數(shù)。第25頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三（3） 入井

10、動態(tài)關(guān)系曲線 入井動態(tài)關(guān)系 根據(jù)(1-2a)式：qo =Jo(Pe-Pwf) 一般,在一定時期內(nèi)：J=C（單相滲流），Je=C (1-2a)式可寫成 q = f(Pwf) 產(chǎn)量與井底流壓的關(guān)系叫入井動態(tài)關(guān)系(IPR) Inflow Performance Relationship 描繪q=f(Pwf)的曲線叫入井動態(tài)關(guān)系曲線(IPR 曲線)。第26頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三（3） 入井動態(tài)關(guān)系曲線 圖1-1 典型的油井IPR曲線qmax第27頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三PePeJ入井動態(tài)關(guān)系曲線（IPR 曲線）建立 Pwfq 坐標(biāo)，

11、變換q =J(Pe-Pwf)式：Pwf = Pe- q/J當(dāng) q= 0 時， Pwf=Pe當(dāng) q= Pe.J 時， Pwf=0由此兩點得曲線: tg=Pe.J/Pe=J (1-2b)qPwf第28頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三曲線的特征 1.夾角的正切就是采油指數(shù),夾角越大,采油指數(shù)越大,生產(chǎn)能力越強(qiáng);反之,夾角越小,J越小,生產(chǎn)能力越弱。曲線很直觀地反映油井的產(chǎn)能。 2.當(dāng)井底壓力為Pe時,生產(chǎn)壓差為零,油井產(chǎn)量為零.即:產(chǎn)量為零的點,所對應(yīng)的壓力即地層壓力。 3.當(dāng)井底壓力為零時,生產(chǎn)壓差最大,所對應(yīng)的產(chǎn)量是極限最大產(chǎn)量。 第29頁，共94頁，2022年，5月2

12、0日，21點16分，星期三 1.利用地層參數(shù)計算若干個q與Pwf的對應(yīng)值作圖,得IPR曲線。 2.利用穩(wěn)定試井法測定改變生產(chǎn)條件,待產(chǎn)量穩(wěn)定后(h 且L1.8 reh第36頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三qPwf由式1-3因為:Ko=f(Pwf) JCq= f(Pwf)( Pwf）這時IPR曲線為一外凸的曲線二、油氣兩相滲流的流入動態(tài)1、入井動態(tài)曲線隨井底壓力的變化PrPwf0,油井不完善; 0,油井超完善。（1-12）第50頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三完善井S=0或 FE=1；增產(chǎn)措施成功后的超完善井S1；油層受傷害的不完善的井 S0或

13、FE1。(1-13) 對于擬穩(wěn)態(tài)流動，流動效率與表皮系數(shù)可近似表示為：（1-14）第51頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 (2) Standing方程適用范圍：0.5FE1.5圖1-8 Standing無因次IPR曲線(1-16)式中應(yīng)用Vogel方程時，用 取代 ; 取代Pwf則： 圖為按上述方程繪制的無因次IPR曲線，其橫坐標(biāo)中的 是FE=1時的最大產(chǎn)量。即：理想最大產(chǎn)量（1-15）第52頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三例1-2 已知： =13 MPa， Pwf=11 MPa， q0=30 m3/d。, FE=0.8 , 作IPR曲線。解

14、：(1)計算與Pwf對應(yīng)的Pwf Pwf= - ( -Pwf ) FE =13-(13-11)0.8 =11.4 MPaPrPrPr=143.25m3/d第53頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 (2) 預(yù)測不同流壓下該井的產(chǎn)量求FE=0.8時不同 對應(yīng)的 ，先根據(jù)：Pwf= -( -Pwf)FEPrPr得然后由下式求相應(yīng)的產(chǎn)量由此可作出IPR曲線第54頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三6、增產(chǎn)措施IPR曲線(Harrrison無因次IPR曲線） 措施后：FE1，這時可能qoqomax Vogel方程的范圍是qo/qomax1； Standing

