采油——油井流入动态

7
井口阻件——地面用于控制油井产量 5）井口阻件 地面用于控制油井产量 油嘴、节流装置； 油嘴、节流装置； 地面集油管线——水平、倾斜或起伏 水平、 6）地面集油管线 水平 管线； 管线； 计量站油气分离器。 7）计量站油气分离器。 油井生产系统总压降为： 油井生产系统总压降为：
总压降可分解为以下部分： 总压降可分解为以下部分：
在系统试井中如 何使用这个公式 绘制IPR曲线？
β B o2 ρ B = 2 2 4 π h rw
24
2．油气两相渗流时的流入动态 (1)垂直井油气两相渗流时的流入动态
对于平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公 式为：
2 π rk o h dp qo = o B o dr
2πkh Pe K ro qo = ∫Pwf o Bo dp re ln rw
22
单相流动IPR曲 单相流动IPR曲 IPR 线
p
wf
= p
r
q0 J0
23
当油井产量很高时， 当油井产量很高时，井底附近 将出现非达西渗流， 将出现非达西渗流，油井产量 和生产压差之间的关系为： 和生产压差之间的关系为：
Pr Pwf = Aq + Bq 2
3 o Bo (ln x + S ) 4 A= 2πko ha
6
生产系统：
多孔介质； 1）油层——多孔介质； 油层 多孔介质 2）完井——井眼结构发生改变的近井地带 完井 井眼结构发生改变的近井地带 (钻井、固井、完井和增产措施作业所致)； 钻井、固井、完井和增产措施作业所致) 3）举升管柱 举升管柱——垂直、倾斜或弯曲油管、套 垂直、 垂直 倾斜或弯曲油管、 管或油、 套管环形空间（ 管或油 、 套管环形空间 （ 井下油嘴和井下 安全阀） 安全阀）； 人工举升装置——用于补充人工能量的深 4）人工举升装置 用于补充人工能量的深 井泵或气举阀等； 井泵或气举阀等；
3
主要内容：
自喷采油：利用地层天然能量开采。 自喷采油：利用地层天然能量开采。 气举采油 有杆泵采油 无杆泵采油 注水 水力压裂 酸化
（人工补充能量）
（降低阻力）
4
连续气举 气 举 人工举升 (机械采油) 泵 利用电缆传递电能 举 利用液体传递能量 电动潜油螺杆泵 水力活塞泵 射流泵 涡轮泵
增产措施后的超完善井，
s=0
下面介绍非完善井Vogel方程的修正 下面介绍非完善井Vogel方程的修正 Vogel
①Standing方法
′ ′ Pwf Pwf q o = q o max ( FE =1) 1 0 .2 0 . 8 P Pr R
2
Fra Baidu bibliotek
方程中的流动压力pwf 将Vogel 方程中的流动压力pwf 用理想完善井得流压p′wf代替。 p′wf代替 用理想完善井得流压p′wf代替。
表皮系数S 表皮系数
不同的S对 应的含义？
完善井和非完善井周围压力分布和表皮系数 返回
21
采油指数可定义为: 单位生产压差下的油井产油量； 产油量与生产压差之比； 每增加单位生产压差时，油井产量的增 加值； IPR曲线斜率的负倒数。
qo J= ( Pr Pwf )
采油指数定义：单 位压差下的产油量
油井基本假设
返回
13
稳态、拟稳定和非稳态流动
一般来讲，原油从地层流到井底，所 经历的流动状态可以分为非稳态流动、拟 稳态流动和稳态流动三种。
非稳态流动
只适合于油藏中产生某个 扰动后的较短时间， 压力波未抵达边界或无限大地 层。
14
拟稳态流动
扰动已达到供给边界 ，此时压力仍继续变化 （如平均油藏压力继续下降）， 但相当长时间后各处压力随时间 的变化率近似达到一致
15
稳态流动
在定压边界内的生产井经过长时间后， 可近似认为从中心井筒到边界的压力不 发生明显变化
16
典型的流入动态曲线(IPR曲线) 典型的流入动态曲线(IPR曲线) (IPR曲线
17
1．单相液体的流入动态 基本假设
圆形定压边界油藏（稳定流）的产量公式为 定压边界、稳定 流、均质、圆形、 等厚的水平单层 油藏
FE =
