第六章 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析課件

采氣工程重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析

采氣工程重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院第六章氣井生第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析

2第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析

3第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析為什么要進(jìn)行氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析？生產(chǎn)系統(tǒng)分析，也稱節(jié)點(diǎn)分析。該方法是運(yùn)用系統(tǒng)工程理論將地層流體的滲流、舉升管垂直流動(dòng)和地面集輸系統(tǒng)視為一個(gè)完整的采氣生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)行整體優(yōu)化分析，使整個(gè)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)不僅在局部上合理，而且在整體上處于最優(yōu)狀態(tài)。是優(yōu)化氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的一種綜合分析方法，可以用于設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)中各部件的優(yōu)劣。本章重點(diǎn)介紹氣井節(jié)點(diǎn)分析理論方法，結(jié)合例題詳細(xì)介紹分節(jié)點(diǎn)析步驟。1.討論氣井系統(tǒng)組成及相互關(guān)系；2.研究各組成流動(dòng)規(guī)律及特征；3.節(jié)點(diǎn)分析研究。第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析為什么要進(jìn)行氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)

“系統(tǒng)”：以某種規(guī)律相互依存，并互為因果的若干個(gè)體的組成。氣井系統(tǒng)（生產(chǎn)模型）：采出流體從儲(chǔ)層供給邊界到計(jì)量分離器的整個(gè)流動(dòng)過程。氣井生產(chǎn)系統(tǒng)由儲(chǔ)層、舉升油管、針形閥、地面集氣管線、分離器等多個(gè)部件串聯(lián)組成，典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)如圖6-1所示。圖6-1典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)圖6-1典型第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

氣流從儲(chǔ)層流到地面分離器一般要經(jīng)歷多個(gè)流動(dòng)討程。不同的流動(dòng)過程遵循不同的流動(dòng)規(guī)律，它們相互聯(lián)系，互為因果地處于同一水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。包括以下幾個(gè)互相聯(lián)系的組成部分：

①氣層：多孔介質(zhì)（含裂縫）；

②完井段：井眼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的近井地帶（由于鉆井、固井、完井和增產(chǎn)措施作業(yè)所致）；

③舉升管柱：垂直或傾斜油管、套管或油套環(huán)空（帶井下油嘴和井下安全閥）；

④人工舉升裝置：用于排液的有桿泵、電潛泵或氣舉閥等；

⑤井口阻件：地面油嘴或針型閥等節(jié)流裝置；

⑥地面集氣管線：水平、傾斜或起伏管線；

⑦分離器。

由于流動(dòng)規(guī)律不同，各個(gè)部分的壓力損失不一樣，而且與內(nèi)部參數(shù)有關(guān)，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析方法正是利用這一思想來進(jìn)行研究的?？珊唵畏譃槲鍌€(gè)階段：通過氣層流動(dòng)；完井段滲流；垂直管流；嘴流；水平管流第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析氣流從儲(chǔ)層流到地面分離第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.氣藏中氣體向氣井的滲流：能量來源：氣藏壓力、氣體的膨脹能；能量消耗：滲流阻力；描述方法：油藏?cái)?shù)值模擬二相式方程。不同孔隙介質(zhì)，不同流體介質(zhì)（單相氣流、氣水兩相流、氣油兩相流），不同驅(qū)動(dòng)類型和驅(qū)動(dòng)機(jī)理，不同開采方式，滲流阻力不一樣，壓力損失也就不同。影響這一阻力的因素相當(dāng)多，同時(shí)還要考慮氣體的非達(dá)西滲流，因此描述這一滲流過程相當(dāng)復(fù)雜。（1）單相氣體滲流主要采用產(chǎn)能試井確定出指數(shù)式和二項(xiàng)式產(chǎn)能公式，獲得氣井流入動(dòng)態(tài)。（2）氣水井氣藏中的滲流屬于兩相流。對(duì)于兩相流，油井一般采用Vogel方程確定兩相流入動(dòng)態(tài)。對(duì)于氣井流入動(dòng)態(tài)，可采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬確定。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.氣藏中氣體向氣井的滲流：第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（3）凝析氣井當(dāng)井底流壓低于露點(diǎn)壓力時(shí)，井底附近有凝析液析出，地層中流體發(fā)生相態(tài)變化，可出現(xiàn)三個(gè)區(qū)：1）油氣兩相可動(dòng)區(qū)；2）油相不可動(dòng)而氣相可動(dòng)的區(qū)；3）單相氣區(qū)。對(duì)凝析氣藏，氣體在不同內(nèi)外邊界情況下的氣井流入動(dòng)態(tài)，可以采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬器來確定。2.氣體通過射孔井段的流動(dòng)氣井的完井方式一般有裸眼完井、射孔完井和礫石充填射孔完井三種類型。完井段的流動(dòng)阻力損失與完井方式密切相關(guān)。通過分析各種完井方式下的總表皮系數(shù)，可以確定流體通過完井段的阻力損失。射孔完井是目前應(yīng)用最普遍的完井方法。影響射孔完井流入特性的主要參數(shù)有射孔密度、孔徑、孔深、孔眼分布相位及壓實(shí)損害的程度。

能量來源：氣體流到孔眼前沿的剩余壓力；

能量消耗：嘴流損失；描述方法：油藏?cái)?shù)值模擬完井段二相式方程。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（3）凝析氣井描述方法：油藏?cái)?shù)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3.氣體沿垂直或傾斜油管舉升的流動(dòng)油管的壓力損失是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)總壓降的主要部分，主要包括舉升壓力損失和摩阻壓力損失兩項(xiàng)。對(duì)高產(chǎn)氣井還必須包括動(dòng)能損失。能量來源：氣體流到井底的剩余壓力；能量消耗：垂直管流的壓力損失；描述方法：各種垂直管流壓降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。4.氣體通過井口節(jié)流裝置的流動(dòng)氣體通過井口針形閥或氣嘴的流動(dòng)屬于一節(jié)流過程。能量來源：氣體流到井口的剩余壓力；能量消耗：氣體流經(jīng)節(jié)流裝置的壓力損失；描述方法：嘴流的公式。5.氣體在地面水平管中的流動(dòng)能量來源：氣體流經(jīng)節(jié)流裝置的剩余壓力；能量消耗：管流的壓力損失，這部分損失一般不大；描述方法：各種管流壓降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3.氣體沿垂直或傾斜油管舉升第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析課件第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

上述五個(gè)流動(dòng)過程同處于一個(gè)水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。如果以氣層壓力或平均氣層壓力為氣井系統(tǒng)的始端壓力，以分離器入口壓力為氣井系統(tǒng)的末端壓力psep，則氣井系統(tǒng)的總壓降為：其單井流體沿程的壓力剖面如圖。若要考慮井下節(jié)流、深井泵和閥等流動(dòng)特性，上式右邊還應(yīng)進(jìn)一步細(xì)分。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析上述五個(gè)流動(dòng)過程同處于第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析由此可見，氣井的開采是一個(gè)連續(xù)的流動(dòng)過程，是一個(gè)統(tǒng)一的整體，對(duì)于這樣一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，是氣井生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)分析的任務(wù)。對(duì)實(shí)際的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，需要將實(shí)際系統(tǒng)加以抽象，以便能進(jìn)行數(shù)學(xué)表述，這時(shí)的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)稱為生產(chǎn)井模型。二、氣井的協(xié)調(diào)1.氣井的協(xié)調(diào)：指氣井各個(gè)流動(dòng)過程的銜接關(guān)系。協(xié)調(diào)條件：(1)每個(gè)過程銜接處的質(zhì)量流量相等；(2)上一過程的剩余壓力足以克服下一過程的壓力消耗，即上一過程的剩余壓力應(yīng)大于下一過程所需要的起點(diǎn)壓力。2.氣井的協(xié)調(diào)分析1）氣井的流入特性——IPR曲線定義：地層壓力一定時(shí)，氣井井底壓力與產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線。IPR曲線上每一流壓對(duì)應(yīng)一產(chǎn)量，它反映了一定開采時(shí)間內(nèi)氣層向氣井的供氣能力。

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析由此可見，氣井的開采是第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析2）氣井的流出特性——OPR曲線定義：在一定的地層壓力下，井口流動(dòng)壓力與產(chǎn)氣量之間的關(guān)系曲線。

