采油工程第1章

主要内容

自喷采油：利用天然能量开采。 气举采油
有杆泵采油
无杆泵采油
（人工补充能量）


注水
水力压裂 酸化
（降低阻力）
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 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
• 目的：生产石油、收回投资、获利。
• 与钻井、完井工程、油藏工程和地面集输工 程紧密相关、交叉渗透。 • 特点：综合性、实践性、工艺性强。
本课程：

解决的问题：怎样把地下的原油拿出来。


目的：培养石油工程专业人才。
特点：系统性不强,理论不成熟,内容多,时间紧
研究对象：
1、地层向井筒的流动
2、井底向井口的流动 3、地面管线的流动 4、自喷井的嘴流
则：
q
qo
FE 1 o max
p wf p wf 1 0 .2 0.8 p pr r

2
（1-15）
pwf p r ( p r p wf )FE 式中：
(1-16)
适用范围：0.5FE1.5 图为按上述方程绘制的 无因次IPR曲线，其横坐标

5）井口阻件——地面用于控制油井产量的
油嘴、节流装臵；
6）地面集油管线——水平、倾斜或起伏管
线；
7）计量站油气分离器。
油井系统总压降为： 总压降可分解为以下部分：
第一章 油井基本流动规律
第一节 油井流入动态
一、单相原油流入动态 1、垂直井单相油流 （1）定压边界的稳定流产量公式
Pe=常数
（5）IPR曲线的应用 1. 分析油井的潜能； 通过曲线可得到 J, Pe , qmax 2. 制定油井的工艺方案；
3.
分析措施效果。
（6）高速非线性渗流时, 油井产量与生产压差
2 p p Aq Bq 间的关系为： r wf o o
（1-5）
B
2 B0
式中：
0 B 0 re 3 A ln S 2K 0 h rw 4
对于圆形封闭地层中心一口井的 拟稳态流动其产量 :
Pe C
Pw
(1-1a)
参见: DAKE : Fundamentals of Reservoir Engineering
(3)
非圆边界的产量公式
A—泄流面积； Cx值见P3 图1—2
2、 采油指数及入井动态
q0 cko h ( P e P wf ) re o Bo (ln S) rw
6 66.0
4 82.1
由此可作出IPR曲线.
Pr 和（Q1，Pwf 1）
已知地层压力，只需一个点的生产数据
就可作出 IPR ，否则要 4 至 5 个实测点的生产
数据才能作 IPR 曲线，或已知两个稳定生产
点的数据，可作出IPR曲线。
（Q1，Pwf 1）和（Q2，Pwf 2）
利用 Vogel 方程作 IPR 曲线误差早期 5% ，
采油工程
教材：采油工程
--李颖川等编
Petroleum Production Systems --M J.Economides
主讲: 郭建春、邓燕
学生：石油工程04
联系方法：Dyan01@
绪 论
• 采油工程：为采出地下原油，采用的各项工 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 制和管理生产井和注入井；采取工艺技术措 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。
1、入井动态曲线随井底压力的变化
由式1-3
CK 0 h Jo re 1 0 B 0 (ln S) rw 2
因为:Ko=f(Pwf)
J≠C
Pwf
q= f(Pwf)( Pr－Pwf）
这时IPR曲线为一外凸的曲线q Nhomakorabea2、入井动态曲线随地层压力的变化
随着原油不断采出，Pe,Sg , Ko
在不同的开采时期，地层中含气饱和度不同， 采油
区域的长半轴； (1-9)
L——水平井水平段长度(简称井长）； S——水平井表皮系数； reh——水平井的泄流半径
reh A /
A——水平井控制泄油面积，m2。 式（1-7）中的泄流区域几何参数 （如图1-3右图）要求满足以下条件 L>βh 且L<1.8 reh
二、油气两相渗流的流入动态
2； 式中 K—地层渗透率， m 胶结地层，a= 1.906×107 、b=1.201； 非胶结砾石充填地层，a=1.08×106 、b=0.55
在系统试井时，如果在单相流动条件下 出现非达西渗流，则可用图解法求得（1-5） 中的系数A和B值。改变式（1-5）得：
p r p wf q0 A Bq 0
o
可简化成：qo=Jo ( Pe -Pwf )
或 其中：
(1-2a) (1-2)
qo=Jo ( Pr - Pwf )
CK 0 h （1-3） Jo re 1 0 B 0 (ln S) rw 2
CK 0 h Jo re 3 0 B 0 (ln S) rw 4
（1-3a）
指数不同，IPR曲线不是平行后退。
Pwf
Pwf
q
q
溶解气驱，不同时期IPR曲线不平行 弹性驱IPR曲线平行后退
对于拟稳态流动，油井产量的一般表达式为 （1-10）
3、无因次IPR曲线
无因次坐标系： 横坐标：不同流压下的产量与最大产量比值
纵坐标：流压与地层压力的比值，无因次。
当qo=0 Pwf=Pr Pwf/ Pr =1
(1-13) 对于拟稳态流动，流动效率与表皮系数
可近似表示为：
（1-14）
完善井S=0或 FE=1；
增产措施成功后的超完善井S<0或FE>1； 油层受伤害的不完善的井 S>0或FE<1。
(2) Standing方程
1 应用Vogel方程时，用 qoFE 取代 qo max ; p 取代Pwf max wf
Pwf = Pr- q/J 当 q= 0 时，
Pwf
q
Pwf=Pr
Pr•J
当
q= Pr.J 时， Pwf=0 (1-2b)
由此两点得曲线:
tg=Pr.J/Pr=J
曲线的特征
1. 夹角的正切就是采油指数 , 夹角越大 , 采油指数越大 , 生产能力越强 ; 反之 , 夹角 越小 ,J 越小 , 生产能力越弱。曲线很直观 地反映油井的产能。 2. 当井底压力为 Pe 时 , 生产压差为零 , 油 井产量为零 . 即 : 产量为零的点 , 所对应的 压力即地层压力。 3. 当井底压力为零时 , 生产压差最大 , 所 对应的产量是极限最大产量。
ko kw qL ch JL Pe Pwf ln re rw S Bo o Bw w
采油指数反映了地层参数，反过来说， 地层参数影响采油指数。
（3） 入井动态关系曲线
① 入井动态关系
根据(1-2)式：qo =Jo(Pr-Pwf) 一般，在一定时期内： J=C（单相渗流）， Pr=C
（1-5a）
( p r p wf ) / q 0 与q0呈线性关系，其直线的
斜率为B，截距为A。
3. 水平井单相油流
（1 ）水平井的流动形成
3
（2 ）水平井的采油指数 （1-7）
——油层渗透率各向异性系数， （1-8） Kh、Kv——油层水平、垂向方向的渗透率；
——长度为 L的水平井所形成的椭球形泄流