p p psk pr p′ wf = r wf pr pwf pr pwf
′ Psk = Pwf Pwf
Psk 为“正”称“正”表皮，油井不完善； Psk 为“负”称“负”表皮，油井超完善。
表皮系数
34
S 称为表皮系数或井壁阻力系数
完善井,
s<0 油层受污染的或不完善井， s > 0
可以较精确地绘制 IPR曲线，但是步骤 十分繁琐，因此寻求 一种简单实用的近似 方法绘制溶解气驱条 件的IPR曲线。
25
1)Vogel 方法 ①假设条件：
a.圆形封闭油藏，油井位于中心； b.均质油层，含水饱和度恒定； c.忽略重力影响； d.忽略岩石和水的压缩性； e.油、气组成及平衡不变； f.油、气两相的压力相同； g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱 气原油流量相同。
q o max( FE =1) = qo ′ Pwf 1 0 .2 0.8 P Pr r ′ Pwf
2
b.预测不同流压下的产量
′ ′ Pwf Pwf qo = qo max ( FE =1) 1 0.2 0.8 P Pr r
c.根据计算结果绘制IPR曲线
2
5
间歇气举 常规有杆泵 利用抽油杆传递能量 地面驱动螺杆泵 电动潜油离心泵
注水：利用液体携带、补充能量。 注水：利用液体携带、补充能量。 水力压裂（hydraulic fracturing） 水力压裂（ fracturing） 是利用压裂液使地层破裂形成裂缝。 是利用压裂液使地层破裂形成裂缝。并 在缝内填以支撑剂。 在缝内填以支撑剂。填砂裂缝的高渗透能力 起到油井增产的作用。 起到油井增产的作用。 酸化（acidizing） 酸化（acidizing） 是向油井挤入专门配制的酸液， 是向油井挤入专门配制的酸液，依靠其 化学溶蚀作用以解除油层污染和提高近井地 带油层渗透率。 带油层渗透率。 压裂酸化（简称酸压，用于碳酸盐层） 压裂酸化（简称酸压，用于碳酸盐层） 基质酸化（用于碳酸盐和砂岩地层） 基质酸化（用于碳酸盐和砂岩地层）
第二章 油井流入动态与井筒多 相流动计算
绪 论
采油工程：为采出地下原油，采用的各项工 采油工程：为采出地下原油， 程技术措施的总称。处于中心地位。 程技术措施的总称。处于中心地位。 任务：根据油田开发要求，科学地设计、控 任务：根据油田开发要求，科学地设计、 制和管理生产井和注入井； 制和管理生产井和注入井；采取工艺技术措 以提高油井产量和原油采收率、 施，以提高油井产量和原油采收率、合理开 发油藏。维持油井的高产稳产。 发油藏。维持油井的高产稳产。 目的：生产石油、收回投资、获利。 目的：生产石油、收回投资、获利。 与钻井、完井工程、油藏工程和储运工程紧 与钻井、完井工程、 密相关、交叉渗透。 密相关、交叉渗透。 特点：综合性、实践性、工艺性强。 特点：综合性、实践性、工艺性强。
曲线时， 用 Standing 方法计算 FE≠1 时的 IPR 曲线时， 不应超过 Standing 提供的无因次曲线的应用 范围， 范围，即 FE=0.5~1.5。超过曲线范围之后，既 。超过曲线范围之后， 无法查曲线，也不能应用Standing 方法计算。 方法计算。 无法查曲线，也不能应用 为此 Harrison 提供了 1≤FE≤2.5 范围内无因次 IPR 曲线，扩大了 Standing 曲线的应用范围。 曲线， 曲线的应用范围。 可用于计算高流动效率井的 IPR 曲线和预测低 流压下的产量。 流压下的产量。
30
（2）预测不同流压下的产量
（3）绘制IPR曲线
31
2)费特柯维奇（Fetkovich） 2)费特柯维奇（Fetkovich）方法 费特柯维奇
对溶解气驱油藏
压力平方表示了高速非达西效应，而指数 n 表 压力平方表示了高速非达西效应， 示了两相流效应（单相油流时n=1.0 n=1.0）。 示了两相流效应（单相油流时n=1.0）。 同样，只要有两次稳定测试数据和 pr 值，就可 以获得n和C值，绘制出相应的IPR曲线。
p
' wf
= pr ( pr pwf ) FE
36