OPR曲線反映了地層壓力一定時(shí)的氣井井口產(chǎn)能。（應(yīng)和AOF區(qū)別開來）純氣井，OPR曲線的形狀與IPR曲線相似是單調(diào)下降的。表示氣井的總壓降隨著產(chǎn)量的增加而增大的。

pa-pb=油管內(nèi)的壓力消耗（靜、動(dòng)氣柱壓力）。圖中任一點(diǎn)均為協(xié)調(diào)點(diǎn)。氣井流入/流出動(dòng)態(tài)曲線qcIPROPR壓力PaPb第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析2）氣井的流出特性——OPR曲第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析有水氣井（考慮液氣比為常數(shù)）特點(diǎn)：流出動(dòng)態(tài)曲線存在一個(gè)流動(dòng)點(diǎn)B點(diǎn)——最高點(diǎn)。這種現(xiàn)象符合氣液兩相管流的規(guī)律。產(chǎn)量過低會(huì)因管內(nèi)流速過低導(dǎo)致液相滑脫損失增大；產(chǎn)量過高，其摩阻損失增大。這兩種情況均會(huì)增大管內(nèi)的能量損耗。而只有某一產(chǎn)量qc時(shí)，滑脫與摩阻都不是很高，得到較低的管內(nèi)損耗。因此，油壓隨著產(chǎn)量的增加也有高有低。所以，對(duì)于有水氣井，需要合理選擇油管尺寸。有水氣井動(dòng)態(tài)曲線壓力產(chǎn)氣量IPROPRqcB點(diǎn)以右：正常生產(chǎn)范圍B點(diǎn)以左：不穩(wěn)定過渡區(qū)，處于停噴前夕。B點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)。B第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析有水氣井（考慮液氣比為常數(shù)）特第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析根據(jù)不同氣水比的流出動(dòng)態(tài)曲線可知：在同一qsc下，產(chǎn)水量越大，井口壓力越低，對(duì)輸氣量越不利。根據(jù)不同油管直徑的流出動(dòng)態(tài)曲線知：當(dāng)qsc較小時(shí)，d大停噴，而d小正在自噴，故小直徑油管效率高；當(dāng)qsc較大時(shí)，大直徑油管效率高。3）油管動(dòng)態(tài)曲線——TPR曲線定義：在pwf=c，d=c的條件下，井口油壓~產(chǎn)量的關(guān)系曲線。TPR反映了氣井舉升管的舉升能力，如圖所示。

該曲線不受地層參數(shù)的影響，只取決于井筒壓降公式中的諸參數(shù)。TPRIPRabcPwf產(chǎn)氣量qaqbqc地層與油管流動(dòng)的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)點(diǎn)不協(xié)調(diào)點(diǎn)不協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析根據(jù)不同氣水比的流出動(dòng)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析IPR和TPR兩條曲線的交點(diǎn)b就是在給定的氣井條件下的協(xié)調(diào)工作點(diǎn)。在此點(diǎn)的條件下，從氣層中流出的產(chǎn)量等于舉升管的排量，井底流壓等于在此排量下舉升管所需要的舉升壓力。在圖上，a點(diǎn)和c點(diǎn)都不是協(xié)調(diào)點(diǎn)，因?yàn)閍、c點(diǎn)上雖然氣層和舉升管的產(chǎn)量都是qa與qc，但在qa與qc時(shí)井底流壓與舉升壓力均不相等。a點(diǎn)條件下的流壓大于舉升壓力，而c點(diǎn)條件反之，故氣井無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定協(xié)調(diào)生產(chǎn)。 三、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析目的：是把氣流從地層到用戶的流動(dòng)作為一個(gè)研究對(duì)象，對(duì)全系統(tǒng)的壓力損耗進(jìn)行綜合分析?；舅悸罚菏窃谙到y(tǒng)中某部位（如井底）設(shè)置解節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)各部分的壓力損失相互關(guān)聯(lián)起來，對(duì)每一部分的壓力損失進(jìn)行定量評(píng)估，對(duì)影響流入和流出解節(jié)點(diǎn)能量的各種因素進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)和優(yōu)選，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的優(yōu)化生產(chǎn)，發(fā)揮井的最大潛能。基本出發(fā)點(diǎn)：（1）系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的壓力是唯一的；（2）在穩(wěn)定的生產(chǎn)條件下，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)流入和流出流體的質(zhì)量守恒。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析IPR和TPR兩條曲第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.節(jié)點(diǎn)的設(shè)置1）節(jié)點(diǎn)：生產(chǎn)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)（Nodal）是一位置的概念。為了進(jìn)行系統(tǒng)分析，必須在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)劃分為若干相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系的部分。如圖6-2所示。2）節(jié)點(diǎn)分類：分為普通節(jié)點(diǎn)和函數(shù)節(jié)點(diǎn)兩類。（1）普通節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。圖中節(jié)點(diǎn)①、③、⑥、⑦、⑧均屬普通節(jié)點(diǎn)。87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地面氣嘴函數(shù)井口4321安全閥函數(shù)8765限流裝置函數(shù)Pwf流壓Pwfs表面氣層流壓Pr平均井底流壓氣體外銷第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.節(jié)點(diǎn)的設(shè)置876541第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（2）函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，要產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降。生產(chǎn)系統(tǒng)中的井底氣嘴、井下安全閥和地面氣嘴等部件處的節(jié)點(diǎn)就是函數(shù)節(jié)點(diǎn)。圖中節(jié)點(diǎn)②、④、⑤均屬函數(shù)節(jié)點(diǎn)。2、解節(jié)點(diǎn)的選擇1）解節(jié)點(diǎn)在運(yùn)用節(jié)點(diǎn)分析方法解決具體問題時(shí)，通常在分析系統(tǒng)中選擇某一節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)一般稱為解節(jié)點(diǎn)。

通過解節(jié)點(diǎn)的選擇，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)被分為兩大部分，即流入部分和流出部分,分別表示始節(jié)點(diǎn)到解節(jié)點(diǎn)和解節(jié)點(diǎn)到末節(jié)點(diǎn)所包括的部分。2）解節(jié)點(diǎn)的選擇解節(jié)點(diǎn)的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無關(guān)。所選解節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)有利于研究和分析在整個(gè)系統(tǒng)中不同因素對(duì)流量的影響。解節(jié)點(diǎn)處既反映了氣井的流入能力，同時(shí)也表明了氣井的流出能力。在這一點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)的兩部分被統(tǒng)一起來，形成一個(gè)整體。

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（2）函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析解節(jié)點(diǎn)位置選擇與研究內(nèi)容關(guān)系：（1）解節(jié)點(diǎn)選在井口處

（2）選井底為解節(jié)點(diǎn)

87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地面氣嘴函數(shù)井口4321安全閥函數(shù)8765限流裝置函數(shù)Pwf流壓Pwfs表面氣層流壓Pr平均井底流壓氣體外銷有利于分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響

有利于分析氣層供氣能力和井筒舉升能力（3）選系統(tǒng)終端為解節(jié)點(diǎn)有利于分析變化對(duì)整個(gè)井網(wǎng)對(duì)各井生產(chǎn)的影響

（4）油嘴或完井段為解節(jié)點(diǎn)

有利于分析氣層供氣能力和井筒舉升能力第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析解節(jié)點(diǎn)位置選擇與研究內(nèi)容關(guān)系：第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3、流入和流出動(dòng)態(tài)特性氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析就是將流入和流出動(dòng)態(tài)特性綜合在一起進(jìn)行系統(tǒng)分析的一種方法。在進(jìn)行氣井節(jié)點(diǎn)分析時(shí)，通常將節(jié)點(diǎn)壓力和流量作成圖，觀察節(jié)點(diǎn)壓力隨流量和系統(tǒng)參數(shù)的變化，分析壓力損失的大小。TPRIPR節(jié)點(diǎn)處壓力產(chǎn)氣量地層與油管流動(dòng)的協(xié)調(diào)氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析時(shí)，應(yīng)首先完成Inflow和Outflow曲線的擬合計(jì)算，求得氣井在當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)下真實(shí)的Inflow和Outflow能力；而后將Inflow與Outflow曲線綜合到一個(gè)圖解上，如圖所示；再分析比較流入和流出特征，便可求得氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3、流入和流出動(dòng)態(tài)特性TPRI第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析4、協(xié)調(diào)點(diǎn)解節(jié)點(diǎn)處的壓力與產(chǎn)量的關(guān)系必須同時(shí)滿足流入和流出兩條動(dòng)態(tài)曲線關(guān)系。如前所述，解節(jié)點(diǎn)處的壓力和產(chǎn)量都是唯一的，故只有兩條曲線的交點(diǎn)才能滿足上述條件。因此，我們把該交點(diǎn)稱為協(xié)調(diào)點(diǎn)。

