人工舉升理論第5講節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析.ppt

1、人工舉升理論,第6講 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析,吳曉東,節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析,節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析(Nodal System Analysis)簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn)分析，最初用于分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)復(fù)雜的電路或管匯系統(tǒng)，1954年吉爾伯特(Gilbert)提議把該方法用于油井生產(chǎn)系統(tǒng)，后來(lái)布朗(Brown)等對(duì)此進(jìn)行了比較全面、系統(tǒng)的研究，建立了油氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。,節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析是通過(guò)任一選定的節(jié)點(diǎn)把從油氣藏到地面分離器(或用戶)所構(gòu)成的整個(gè)油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，按計(jì)算壓力損失的公式或相關(guān)式分成幾個(gè)部分，它既可以將整個(gè)系統(tǒng)中各部分的壓力損失互相關(guān)聯(lián)起來(lái)，對(duì)每一部分的壓力損失進(jìn)行定量評(píng)估，又可對(duì)影響流入、流出節(jié)點(diǎn)處流量的多種因素(參數(shù))進(jìn)行

2、逐一的分析和優(yōu)選，從而發(fā)揮系統(tǒng)的最大潛能，使油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。,油井生產(chǎn)系統(tǒng),油井生產(chǎn)系統(tǒng)及壓力損失示意圖,任何油井的生產(chǎn)都可以分為三個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程：,從油藏到井底的流動(dòng)油層中的滲流。,從井底到井口的流動(dòng)井筒中的流動(dòng)。,從井口到分離器的流動(dòng)在地面管流中的水平或傾斜管流。,油嘴,普通節(jié)點(diǎn),功能節(jié)點(diǎn),兩段不同流動(dòng)規(guī)律的銜接點(diǎn)屬普通節(jié)點(diǎn)。普通節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓力損失。,自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)中，當(dāng)流體通過(guò)井下節(jié)流器、安全閥、地面油嘴等部件時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓力損失，這些壓力不連續(xù)的節(jié)點(diǎn)稱為功能節(jié)點(diǎn) (壓力函數(shù)節(jié)點(diǎn))。,解節(jié)點(diǎn),應(yīng)用節(jié)點(diǎn)分析方法時(shí)，通常要選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為流

3、入節(jié)點(diǎn)與流出節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分進(jìn)行求解，從而使問(wèn)題獲得解決，所選的這個(gè)使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)稱為求解節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱解節(jié)點(diǎn)或求解點(diǎn))。,在油井生產(chǎn)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)是一個(gè)位置的概念。,節(jié)點(diǎn)分類,自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置,分離器 地面油嘴 井口 安全閥 節(jié)流器 井底 井底油層面 油藏 集氣管網(wǎng) 油罐,油井節(jié)點(diǎn)分析方法用途,確定目前生產(chǎn)條件下油井的動(dòng)態(tài)特性； 優(yōu)選油井在一定生產(chǎn)狀態(tài)下的最佳控制產(chǎn)量； 對(duì)油井進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化分析，能迅速找出油井的限產(chǎn)因素，提出有針對(duì)性的油井改造及調(diào)整措施； 確定油井停噴時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析確定油井的停噴原因； 確定油井轉(zhuǎn)入人工舉升方式生產(chǎn)的最佳時(shí)機(jī)，同時(shí)有助于人工舉升采油方式的優(yōu)選； 找出

4、提高油井產(chǎn)量的途徑。,解題步驟,Step 1,Step 2,Step 4,建立生產(chǎn)井模型；,選擇節(jié)點(diǎn)；,計(jì)算節(jié)點(diǎn)上、下游的供、排液特性；,Step 3,程序應(yīng)用。,Step 5,進(jìn)行動(dòng)態(tài)擬合；,確定生產(chǎn)協(xié)調(diào)點(diǎn)；,Step 6,流入曲線：,流出曲線：,井底（管鞋位于井筒中心射孔段中部）做為求解節(jié)點(diǎn)是最常見(jiàn)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置。計(jì)算這一節(jié)點(diǎn)位置的油井產(chǎn)液量時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，即油層或油井產(chǎn)能部分和油管部分。井口油壓是已知量。,以井底壓力為求解點(diǎn)的分析方法,流入曲線：,流出曲線：,以井底做為求解節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析的基本步驟：,解節(jié)點(diǎn)在井底的解,不同油管直徑對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響(下圖)，油管直徑太小(右上圖