15、方程的適用范圍是：0.5FE1.5 Harrrison無因次IPR曲線適用范圍是：1FE2.5例1-3 已知： =13MPa， Pwf=11MPa， q0=30 m3/d, FE=2,作IPR曲線。解：(1)計算無因次壓力PrPwf/ =11/13=0.8462Pr第55頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三第56頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 由 qomax=61.22m3/d 和(qoi/qomax)i求出各qo(6)作出:qo-Pwf的曲線 由P10圖19,查FE=2.0曲線得:(qo/qomax)=0.49(2)qomax=30/0.49

16、=61.22 m3/d (3)假設(shè)若干個井底壓力Pwfi,計算若干個(4)查不同 下對應(yīng)的(qoi/qomax)i(5)根據(jù)Pwf/ PrPwf/ Pr第57頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三7、單相流與兩相流的組合(1)當(dāng)PwfPb,單相滲流，IPR曲線為直線, J= C , qo=Jo( -Pwf) (2)當(dāng)PwfPb,地層兩相滲流，IPR曲線可用Vogel方程計算。用Pb代替Vogel方程中的 ,用qv代替qomax 因此,曲線段方程為： PrPr(1-17)第58頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三7、單相流與兩相流的組合第59頁，共94頁

17、，2022年，5月20日，21點16分，星期三當(dāng)Pwf=Pb時，油井的產(chǎn)量用qb來表示,曲線段從橫軸的qb開始，相當(dāng)于曲線平移了qb的距離。曲線方程為：在Pwf=Pb處，兩段曲線光滑連接，即曲線的導(dǎo)數(shù)相等。對直線段:第60頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三對曲線段:在Pwf = Pb點，兩式相等，整理得： 得出三個公式： qo =Jo ( - Pw f ) Pw f PbPrPw f PbPr(1-18)要知道一個點的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就可求出IPR方程。第62頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三b.已知： 、Pb 、Pwftest 、qotest ,且P

18、wftest pb，用式（1-17）計算產(chǎn)量：pwf=7pb，用式（1-19）計算產(chǎn)量：第65頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三(4) 不同流壓下的產(chǎn)量如下：pwf， MPa 15 13 11 9 7 5 3 0q0 ， m3/d 28.4 47.3 65.0 80.0 92.5 102.3 109.6 115.7(5) 繪制IPR曲線如圖1-10所示。第66頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 8、Fetkorish經(jīng)驗公式 用指數(shù)式描述溶解氣驅(qū)油藏油井的IPR曲線 （1-23）式中：c系數(shù)，(m3/d)/(MPa)2 n； n指數(shù)，0.5n1。

19、 確定c和n值至少需要兩個系統(tǒng)試井的測試點數(shù)據(jù)（qo及pwf）。第67頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 將式（1-23）與式（1-24）相除，得指數(shù)式無因次IPR方程：（1-24）（1-25）令pwf=0，最大產(chǎn)油量為：第68頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三三、含水及多層油藏油井流入動態(tài)1.油氣水三相滲流油井流入動態(tài) Petrobras根據(jù)油流Vogel方程和已知采液指數(shù)，導(dǎo)出油氣水三相滲流時的IPR曲線（如圖1-12）及流壓和采液指數(shù)計算公式:第69頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三（1-28）（1-29）（1-30

20、）qL產(chǎn)液量；fw含水率； JL采液指數(shù)。 按照fw取純油IPR曲線和水的IPR曲線加權(quán)平均值第70頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三式中：采液指數(shù)（按照產(chǎn)量加權(quán)平均）第71頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三Pwf=（1-31）(0qLqb)(qb qLqomax)(qomax Peo 當(dāng)PeoPwfPew 只產(chǎn)水不產(chǎn)油當(dāng)PwfPow 油水同產(chǎn)，且含水率下降 b.低壓水層：PewPeo。當(dāng)PewPwfPeo產(chǎn)油不產(chǎn)水當(dāng)Pwf Peo時，只產(chǎn)水，fw100%； 當(dāng)Pwf Jw， Pwf繼續(xù)下降，fw可 50% 如果Jo50%。第78頁，共94頁，2