協(xié)調(diào)點(diǎn)只反映氣井在某一條件下的生產(chǎn)狀態(tài)，并不是氣井的最佳生產(chǎn)狀態(tài)。氣井節(jié)點(diǎn)分析過程就是協(xié)調(diào)Inflow與Outflow的流動(dòng)狀態(tài)，使之達(dá)到最佳協(xié)調(diào)點(diǎn)的過程。5、敏感性優(yōu)化分析

目的：找出氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的合理參數(shù)，確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)的過程。方法：通過改變系統(tǒng)參數(shù)，分析這些系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)流動(dòng)特性的影響，從而確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析4、協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途1.對(duì)已開鉆的新井，根據(jù)預(yù)測的流入動(dòng)態(tài)曲線，選擇完井方式及有關(guān)參數(shù)，確定油管尺寸，合理的生產(chǎn)壓差；2.對(duì)已投產(chǎn)的生產(chǎn)井，能迅速找出限制氣井的不合理因素，提出有針對(duì)性的改造及調(diào)整措施，使之達(dá)到合理的利用自身能力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；3.優(yōu)選氣井在一定生產(chǎn)狀態(tài)下的最佳控制產(chǎn)量；4.確定氣井停噴時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析氣井的停噴原因；5.確定排水采氣時(shí)機(jī)，優(yōu)選排水采氣方式；5.對(duì)各種產(chǎn)量下的開采方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析尋求最佳方案和最大經(jīng)濟(jì)效益；6.選用某一方法（如產(chǎn)量遞減曲線分析方法），預(yù)測未來氣井的產(chǎn)量隨時(shí)間的變化；7.可以使生產(chǎn)人員很快找出提高氣井產(chǎn)量的途徑；綜上所述：對(duì)于新井，使用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法可以優(yōu)化完井參數(shù)和優(yōu)選油管尺寸，這是完井工程最關(guān)注的問題。對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的油氣井，使用節(jié)點(diǎn)分析有助于科學(xué)地管理好生產(chǎn)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途綜上第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析五、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟1.根據(jù)研究目的確定系統(tǒng)具體對(duì)象及節(jié)點(diǎn)位置；2.建立系統(tǒng)各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型，并輸入描述該系統(tǒng)的屬性參數(shù)以及系統(tǒng)始端和終端的邊界壓力；3.改變流量：從系統(tǒng)的始端（平均地層壓力）至節(jié)點(diǎn)沿流動(dòng)方向，按節(jié)點(diǎn)下游各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)壓力，繪制節(jié)點(diǎn)流入動(dòng)態(tài)曲線；4.改變流量，從系統(tǒng)終端（如分離器、井口）至節(jié)點(diǎn)逆流動(dòng)方向，按節(jié)點(diǎn)上游各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)壓力，繪制節(jié)點(diǎn)流出動(dòng)態(tài)曲線；5.求解該系統(tǒng)產(chǎn)量，即節(jié)點(diǎn)流入、流出動(dòng)態(tài)曲線交點(diǎn)的流量值；6.將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)比較，把井的動(dòng)態(tài)問題與預(yù)測參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，以改進(jìn)模型的正確性，然后就可對(duì)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或重新設(shè)計(jì)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析五、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟1.根第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析一、普通節(jié)點(diǎn)分析普通節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。例題6-1

已知某氣井的參數(shù)：井中部深度H＝3000m，井筒平均溫度＝342K，油管尺寸為2?“（內(nèi)徑62mm，外徑73mm），天然氣相對(duì)密度γg＝0.6，地層壓力＝30MPa，井口壓力ptf＝6.0MPa。氣井產(chǎn)能方程為：試取不同節(jié)點(diǎn)為解節(jié)點(diǎn)對(duì)該井進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析？解題1.取地層為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析（1）該井是由地層和井筒組成的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，沒有地面集輸氣管線，因此在計(jì)算總壓力損失時(shí)不應(yīng)包括地面管線部分；（2）取地層外邊界為解節(jié)點(diǎn)。流入部分：地層外邊界，壓力為恒定值，等于地層壓力；流出部分包括：從地層外邊界到井口；第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析一、普通節(jié)點(diǎn)分析氣井產(chǎn)能方程為：試第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（3）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。這時(shí)流入節(jié)點(diǎn)壓力不隨產(chǎn)量變化，恒等于地層壓力，見表6-1中的第二欄；（4）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。流出節(jié)點(diǎn)壓力是井口壓力、井筒壓力損失和地層壓力損失的總和。流出動(dòng)態(tài)曲線按如下方法計(jì)算：

節(jié)點(diǎn)流入壓力：

=常數(shù)

節(jié)點(diǎn)流出壓力：1）假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量完成下列計(jì)算；

2）由井口壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井底壓力；

3）根據(jù)井底壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算地層壓力，該壓力就是流出節(jié)點(diǎn)壓力；

4）將計(jì)算結(jié)果列于表6-1中的第三欄。（5）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-4所示；（6）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為30MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（3）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。這時(shí)流入節(jié)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.取井底為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析作用：分析氣層供氣能力和井筒的舉升能力，以便優(yōu)選油管尺寸和控制井口壓力。（1）取井底為解節(jié)點(diǎn)。則流入部分包括從地層外邊界到井底；流出部分包括從井底到井口；節(jié)點(diǎn)流入壓力—IPR方程：

節(jié)點(diǎn)流出壓力：（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算井底壓力，該壓力就是流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-2中的第二欄；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，由井口壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井底壓力，該壓力就是流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-2中的第三欄；（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-5所示；（5）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為7.89MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.取井底為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析3.取井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析作用：分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響（地面管線長度、管徑及分離器壓力等）。（1）取井口為解節(jié)點(diǎn)。則流入部分包括從地層外邊界到井口；流出部分為井口，壓力為恒定值，等于井口壓力；節(jié)點(diǎn)流入壓力：

節(jié)點(diǎn)流出壓力：

（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。流入節(jié)點(diǎn)壓力是地層壓力減去地層壓力損失和井筒壓力損失。流入動(dòng)態(tài)曲線按如下方法計(jì)算：即假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量完成下列計(jì)算；

1）根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算井底壓力；

2）由井底壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井口壓力，該壓力就是流入節(jié)點(diǎn)壓力；3）將計(jì)算結(jié)果列于表6-3中的第二欄。

（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。流出節(jié)點(diǎn)壓力不隨產(chǎn)量變化，恒等于井口壓力，見表6-3中的第三欄；第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析3.取井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-6所示；（5）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為6MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。結(jié)論：在不同解節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析所獲得的產(chǎn)量相同，均為9.32×104m3/d。說明產(chǎn)量與解節(jié)點(diǎn)的位置無關(guān)。但是解節(jié)點(diǎn)的位置不同，節(jié)點(diǎn)的壓力不同，流入和流出動(dòng)態(tài)曲線的形狀不一樣。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析二、氣井敏感參數(shù)分析影響氣井產(chǎn)能的因素：油管尺寸、表皮系數(shù)、射孔密度、井口壓力、地層壓力等。采用敏感參數(shù)分析方法可以分析它們對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。敏感參數(shù)分析是以節(jié)點(diǎn)分析為基礎(chǔ)的。1.井口壓力對(duì)氣井產(chǎn)能的影響：井口壓力對(duì)氣井產(chǎn)能影響見教材圖表。由此可見，降低井口壓力，可以提高氣井產(chǎn)量。當(dāng)井口壓力高于6MPa時(shí)，井口需用針形閥節(jié)流調(diào)壓。當(dāng)井口壓力低于6MPa，則需采用壓縮機(jī)將井口壓力增壓至6MPa。101520流入動(dòng)態(tài)井口壓力=6MPa產(chǎn)量，104m3/d03691215051015202530井口壓力，MPa5第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析二、氣井敏感參數(shù)分析1.井第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)能的影響油管作用：①靠近井底處下有封隔器，可保護(hù)套管不受油管內(nèi)流體的高壓作用。②可保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用。③如果油管尺寸合理，可使井內(nèi)不會(huì)滯留烴類液體和水。④油管尺寸必須很大，使氣井能通過最大的氣量。