注水：利用液体携带、补充能量。 水力压裂（hydraulic fracturing）
是用压裂液使地层破裂形成裂缝。并在 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。

酸化（acidizing） 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。
它表示单位生产压差下油井的日产量,
用以衡量油井的生产能力。
如果油井既产油,又产水：
( 1-4a )
产液指数
比采油指数：单位油层厚度上的采油指数。
q JS J / h h ( P r Pwf )
( 1-4b )
(2)影响采油指数的因素
qo=Jo ( Pe -Pwf )
qo cko h Jo Pe Pwf o Bo ln re rw S
例1-1 已知： Pr =14MPa，Pwf=11MPa， Pr Pb q0=30 m3/d。绘制IPR曲线。 解：（1） 求：q0max
（2）预测不同流压下的产量 由
取不同的流压值，可算得不同的产油量。
流压 ( M Pa ) 产油 ( m /d )
3
12 20.7
11 30
10 38.6
8 53.7
4 2 h 2 rw
式中 A—二项式层流系数,Pa/（m3/s）； B—二项式紊流系数，Pa/（m3/s）2 ρ—原油密度，kg/m3； β—紊流速度系数，m-1。
β— 紊流速度系数， m-1 。它表征岩 石孔隙度结构对流体紊流的影响。由于岩石 结构的复杂性，用经验公式估计： b （1-6）
a/ K
qo
( P r P wf ) 1 r e 0 B 0 (ln S) rw 2 ck
o
qo
h ( P e P wf ) 1 r e o B o (ln S) rw 2 ck
o
qo
( P r P wf ) 0 B 0 (ln r e 3 S) rw 4 ck