5、)，油管直徑太大(右下圖)。,油管直徑改變的影響,油井受管路限制,油井受供液能力限制,油管優(yōu)選。油氣兩相時(shí)，不同油管直徑對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響（左圖），優(yōu)選油管直徑（右圖）。,油管直徑對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響,優(yōu)選最佳油管直徑,選取井底為解節(jié)點(diǎn)，便于預(yù)測(cè)油藏壓力降低后的未來(lái)油井產(chǎn)量(左圖)及研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施后引起的完善性(或流動(dòng)效率)變化所帶來(lái)的影響(右圖)。,預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量,油井流動(dòng)效率改變的影響,整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)將從井口分成兩部分： 流入部分為油藏到井口的流動(dòng)； 流出部分為從井口到分離器的管流系統(tǒng)。,以井口壓力為求解點(diǎn)的分析方法,流入曲線：,流出曲線：,求解壓力為井口壓力pwh。在假定一組流量后

6、，分別以給定的分離器壓力psep和油藏平均壓力pR為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井口壓力pwh。這樣就可給出以井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流入動(dòng)態(tài)曲線(井筒及油藏的動(dòng)態(tài)曲線)和節(jié)點(diǎn)流出曲線(地面管流動(dòng)態(tài)曲線)，如左圖所示。由兩條曲線的交點(diǎn)就可求出該井在所給條件下的產(chǎn)量及井口壓力。,解節(jié)點(diǎn)在井口的解,不同直徑的油管和出油管線的井口解,解節(jié)點(diǎn)選在井口可用來(lái)研究不同直徑的油管和出油管線對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響(下圖)，便于選擇油管及出油管線的直徑。,以油藏壓力為解點(diǎn)的分析方法,以油藏壓力為解節(jié)點(diǎn)所得的曲線可以用來(lái)研究在給定條件下油藏平均壓力對(duì)油井生產(chǎn)的影響、預(yù)測(cè)不同油藏平均壓力下的油井產(chǎn)量及油井的停噴壓力。,以分離器為起點(diǎn)計(jì)

7、算不同流量下的油藏壓力，并給出油藏壓力與流量關(guān)系曲線(左圖)。計(jì)算時(shí)，先假定一組流量，并以給定的分離器壓力為起點(diǎn)計(jì)算各假定流量下相應(yīng)的井口壓力，然后以求得的井口壓力為起點(diǎn)計(jì)算各對(duì)應(yīng)流量下的井底壓力；最后根據(jù)假定的一組流量及計(jì)算得的井底壓力，利用IPR曲線或相關(guān)式就可求得相應(yīng)的油藏平均壓力pR。,油藏壓力變化影響,把分離器選作計(jì)算節(jié)點(diǎn)，能夠很容易地直接觀察到分離器壓力對(duì)產(chǎn)量的影響。產(chǎn)量的變化受整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，包括油井產(chǎn)能、油管和輸油管線的規(guī)格和長(zhǎng)度。,以分離器壓力為解點(diǎn)的分析方法,以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)計(jì)算不同流量下的分離器壓力，并繪出分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線（如左圖）。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，分離

8、器壓力調(diào)節(jié)為定值，由左圖就可得到選定分離器壓力后的產(chǎn)量。,分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系,對(duì)不同類型的井，以分離器為求解點(diǎn)可做出如左圖的曲線從而可得到分離器壓力對(duì)各類井生產(chǎn)的影響情況。由左圖可以看出，雖然降低分離器壓力可提高油井產(chǎn)量，但各井增產(chǎn)的程度不同，A井增產(chǎn)明顯而D井則增產(chǎn)很少。,分離器壓力對(duì)不同油井產(chǎn)量的影響,函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析： 當(dāng)以功能節(jié)點(diǎn)為解節(jié)點(diǎn)時(shí)，先要以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下解節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力、求得節(jié)點(diǎn)壓差并給出壓差一流量曲線。然后根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備(油嘴、安全閥等)的流量一壓差公式或相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。由兩條壓差一流量曲線的交點(diǎn)便可求得問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。設(shè)備規(guī)格不同，則求解得到的壓差及產(chǎn)量亦不相同，從而可根據(jù)要求選出合適的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。,以油嘴壓力為節(jié)點(diǎn)的分析方法,地面管線和分離器,油管和油藏部分,以地面油嘴為解節(jié)點(diǎn)將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)分為流入、流出兩大部分。 以地面油嘴為解節(jié)點(diǎn)，可以根據(jù)要求選擇合適的油嘴及預(yù)測(cè)不同油嘴下的油井產(chǎn)量。,求出油嘴上、下游壓力與系統(tǒng)產(chǎn)量的關(guān)系曲線(圖1)，并根據(jù)該關(guān)系曲線求出油嘴上、下游壓差與產(chǎn)量的關(guān)系曲