注意：根據(jù)不同油管中氣流的壓力損失大小，選擇不扼制產(chǎn)量的合理尺寸。當(dāng)氣井產(chǎn)液量增大成為控制產(chǎn)量的重要因素時(shí)，應(yīng)考慮利用攜液理論優(yōu)選小油管尺寸。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)能的影響（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和產(chǎn)能方程計(jì)算井底壓力，即流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-5中第二欄；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。對(duì)分析的油管尺寸，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，計(jì)算井底壓力，即流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-5中第三至第八欄.產(chǎn)量(/d)流入節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)不同油管尺寸下的流出節(jié)點(diǎn)壓力，(MPa)1?”2?”3?”0307.327.327.327.327.327.320.7929.277.827.377.347.337.327.321.7828.29.487.537.397.357.337.322.7726.9411.87.817.487.387.347.333.7625.4414.468.197.617.427.367.344.7523.6717.298.667.787.487.387.355.7421.5720.239.197.977.557.47.366.7319.0123.259.788.197.637.437.377.7315.826.3410.428.447.727.477.398.7211.3629.5111.18.727.837.517.419.710.132.7511.829.017.947.557.42

（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；產(chǎn)量(/d)流入節(jié)點(diǎn)壓力不同油管尺（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-8所示；（5）求出流入和不同油管尺寸下流出動(dòng)態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點(diǎn)，見表6-6；（6）將油管尺寸和產(chǎn)量數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖6-9。（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-8所示；

結(jié)論分析：由此可以看出，當(dāng)油管直徑從1”增到2”時(shí)，其產(chǎn)量增加幅度很大；當(dāng)管徑增到2?”時(shí)，產(chǎn)量有一定的增加，但幅度減??；管徑再增加產(chǎn)量增加非常小。從總的趨勢來看，該井摩阻造成的壓降較小。對(duì)于1?”以上的油管，其摩阻造成的壓降可以忽略不計(jì)。油管尺寸的選擇只需考慮滿足井下作業(yè)的要求和氣井積液條件。如果條件允許，應(yīng)該首先在不同油管尺寸下進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測，從經(jīng)濟(jì)上對(duì)預(yù)測的產(chǎn)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以決定哪種油管尺寸能使投資回收最快。結(jié)論分析：由此可以看出，當(dāng)油管直徑從1”增到2”時(shí)，3.井壁污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。對(duì)分析的表皮系數(shù)，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和Jones理論產(chǎn)能方程計(jì)算井底壓力，即流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-7；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，計(jì)算井底壓力，即流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-8；序號(hào)表皮系數(shù)-50510產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)103003003003025.629.232.3128.631.3728.550.9728.53312.6128.15.1926.853.0926.692.1826.64419.6126.768.0724.994.8124.753.3924.69526.6225.1910.9523.026.5222.734.6122.64633.6323.3613.8420.918.2420.575.8220.48740.6321.1916.7218.69.9618.257.0318.16847.6418.619.616.0311.6815.688.2415.58954.6415.3822.4813.0313.3912.79.4612.611061.6511.0125.379.1715.118.9110.917.91168.650.128.250.116.830.111.880.1序號(hào)產(chǎn)量（/d)流出節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)107.3225.67.54312.618.33419.619.55526.6211.05633.6312.73740.6314.51847.6416.37954.6418.291061.6520.241168.6522.233.井壁污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響序號(hào)表皮系數(shù)-50510產(chǎn)量壓（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-10所示；（5）求出不同表皮系數(shù)下流入和流出動(dòng)態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點(diǎn)，見表6-9；（6）將表皮系數(shù)和產(chǎn)量的關(guān)系數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖6-11。如果采用效果好的增產(chǎn)措施，該井的產(chǎn)能可大大提高。因此提高增產(chǎn)措施效果，改善近井地帶傷害程度是提高氣井產(chǎn)能的重要途徑。（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-10所示；如果采用效果第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，要產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降。生產(chǎn)系統(tǒng)中的井底氣嘴、井下安全閥和地面氣嘴等部件處的節(jié)點(diǎn)就是函數(shù)節(jié)點(diǎn)。一、射孔密度對(duì)氣井產(chǎn)能的影響射孔完井是目前普遍采用的完井方式，射孔工藝的質(zhì)量直接影響氣井產(chǎn)能，如果射孔工作進(jìn)行得不好，就會(huì)引起孔道堵塞。影響氣井射孔產(chǎn)能的主要因素：射孔方式、穿透深度、射孔密度，其次是孔眼直徑、相位。這里以射孔密度為例，介紹函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析方法。例6-3

已知?dú)饩畢?shù)：污染帶深度為0.43m，污染程度為0.2，射孔段厚度為20m，射孔孔眼半徑為0.005m，射孔深度為0.23m，壓實(shí)環(huán)厚度為0.0127m，壓實(shí)程度為0.15，水平/垂直滲透率比為0.1。其余參數(shù)與例6-2相同。分析射孔密度對(duì)氣井產(chǎn)能影響的步驟如下：（1）該井是由地層和井筒組成的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，沒有地面集輸氣管線，因此在計(jì)算總壓力損失時(shí)不應(yīng)包括地面管線部分；第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，要產(chǎn)第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析（2）取射孔完井段為解節(jié)點(diǎn)。則流入部分為地層外邊界至氣層巖面，總壓力損失不包括污染和射孔的壓力損失，相當(dāng)于氣體在理想無污染的地層中流動(dòng)；流出部分包括從井口到井底，解節(jié)點(diǎn)本身有壓力損失；（3）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和Jones理論產(chǎn)能方程，計(jì)算S＝0時(shí)的井底壓力，即流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-8中的第二欄；（4）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，由井口壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井底壓力，該壓力就是流出節(jié)點(diǎn)壓力，結(jié)果列于表6-8中的第三欄。（5）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-11所示；（6）計(jì)算并繪制差示曲線。將流入和流出動(dòng)態(tài)曲線相減，獲得的產(chǎn)量與壓差關(guān)系曲線，稱為差示曲線，見表6-9中的第三欄；（7）計(jì)算射孔段本身的壓降與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。對(duì)不同的射孔密度，假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，計(jì)算通過射孔段的壓力損失，見表6-10。并將結(jié)果繪制于圖6-11中；第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析（2）取射孔完井段為解節(jié)點(diǎn)。則流入第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析（8）求解不同的射孔密度下的協(xié)調(diào)點(diǎn)，見表6-10；（9）將射孔密度與產(chǎn)量的關(guān)系作圖，如圖6-12所示。由此可見，當(dāng)射孔密度從7孔/m增加到13孔/m時(shí)，氣井產(chǎn)量增加幅度最大，再增加孔密，產(chǎn)量增幅較小。所以說，氣井產(chǎn)量隨孔密的增大而增大，但孔密增大到一定值后，不會(huì)顯著地提高氣井產(chǎn)量。表6-13產(chǎn)量與射孔密度的關(guān)系序號(hào)射孔密度（孔/m）產(chǎn)量（104m3/d）177.322108.853139.8741610.55681012141618681012射孔密度，spm產(chǎn)量，104m3/d第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析（8）求解不同的射孔密度下的協(xié)調(diào)點(diǎn)第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析二、井下氣嘴直徑對(duì)氣井產(chǎn)能的影響主要作用：井下節(jié)流可以防止水合物生成。影響產(chǎn)能的因素：氣嘴的直徑。結(jié)論：氣嘴直徑增加，氣井產(chǎn)量增大。所以說，氣嘴可以用于控制氣井產(chǎn)量。小結(jié)：第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析二、井下氣嘴直徑對(duì)氣井產(chǎn)能的影響結(jié)第六章小節(jié)1.掌握什么是氣井生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)分析？為什么要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析？主要內(nèi)容？2.掌握氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的組成，以及描述方法？3.掌握IPR、OPR、TPR曲線定義，繪制方法及意義？純氣井和出水氣井曲線特點(diǎn)及區(qū)別？4.能解釋節(jié)點(diǎn)、普通節(jié)點(diǎn)、函數(shù)節(jié)點(diǎn)、解節(jié)點(diǎn)，了解共同點(diǎn)和區(qū)別。5.會(huì)根據(jù)所解決的問題選擇節(jié)點(diǎn)，掌握節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析計(jì)算步驟，并能進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)及資料的分析整理。第六章小節(jié)1.掌握什么是氣井生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)分析？為什么要進(jìn)行第六章附圖表表6-1取地層為節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量（104m3/d）流入節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)流出節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)0307.320.79309.841.783012.592.773015.133.763017.554.753019.895.743022.186.733024.437.733026.658.723028.859.713031.03第六章附圖表表6-1取地層為節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)第六章附圖表12流出動(dòng)態(tài)流入動(dòng)態(tài)地層壓力，MPa產(chǎn)量，104m3/d0485101520253035圖6-4取地層為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的節(jié)點(diǎn)分析第六章附圖表12流出動(dòng)態(tài)流入動(dòng)態(tài)地層壓力，MPa產(chǎn)量，第六章附圖表表6-2取井底為解節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量（104m3/d）流入節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)流出節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)030.007.320.7929.277.331.7828.207.352.7726.947.383.7625.447.424.7523.677.485.7421.577.556.7319.017.637.7315.807.728.7211.367.839.710.1007.94第六章附圖表表6-2取井底為解節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)第六章附圖表流入動(dòng)態(tài)流出動(dòng)態(tài)0481205101520253035井底壓力，MPa產(chǎn)量，104m3/d圖6-5取井底為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的節(jié)點(diǎn)分析第六章附圖表流入動(dòng)態(tài)流出動(dòng)態(tài)0481205101520第六章附圖表表6-3取井口為解節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量（104m3/d）流入節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)流出節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)0624.580.79623.951.78623.032.77621.943.76620.664.75619.175.74617.406.73615.287.73612.638.7268.979.7163.42第六章附圖表表6-3取井口為解節(jié)點(diǎn)時(shí)流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)第六章附圖表流出動(dòng)態(tài)流入動(dòng)態(tài)產(chǎn)量，104m3/d井口壓力，MPa04812051015202530圖6-6取井底為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的節(jié)點(diǎn)分析