21、022年，5月20日，21點16分，星期三 b.低壓水層含水%0壓力液水油0PewPeoq, m3 /dq, m3 /d50a-全井b-油層c-水層第79頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三含水率fw的變化 當(dāng)Pwf Pew，PwfPow時，只產(chǎn)油，fw0% 當(dāng)Pwf Pew時,開始產(chǎn)水。 當(dāng)Pwf下降到油水IPR曲線的交點時，qo=qw，fw50%。 如果Jw Jo ，Pwf繼續(xù)下降，fw可大于50%。第80頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 (4)串流IPR曲線 關(guān)井時：PewPwfPeo q=0 由于PewPeo 水流向油層串流 PwfPeo

22、 串流流量為：q=J（PeoPf） 由于Pwf Peo，故q為負(fù)值。 油層IPR曲線的沿長線反映這一特征，但習(xí)慣上q仍用正值,因而把沿長線搬過來。它與水層IPR曲線的交點是流入流出相等點，這一點的壓力就是關(guān)井井底壓力，這一點的流量就是串流流量。第81頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 在作油層和水層的IPR曲線時，可不進(jìn)行分層測試 利用全井的IPR曲線和含水率曲線，可計算作出各分層的IPR曲線。對于多層見水且水淹程度差異較大情況應(yīng)進(jìn)行分層測試第82頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三四、完井方式對油井流入動態(tài)的影響射孔完井段壓降僅考慮壓實傷害，射孔

23、段壓降可簡化為二項式： (1-32)其中: pwfs油層巖面流壓，MPa； pwf 井底流壓，MPa； q0油井產(chǎn)量，m3/d；第83頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三 (1-34)式中:o原油粘度，mPas； BO原油體積系數(shù)，m3/ m3； Lp孔眼長度，m； （1-33） Ap射孔層流系數(shù)，MPa/（m3/d）； Bp射孔紊流系數(shù)，MPa/(m3/d)2； 第84頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三Kp孔眼壓實環(huán)滲透率，10-3m2； N射孔密度，SPM（m-1）；hp射孔段厚度，m；rc孔眼壓實環(huán)半徑， m； rp孔眼半徑，m；0原油密度，

24、kg/m3；p射孔壓實環(huán)紊流速度系數(shù)，m-1?？捎媒?jīng)驗公式估計： (1-35)第85頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三2. 射孔-礫石充填完井段壓降射孔-礫石充填完井段壓降可用二項式估計: (1-36)第86頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三2. 射孔-礫石充填完井段壓降射孔-礫石充填完井段壓降可用二項式估計: Ap射孔層流系數(shù)(式1-33) ；Bp射孔紊流系數(shù)(式1-34) ；AG礫石充填帶層流系數(shù)，MPa/(m3./d)；(1-36)(1-37)(1-38)BG礫石充填帶紊流系數(shù)，MPa/(m3/d)2；第87頁，共94頁，2022年，5月2

25、0日，21點16分，星期三L礫石充填帶徑向距離，m。KG礫石滲透率，10-3m2。Gurley建議根據(jù)礫石篩析所用篩網(wǎng)尺寸估計KG值，見表1-8。G礫石充填帶紊流速度系數(shù)，m-1。用下式估計：(1-39)篩網(wǎng)尺寸，目(孔/in2) KG，10-3m2 1020 5.0105 1630 2.5105 2040 1.2105 4060 4.0104第88頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三五、預(yù)測未來油井流入動態(tài) 1. Fetkovich方法 指數(shù)式（1-23）中的指數(shù)n視為不變，只考慮系數(shù)c隨油藏壓力的線性變化：(1-40)（1-41）未來油藏壓力條件下的IPR曲線可表示為：第89頁，共94頁，2022年，5月20日，21點16分，星期三