Standing方法 ①Standing方法
无因次IPR Standing 无因次IPR 曲线
Standing方法计算不完善井IPR曲线的步骤：
a.根据已知Pr和Pwf计算在FE=1时最大产量
′ Pwf = Pr ( Pr Pwf ) FE
2
b.给定不同流压，用下式计算相应的产量：
Pwf Pwf qo = qo max 1 0.2 0.8 P Pr r
2
c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。
29
计算实例
已知某油井 B 平均地层压力为 平均地层压力为14Mpa，井 ， 底流压为 11MPa 时产油量为 30m /d。 。 试用 Vogel 方法绘制该井的 IPR 曲线。 曲线。 解（1）计算qomax
39
②Harrison方法 Harrison方法
Harrrison 无因次 IPR 曲线
40
(2)斜井和水平井的IPR曲线
Cheng对溶解气驱油藏中斜井和水平井进行了数值模拟， 并用回归的方法得到了类似Vogel方程的不同井斜角井 的IPR回归方程：
q0 q0 max
pwf pwf = A B p C p r r
a
非圆形封闭地层的产量公式把上面的公式进行校正:
re A = Cx rw rw
19
表皮系数S
表皮系数 S 的概念： 是把实际的污染设想成围绕井筒的无限薄的表皮， 它对井生产导致一个附加压降Psk。 初始渗透率为 ki，污染区的 渗透率为 kd， 污染带半径为 rd。
20
ki rd s = ( 1) ln( ) kd rw
本课程：
解决的问题：怎样把地下的原油采出地面来。 解决的问题：怎样把地下的原油采出地面来。 目的：培养面向石油工业的人才。 目的：培养面向石油工业的人才。 特点：系统性不强,基本理论多,内容多,时间紧 特点：系统性不强,基本理论多,内容多, 研究对象： 研究对象：地层向井筒的流动 井底向井口的流动 地面管线的流动
26
Vogel曲线
溶解气驱油藏无因次IPR曲线
27
②Vogel方程
qo qo max Pwf = 1 0 .2 0.8 P Pr r Pwf
2
③利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤
28
a.计算 q o max
qo max = [1 0.2
qo (test ) Pwf (test ) Pr Pwf (test ) 0.8 P ] r
qo =
2πk o h( Pr Pwf ) re 1 o Bo ln + s r 2 w
a
每一个参数的含 义和单位
18
1．单相液体的流入动态
圆形封闭地层边界（拟稳定流） 的产量公式为：
封闭边界、拟稳 定流、均质、圆 形、等厚的水平 单层油藏
qo =
2π k o h ( Pr Pwf ) re 3 o Bo ln + s r 4 w
32
3)不完善井Vogel方程的修正
油水井的不完善性：
射孔完成--打开性质不完善； 未全部钻穿油层--打开程度不完善； 打开程度和打开性质双重不完善； 在钻井或修井过程中油层受到伤害或进行酸化、压裂 等措施，从而改变油井的完善性。
33
油井的流动效率：油井的理想生产压差与实际
生产压差之比。
8
9
10
11
一、油井流入动态
油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关 系，它反映了油藏向该井供油的能力。 流入动态曲线(Inflow Performance Relationship Curve )：表示产量与流压关系 的曲线，简称IPR曲线，也称指示曲线(Index Curve )。
12
2
A、B、C为取决于井斜角的系数。
Bendakhlia等用三维三相黑油模拟器研究了多种情况 下溶解气驱油藏中水平井的流入动态关系。得到了不 同条件下IPR曲线。 曲线表明：早期的IPR曲线近似于直线,随着采收率增 加,曲度增加,接近衰竭时曲度稍有减小。 Bendakhlia建议用公式来拟合IPR曲线图版，发现吻合 很好。