第六章附圖表流出動(dòng)態(tài)流入動(dòng)態(tài)產(chǎn)量，104m3/d井口壓第六章附圖表87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地面氣嘴函數(shù)井口4321安全閥函數(shù)8765限流裝置函數(shù)Pwf流壓Pwfs表面氣層流壓Pr平均井底流壓氣體外銷生產(chǎn)系統(tǒng)中的井底氣嘴、井下安全閥和地面氣嘴等部件處的節(jié)點(diǎn)就是函數(shù)節(jié)點(diǎn)。圖中節(jié)點(diǎn)②、④、⑤均屬函數(shù)節(jié)點(diǎn)。第六章附圖表87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地第六章附圖表表6-10取完井段為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)產(chǎn)量(104m3/d)流入節(jié)點(diǎn)壓力（MPa）流出節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)0307.322.4728.847.375.5726.667.548.6624.717.8211.7522.688.2114.8420.528.6817.9318.29.2321.0215.629.8424.1112.6510.4927.218.8711.1930.30.111.91第六章附圖表表6-10取完井段為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的流入和流出第六章附圖表081624320714212835產(chǎn)量，104m3/d井底壓力，MPa流出曲線流入曲線S=0差示曲線第六章附圖表081624320714212835產(chǎn)量，第六章附圖表表6-11取完井段為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的流入和流出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)序號(hào)產(chǎn)量（104m3/d）壓差（Mpa）1022.6822.4721.4735.5719.1248.6616.89511.7514.47614.8411.84717.938.97821.025.78924.112.161025.710第六章附圖表表6-11取完井段為解節(jié)點(diǎn)時(shí)的流入和流出第六章附圖表表6-12不同射孔密度下完井段壓降與產(chǎn)量的關(guān)系序號(hào)射孔密度（孔/m）7101316產(chǎn)量壓力產(chǎn)量壓力產(chǎn)量壓力產(chǎn)量壓力10000000020.630.480.770.540.860.570.920.631.421.241.731.341.941.412.081.4542.212.192.692.313.012.393.232.4452.993.373.653.484.093.544.393.5963.784.84.64.875.164.915.544.9374.576.565.566.556.246.546.76.5285.368.746.528.627.318.537.858.4696.1411.547.4811.268.3911.069.0110.91106.9315.478.4414.979.4614.6110.1614.35117.7225.789.424.7610.5424.0411.3223.53第六章附圖表表6-12不同射孔密度下完井段壓降與產(chǎn)量Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!Clicktoeditcompanyslogan.采氣工程重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析

采氣工程重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院第六章氣井生第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析

2第三節(jié)函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析

3第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析為什么要進(jìn)行氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析？生產(chǎn)系統(tǒng)分析，也稱節(jié)點(diǎn)分析。該方法是運(yùn)用系統(tǒng)工程理論將地層流體的滲流、舉升管垂直流動(dòng)和地面集輸系統(tǒng)視為一個(gè)完整的采氣生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)行整體優(yōu)化分析，使整個(gè)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)不僅在局部上合理，而且在整體上處于最優(yōu)狀態(tài)。是優(yōu)化氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的一種綜合分析方法，可以用于設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)中各部件的優(yōu)劣。本章重點(diǎn)介紹氣井節(jié)點(diǎn)分析理論方法，結(jié)合例題詳細(xì)介紹分節(jié)點(diǎn)析步驟。1.討論氣井系統(tǒng)組成及相互關(guān)系；2.研究各組成流動(dòng)規(guī)律及特征；3.節(jié)點(diǎn)分析研究。第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析為什么要進(jìn)行氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)

“系統(tǒng)”：以某種規(guī)律相互依存，并互為因果的若干個(gè)體的組成。氣井系統(tǒng)（生產(chǎn)模型）：采出流體從儲(chǔ)層供給邊界到計(jì)量分離器的整個(gè)流動(dòng)過程。氣井生產(chǎn)系統(tǒng)由儲(chǔ)層、舉升油管、針形閥、地面集氣管線、分離器等多個(gè)部件串聯(lián)組成，典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)如圖6-1所示。圖6-1典型氣井生產(chǎn)系統(tǒng)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)圖6-1典型第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

氣流從儲(chǔ)層流到地面分離器一般要經(jīng)歷多個(gè)流動(dòng)討程。不同的流動(dòng)過程遵循不同的流動(dòng)規(guī)律，它們相互聯(lián)系，互為因果地處于同一水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。包括以下幾個(gè)互相聯(lián)系的組成部分：

①氣層：多孔介質(zhì)（含裂縫）；

②完井段：井眼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的近井地帶（由于鉆井、固井、完井和增產(chǎn)措施作業(yè)所致）；

③舉升管柱：垂直或傾斜油管、套管或油套環(huán)空（帶井下油嘴和井下安全閥）；

④人工舉升裝置：用于排液的有桿泵、電潛泵或氣舉閥等；

⑤井口阻件：地面油嘴或針型閥等節(jié)流裝置；

⑥地面集氣管線：水平、傾斜或起伏管線；

⑦分離器。

由于流動(dòng)規(guī)律不同，各個(gè)部分的壓力損失不一樣，而且與內(nèi)部參數(shù)有關(guān)，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析方法正是利用這一思想來進(jìn)行研究的?？珊唵畏譃槲鍌€(gè)階段：通過氣層流動(dòng)；完井段滲流；垂直管流；嘴流；水平管流第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析氣流從儲(chǔ)層流到地面分離第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.氣藏中氣體向氣井的滲流：能量來源：氣藏壓力、氣體的膨脹能；能量消耗：滲流阻力；描述方法：油藏?cái)?shù)值模擬二相式方程。不同孔隙介質(zhì)，不同流體介質(zhì)（單相氣流、氣水兩相流、氣油兩相流），不同驅(qū)動(dòng)類型和驅(qū)動(dòng)機(jī)理，不同開采方式，滲流阻力不一樣，壓力損失也就不同。影響這一阻力的因素相當(dāng)多，同時(shí)還要考慮氣體的非達(dá)西滲流，因此描述這一滲流過程相當(dāng)復(fù)雜。（1）單相氣體滲流主要采用產(chǎn)能試井確定出指數(shù)式和二項(xiàng)式產(chǎn)能公式，獲得氣井流入動(dòng)態(tài)。（2）氣水井氣藏中的滲流屬于兩相流。對(duì)于兩相流，油井一般采用Vogel方程確定兩相流入動(dòng)態(tài)。對(duì)于氣井流入動(dòng)態(tài)，可采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬確定。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.氣藏中氣體向氣井的滲流：第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（3）凝析氣井當(dāng)井底流壓低于露點(diǎn)壓力時(shí)，井底附近有凝析液析出，地層中流體發(fā)生相態(tài)變化，可出現(xiàn)三個(gè)區(qū)：1）油氣兩相可動(dòng)區(qū)；2）油相不可動(dòng)而氣相可動(dòng)的區(qū)；3）單相氣區(qū)。對(duì)凝析氣藏，氣體在不同內(nèi)外邊界情況下的氣井流入動(dòng)態(tài)，可以采用氣井單井?dāng)?shù)值模擬器來確定。2.氣體通過射孔井段的流動(dòng)氣井的完井方式一般有裸眼完井、射孔完井和礫石充填射孔完井三種類型。完井段的流動(dòng)阻力損失與完井方式密切相關(guān)。通過分析各種完井方式下的總表皮系數(shù)，可以確定流體通過完井段的阻力損失。射孔完井是目前應(yīng)用最普遍的完井方法。影響射孔完井流入特性的主要參數(shù)有射孔密度、孔徑、孔深、孔眼分布相位及壓實(shí)損害的程度。

能量來源：氣體流到孔眼前沿的剩余壓力；

能量消耗：嘴流損失；描述方法：油藏?cái)?shù)值模擬完井段二相式方程。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（3）凝析氣井描述方法：油藏?cái)?shù)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3.氣體沿垂直或傾斜油管舉升的流動(dòng)油管的壓力損失是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)總壓降的主要部分，主要包括舉升壓力損失和摩阻壓力損失兩項(xiàng)。對(duì)高產(chǎn)氣井還必須包括動(dòng)能損失。能量來源：氣體流到井底的剩余壓力；能量消耗：垂直管流的壓力損失；描述方法：各種垂直管流壓降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。4.氣體通過井口節(jié)流裝置的流動(dòng)氣體通過井口針形閥或氣嘴的流動(dòng)屬于一節(jié)流過程。能量來源：氣體流到井口的剩余壓力；能量消耗：氣體流經(jīng)節(jié)流裝置的壓力損失；描述方法：嘴流的公式。5.氣體在地面水平管中的流動(dòng)能量來源：氣體流經(jīng)節(jié)流裝置的剩余壓力；能量消耗：管流的壓力損失，這部分損失一般不大；描述方法：各種管流壓降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3.氣體沿垂直或傾斜油管舉升第六章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析課件第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

上述五個(gè)流動(dòng)過程同處于一個(gè)水動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。如果以氣層壓力或平均氣層壓力為氣井系統(tǒng)的始端壓力，以分離器入口壓力為氣井系統(tǒng)的末端壓力psep，則氣井系統(tǒng)的總壓降為：其單井流體沿程的壓力剖面如圖。若要考慮井下節(jié)流、深井泵和閥等流動(dòng)特性，上式右邊還應(yīng)進(jìn)一步細(xì)分。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析上述五個(gè)流動(dòng)過程同處于第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析由此可見，氣井的開采是一個(gè)連續(xù)的流動(dòng)過程，是一個(gè)統(tǒng)一的整體，對(duì)于這樣一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，是氣井生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)分析的任務(wù)。對(duì)實(shí)際的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，需要將實(shí)際系統(tǒng)加以抽象，以便能進(jìn)行數(shù)學(xué)表述，這時(shí)的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)稱為生產(chǎn)井模型。二、氣井的協(xié)調(diào)1.氣井的協(xié)調(diào)：指氣井各個(gè)流動(dòng)過程的銜接關(guān)系。協(xié)調(diào)條件：(1)每個(gè)過程銜接處的質(zhì)量流量相等；(2)上一過程的剩余壓力足以克服下一過程的壓力消耗，即上一過程的剩余壓力應(yīng)大于下一過程所需要的起點(diǎn)壓力。2.氣井的協(xié)調(diào)分析1）氣井的流入特性——IPR曲線定義：地層壓力一定時(shí)，氣井井底壓力與產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線。IPR曲線上每一流壓對(duì)應(yīng)一產(chǎn)量，它反映了一定開采時(shí)間內(nèi)氣層向氣井的供氣能力。

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析由此可見，氣井的開采是第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析2）氣井的流出特性——OPR曲線定義：在一定的地層壓力下，井口流動(dòng)壓力與產(chǎn)氣量之間的關(guān)系曲線。

OPR曲線反映了地層壓力一定時(shí)的氣井井口產(chǎn)能。（應(yīng)和AOF區(qū)別開來）純氣井，OPR曲線的形狀與IPR曲線相似是單調(diào)下降的。表示氣井的總壓降隨著產(chǎn)量的增加而增大的。

pa-pb=油管內(nèi)的壓力消耗（靜、動(dòng)氣柱壓力）。圖中任一點(diǎn)均為協(xié)調(diào)點(diǎn)。氣井流入/流出動(dòng)態(tài)曲線qcIPROPR壓力PaPb第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析2）氣井的流出特性——OPR曲第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析有水氣井（考慮液氣比為常數(shù)）特點(diǎn)：流出動(dòng)態(tài)曲線存在一個(gè)流動(dòng)點(diǎn)B點(diǎn)——最高點(diǎn)。這種現(xiàn)象符合氣液兩相管流的規(guī)律。產(chǎn)量過低會(huì)因管內(nèi)流速過低導(dǎo)致液相滑脫損失增大；產(chǎn)量過高，其摩阻損失增大。這兩種情況均會(huì)增大管內(nèi)的能量損耗。而只有某一產(chǎn)量qc時(shí)，滑脫與摩阻都不是很高，得到較低的管內(nèi)損耗。因此，油壓隨著產(chǎn)量的增加也有高有低。所以，對(duì)于有水氣井，需要合理選擇油管尺寸。有水氣井動(dòng)態(tài)曲線壓力產(chǎn)氣量IPROPRqcB點(diǎn)以右：正常生產(chǎn)范圍B點(diǎn)以左：不穩(wěn)定過渡區(qū)，處于停噴前夕。B點(diǎn)為協(xié)調(diào)點(diǎn)。B第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析有水氣井（考慮液氣比為常數(shù)）特第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析根據(jù)不同氣水比的流出動(dòng)態(tài)曲線可知：在同一qsc下，產(chǎn)水量越大，井口壓力越低，對(duì)輸氣量越不利。根據(jù)不同油管直徑的流出動(dòng)態(tài)曲線知：當(dāng)qsc較小時(shí)，d大停噴，而d小正在自噴，故小直徑油管效率高；當(dāng)qsc較大時(shí)，大直徑油管效率高。3）油管動(dòng)態(tài)曲線——TPR曲線定義：在pwf=c，d=c的條件下，井口油壓~產(chǎn)量的關(guān)系曲線。TPR反映了氣井舉升管的舉升能力，如圖所示。

該曲線不受地層參數(shù)的影響，只取決于井筒壓降公式中的諸參數(shù)。TPRIPRabcPwf產(chǎn)氣量qaqbqc地層與油管流動(dòng)的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)點(diǎn)不協(xié)調(diào)點(diǎn)不協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析根據(jù)不同氣水比的流出動(dòng)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析IPR和TPR兩條曲線的交點(diǎn)b就是在給定的氣井條件下的協(xié)調(diào)工作點(diǎn)。在此點(diǎn)的條件下，從氣層中流出的產(chǎn)量等于舉升管的排量，井底流壓等于在此排量下舉升管所需要的舉升壓力。在圖上，a點(diǎn)和c點(diǎn)都不是協(xié)調(diào)點(diǎn)，因?yàn)閍、c點(diǎn)上雖然氣層和舉升管的產(chǎn)量都是qa與qc，但在qa與qc時(shí)井底流壓與舉升壓力均不相等。a點(diǎn)條件下的流壓大于舉升壓力，而c點(diǎn)條件反之，故氣井無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定協(xié)調(diào)生產(chǎn)。 三、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析目的：是把氣流從地層到用戶的流動(dòng)作為一個(gè)研究對(duì)象，對(duì)全系統(tǒng)的壓力損耗進(jìn)行綜合分析。基本思路：是在系統(tǒng)中某部位（如井底）設(shè)置解節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)各部分的壓力損失相互關(guān)聯(lián)起來，對(duì)每一部分的壓力損失進(jìn)行定量評(píng)估，對(duì)影響流入和流出解節(jié)點(diǎn)能量的各種因素進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)和優(yōu)選，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的優(yōu)化生產(chǎn)，發(fā)揮井的最大潛能。基本出發(fā)點(diǎn)：（1）系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的壓力是唯一的；（2）在穩(wěn)定的生產(chǎn)條件下，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)流入和流出流體的質(zhì)量守恒。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析IPR和TPR兩條曲第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.節(jié)點(diǎn)的設(shè)置1）節(jié)點(diǎn)：生產(chǎn)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)（Nodal）是一位置的概念。為了進(jìn)行系統(tǒng)分析，必須在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)劃分為若干相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系的部分。如圖6-2所示。2）節(jié)點(diǎn)分類：分為普通節(jié)點(diǎn)和函數(shù)節(jié)點(diǎn)兩類。（1）普通節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。圖中節(jié)點(diǎn)①、③、⑥、⑦、⑧均屬普通節(jié)點(diǎn)。87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地面氣嘴函數(shù)井口4321安全閥函數(shù)8765限流裝置函數(shù)Pwf流壓Pwfs表面氣層流壓Pr平均井底流壓氣體外銷第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析1.節(jié)點(diǎn)的設(shè)置876541第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（2）函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，要產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降。生產(chǎn)系統(tǒng)中的井底氣嘴、井下安全閥和地面氣嘴等部件處的節(jié)點(diǎn)就是函數(shù)節(jié)點(diǎn)。圖中節(jié)點(diǎn)②、④、⑤均屬函數(shù)節(jié)點(diǎn)。2、解節(jié)點(diǎn)的選擇1）解節(jié)點(diǎn)在運(yùn)用節(jié)點(diǎn)分析方法解決具體問題時(shí)，通常在分析系統(tǒng)中選擇某一節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)一般稱為解節(jié)點(diǎn)。

通過解節(jié)點(diǎn)的選擇，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)被分為兩大部分，即流入部分和流出部分,分別表示始節(jié)點(diǎn)到解節(jié)點(diǎn)和解節(jié)點(diǎn)到末節(jié)點(diǎn)所包括的部分。2）解節(jié)點(diǎn)的選擇解節(jié)點(diǎn)的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無關(guān)。所選解節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)有利于研究和分析在整個(gè)系統(tǒng)中不同因素對(duì)流量的影響。解節(jié)點(diǎn)處既反映了氣井的流入能力，同時(shí)也表明了氣井的流出能力。在這一點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)的兩部分被統(tǒng)一起來，形成一個(gè)整體。

第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析（2）函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析解節(jié)點(diǎn)位置選擇與研究內(nèi)容關(guān)系：（1）解節(jié)點(diǎn)選在井口處

（2）選井底為解節(jié)點(diǎn)

87654123910節(jié)點(diǎn)位置備注分離器地面氣嘴函數(shù)井口4321安全閥函數(shù)8765限流裝置函數(shù)Pwf流壓Pwfs表面氣層流壓Pr平均井底流壓氣體外銷有利于分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響

有利于分析氣層供氣能力和井筒舉升能力（3）選系統(tǒng)終端為解節(jié)點(diǎn)有利于分析變化對(duì)整個(gè)井網(wǎng)對(duì)各井生產(chǎn)的影響

（4）油嘴或完井段為解節(jié)點(diǎn)

有利于分析氣層供氣能力和井筒舉升能力第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析解節(jié)點(diǎn)位置選擇與研究內(nèi)容關(guān)系：第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3、流入和流出動(dòng)態(tài)特性氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析就是將流入和流出動(dòng)態(tài)特性綜合在一起進(jìn)行系統(tǒng)分析的一種方法。在進(jìn)行氣井節(jié)點(diǎn)分析時(shí)，通常將節(jié)點(diǎn)壓力和流量作成圖，觀察節(jié)點(diǎn)壓力隨流量和系統(tǒng)參數(shù)的變化，分析壓力損失的大小。TPRIPR節(jié)點(diǎn)處壓力產(chǎn)氣量地層與油管流動(dòng)的協(xié)調(diào)氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析時(shí)，應(yīng)首先完成Inflow和Outflow曲線的擬合計(jì)算，求得氣井在當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)下真實(shí)的Inflow和Outflow能力；而后將Inflow與Outflow曲線綜合到一個(gè)圖解上，如圖所示；再分析比較流入和流出特征，便可求得氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析3、流入和流出動(dòng)態(tài)特性TPRI第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析4、協(xié)調(diào)點(diǎn)解節(jié)點(diǎn)處的壓力與產(chǎn)量的關(guān)系必須同時(shí)滿足流入和流出兩條動(dòng)態(tài)曲線關(guān)系。如前所述，解節(jié)點(diǎn)處的壓力和產(chǎn)量都是唯一的，故只有兩條曲線的交點(diǎn)才能滿足上述條件。因此，我們把該交點(diǎn)稱為協(xié)調(diào)點(diǎn)。

協(xié)調(diào)點(diǎn)只反映氣井在某一條件下的生產(chǎn)狀態(tài)，并不是氣井的最佳生產(chǎn)狀態(tài)。氣井節(jié)點(diǎn)分析過程就是協(xié)調(diào)Inflow與Outflow的流動(dòng)狀態(tài)，使之達(dá)到最佳協(xié)調(diào)點(diǎn)的過程。5、敏感性優(yōu)化分析

目的：找出氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的合理參數(shù)，確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)的過程。方法：通過改變系統(tǒng)參數(shù)，分析這些系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)流動(dòng)特性的影響，從而確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析4、協(xié)調(diào)點(diǎn)第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途1.對(duì)已開鉆的新井，根據(jù)預(yù)測的流入動(dòng)態(tài)曲線，選擇完井方式及有關(guān)參數(shù)，確定油管尺寸，合理的生產(chǎn)壓差；2.對(duì)已投產(chǎn)的生產(chǎn)井，能迅速找出限制氣井的不合理因素，提出有針對(duì)性的改造及調(diào)整措施，使之達(dá)到合理的利用自身能力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；3.優(yōu)選氣井在一定生產(chǎn)狀態(tài)下的最佳控制產(chǎn)量；4.確定氣井停噴時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析氣井的停噴原因；5.確定排水采氣時(shí)機(jī)，優(yōu)選排水采氣方式；5.對(duì)各種產(chǎn)量下的開采方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析尋求最佳方案和最大經(jīng)濟(jì)效益；6.選用某一方法（如產(chǎn)量遞減曲線分析方法），預(yù)測未來氣井的產(chǎn)量隨時(shí)間的變化；7.可以使生產(chǎn)人員很快找出提高氣井產(chǎn)量的途徑；綜上所述：對(duì)于新井，使用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法可以優(yōu)化完井參數(shù)和優(yōu)選油管尺寸，這是完井工程最關(guān)注的問題。對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的油氣井，使用節(jié)點(diǎn)分析有助于科學(xué)地管理好生產(chǎn)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途綜上第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析五、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟1.根據(jù)研究目的確定系統(tǒng)具體對(duì)象及節(jié)點(diǎn)位置；2.建立系統(tǒng)各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型，并輸入描述該系統(tǒng)的屬性參數(shù)以及系統(tǒng)始端和終端的邊界壓力；3.改變流量：從系統(tǒng)的始端（平均地層壓力）至節(jié)點(diǎn)沿流動(dòng)方向，按節(jié)點(diǎn)下游各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)壓力，繪制節(jié)點(diǎn)流入動(dòng)態(tài)曲線；4.改變流量，從系統(tǒng)終端（如分離器、井口）至節(jié)點(diǎn)逆流動(dòng)方向，按節(jié)點(diǎn)上游各流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)壓力，繪制節(jié)點(diǎn)流出動(dòng)態(tài)曲線；5.求解該系統(tǒng)產(chǎn)量，即節(jié)點(diǎn)流入、流出動(dòng)態(tài)曲線交點(diǎn)的流量值；6.將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)比較，把井的動(dòng)態(tài)問題與預(yù)測參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，以改進(jìn)模型的正確性，然后就可對(duì)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或重新設(shè)計(jì)。第一節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析五、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟1.根第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析一、普通節(jié)點(diǎn)分析普通節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。例題6-1

已知某氣井的參數(shù)：井中部深度H＝3000m，井筒平均溫度＝342K，油管尺寸為2?“（內(nèi)徑62mm，外徑73mm），天然氣相對(duì)密度γg＝0.6，地層壓力＝30MPa，井口壓力ptf＝6.0MPa。氣井產(chǎn)能方程為：試取不同節(jié)點(diǎn)為解節(jié)點(diǎn)對(duì)該井進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析？解題1.取地層為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析（1）該井是由地層和井筒組成的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，沒有地面集輸氣管線，因此在計(jì)算總壓力損失時(shí)不應(yīng)包括地面管線部分；（2）取地層外邊界為解節(jié)點(diǎn)。流入部分：地層外邊界，壓力為恒定值，等于地層壓力；流出部分包括：從地層外邊界到井口；第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析一、普通節(jié)點(diǎn)分析氣井產(chǎn)能方程為：試第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（3）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。這時(shí)流入節(jié)點(diǎn)壓力不隨產(chǎn)量變化，恒等于地層壓力，見表6-1中的第二欄；（4）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。流出節(jié)點(diǎn)壓力是井口壓力、井筒壓力損失和地層壓力損失的總和。流出動(dòng)態(tài)曲線按如下方法計(jì)算：

節(jié)點(diǎn)流入壓力：

=常數(shù)

節(jié)點(diǎn)流出壓力：1）假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量完成下列計(jì)算；

2）由井口壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井底壓力；

3）根據(jù)井底壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算地層壓力，該壓力就是流出節(jié)點(diǎn)壓力；

4）將計(jì)算結(jié)果列于表6-1中的第三欄。（5）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-4所示；（6）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為30MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（3）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。這時(shí)流入節(jié)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.取井底為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析作用：分析氣層供氣能力和井筒的舉升能力，以便優(yōu)選油管尺寸和控制井口壓力。（1）取井底為解節(jié)點(diǎn)。則流入部分包括從地層外邊界到井底；流出部分包括從井底到井口；節(jié)點(diǎn)流入壓力—IPR方程：

節(jié)點(diǎn)流出壓力：（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算井底壓力，該壓力就是流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-2中的第二欄；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量，由井口壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井底壓力，該壓力就是流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-2中的第三欄；（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-5所示；（5）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為7.89MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.取井底為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析3.取井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析作用：分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響（地面管線長度、管徑及分離器壓力等）。（1）取井口為解節(jié)點(diǎn)。則流入部分包括從地層外邊界到井口；流出部分為井口，壓力為恒定值，等于井口壓力；節(jié)點(diǎn)流入壓力：

節(jié)點(diǎn)流出壓力：

（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。流入節(jié)點(diǎn)壓力是地層壓力減去地層壓力損失和井筒壓力損失。流入動(dòng)態(tài)曲線按如下方法計(jì)算：即假設(shè)一系列產(chǎn)量，對(duì)每一產(chǎn)量完成下列計(jì)算；

1）根據(jù)地層壓力和氣井產(chǎn)能方程，計(jì)算井底壓力；

2）由井底壓力和單相氣體垂直管流計(jì)算方法，計(jì)算井口壓力，該壓力就是流入節(jié)點(diǎn)壓力；3）將計(jì)算結(jié)果列于表6-3中的第二欄。

（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。流出節(jié)點(diǎn)壓力不隨產(chǎn)量變化，恒等于井口壓力，見表6-3中的第三欄；第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析3.取井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖6-6所示；（5）求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為6MPa，產(chǎn)量為9.32×104m3/d。所以，該井在井口壓力等于6.0MPa下的產(chǎn)量為9.32×104m3/d。結(jié)論：在不同解節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析所獲得的產(chǎn)量相同，均為9.32×104m3/d。說明產(chǎn)量與解節(jié)點(diǎn)的位置無關(guān)。但是解節(jié)點(diǎn)的位置不同，節(jié)點(diǎn)的壓力不同，流入和流出動(dòng)態(tài)曲線的形狀不一樣。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線。如圖第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析二、氣井敏感參數(shù)分析影響氣井產(chǎn)能的因素：油管尺寸、表皮系數(shù)、射孔密度、井口壓力、地層壓力等。采用敏感參數(shù)分析方法可以分析它們對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。敏感參數(shù)分析是以節(jié)點(diǎn)分析為基礎(chǔ)的。1.井口壓力對(duì)氣井產(chǎn)能的影響：井口壓力對(duì)氣井產(chǎn)能影響見教材圖表。由此可見，降低井口壓力，可以提高氣井產(chǎn)量。當(dāng)井口壓力高于6MPa時(shí)，井口需用針形閥節(jié)流調(diào)壓。當(dāng)井口壓力低于6MPa，則需采用壓縮機(jī)將井口壓力增壓至6MPa。101520流入動(dòng)態(tài)井口壓力=6MPa產(chǎn)量，104m3/d03691215051015202530井口壓力，MPa5第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析二、氣井敏感參數(shù)分析1.井第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)能的影響油管作用：①靠近井底處下有封隔器，可保護(hù)套管不受油管內(nèi)流體的高壓作用。②可保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用。③如果油管尺寸合理，可使井內(nèi)不會(huì)滯留烴類液體和水。④油管尺寸必須很大，使氣井能通過最大的氣量。

注意：根據(jù)不同油管中氣流的壓力損失大小，選擇不扼制產(chǎn)量的合理尺寸。當(dāng)氣井產(chǎn)液量增大成為控制產(chǎn)量的重要因素時(shí)，應(yīng)考慮利用攜液理論優(yōu)選小油管尺寸。第二節(jié)普通節(jié)點(diǎn)分析2.油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)能的影響（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和產(chǎn)能方程計(jì)算井底壓力，即流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-5中第二欄；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。對(duì)分析的油管尺寸，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，計(jì)算井底壓力，即流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-5中第三至第八欄.產(chǎn)量(/d)流入節(jié)點(diǎn)壓力(MPa)不同油管尺寸下的流出節(jié)點(diǎn)壓力，(MPa)1?”2?”3?”0307.327.327.327.327.327.320.7929.277.827.377.347.337.327.321.7828.29.487.537.397.357.337.322.7726.9411.87.817.487.387.347.333.7625.4414.468.197.617.427.367.344.7523.6717.298.667.787.487.387.355.7421.5720.239.197.977.557.47.366.7319.0123.259.788.197.637.437.377.7315.826.3410.428.447.727.477.398.7211.3629.5111.18.727.837.517.419.710.132.7511.829.017.947.557.42

（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；產(chǎn)量(/d)流入節(jié)點(diǎn)壓力不同油管尺（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-8所示；（5）求出流入和不同油管尺寸下流出動(dòng)態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點(diǎn)，見表6-6；（6）將油管尺寸和產(chǎn)量數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖6-9。（4）繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖6-8所示；

結(jié)論分析：由此可以看出，當(dāng)油管直徑從1”增到2”時(shí)，其產(chǎn)量增加幅度很大；當(dāng)管徑增到2?”時(shí)，產(chǎn)量有一定的增加，但幅度減??；管徑再增加產(chǎn)量增加非常小。從總的趨勢來看，該井摩阻造成的壓降較小。對(duì)于1?”以上的油管，其摩阻造成的壓降可以忽略不計(jì)。油管尺寸的選擇只需考慮滿足井下作業(yè)的要求和氣井積液條件。如果條件允許，應(yīng)該首先在不同油管尺寸下進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測，從經(jīng)濟(jì)上對(duì)預(yù)測的產(chǎn)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以決定哪種油管尺寸能使投資回收最快。結(jié)論分析：由此可以看出，當(dāng)油管直徑從1”增到2”時(shí)，3.井壁污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響（1）將解節(jié)點(diǎn)取在井底處；（2）計(jì)算流入動(dòng)態(tài)曲線。對(duì)分析的表皮系數(shù)，假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)地層壓力和Jones理論產(chǎn)能方程計(jì)算井底壓力，即流入節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-7；（3）計(jì)算流出動(dòng)態(tài)曲線。假設(shè)一系列產(chǎn)量，根據(jù)井口壓力和單相氣體垂直管流方法，計(jì)算井底壓力，即流出節(jié)點(diǎn)壓力，見表6-8；序號(hào)表皮系數(shù)-50510產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)產(chǎn)量（/d)壓力(MPa)103003003003025.629.232.3128.631.3728.550.9728.53312.6128.15.1926.85