《采油工程》考试改革课堂考核环节试题第一次采油大作业答案要点

第一题

生产初期假设该井可以自喷生产，井筒中的流动可以分为两段。下部分泡点压力以下为纯液流，上端低于泡点压力之后为气液两相流。忽略加速度压力梯度部分。

为了简化计算，大概确定摩阻压力梯度的比例，讲井筒管流分为两部分，纯液流和气液两相流。以第一组数据为例，根据混合液的密度可以得到液柱高600.92m ，气液混合物高度899.08m 。

（1） 纯液柱段摩阻压降和总压降计算： 油藏条件下的原油密度：

o a s g

oi o

R B ρργρ+=

根据油层物理第一章的内容，我们可以得到油藏条件下的溶解气油比

33

25.94/s R m m =

于是可得油藏条件下的原油密度：

3

831.88/oi kg m ρ=

原油析出气体前可忽略压力所引起的密度变化，因此该段原油密度可近似取原始条件下的原油密度。于是该段的平均密度：

3(110%)10%848.7/m oi w kg m ρρρ=-+⨯=

重力压力梯度：

/h m dp dh g

ρ=⨯

原油流速：

()/86400

m o o w w q q B q B =+

雷诺数：

Re m m

m

Dv N ρμ=

其中粘度为油水的体积加权平均值，原油的粘度根据油层物理学中相关公式得到。 根据雷诺数的大小，所给四组生产条件下的流动皆为水力光滑区。故有：

10.3164

f =

摩擦损失梯度：

2

/2m m

f v dp dh f

D ρ=

（2） 气液共存段摩阻压降及总压降计算： 为简化运算，气液共存段不分段，使用Orkiszewski 方法进行计算。该段平均压力为：（9+0.1）/2=4.505MPa ，按照温度梯度计算中点温度值作为该段平均温度。

气，液的就地流量：

00()86400p s o

g p TZ R R q q pT -=

86400o o w w

l q B q B q +=

按照Orkiszewski 方法流型划分原则，分别计算L B （泡流界限），L S （段塞流界限）等等，并分析不同产量下的流型。四种产量下的流型都为泡流，其摩擦损失梯度可以按照液相进行计算。但是液相流速需要计算持气率H g ，泡流持气率计算参见《采油工程原理与设计》。 液相真实流速：

l (1)

l

h p g q v A H =

-

按照相同的方法可得到摩擦阻力系数，从而计算该段的摩擦阻力损失。 根据持气率亦可计算该段平均密度，从而得到气液共存段的重力压力梯度。

（3）根据各段的压力梯度和高度，可分别计算总的重力压差和摩阻压差，从而得到摩阻压

第二题

一、计算地层压力：P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa；选择合适的产量和压力(可自己选择):流压(12.9MPa)—流量(19.8m3/d)。

二、根据题目相应地层和流体参数计算某一油管直径的井筒压力梯度损失。（可利用matlab 编程来实现）

已知参数：油层厚度5m；中深1500m；地层压力系数1.15；原油饱和压力9.0MPa；含水率为10%；生产气油比20m3/t；原油相对密度0.85；天然气相对密度0.7；50℃脱

气原油粘度30mPa.s

处理参数：假设地层温度梯度为每100米3摄氏度，地表温度为20摄氏度，结合地层的厚度就可知地层的温度分布。利用饱和压力将井筒分为不同的两段，根据不同气

液流型计算相应状态下的流体参数。

计算方法：参考助教复印的压力梯度计算方法。

采用两项垂直管流的Orkiszewski方法：用压力增量迭代法计算1）确定起始点压力p1，计算深度增量ΔZ和分段数N：

2）初始计算段的压力降为Δp设，并计算下端压力：

3)计算该段的平均压力和平均温度：

4)计算和下的流体性质参数及流动参数：

（1）原油的API度

（2）溶解气油比：因为γAPI＞30

（3）原油的体积系数

（4）原油密度

（5）油水混合液体的密度

（6）液体的粘度

死油的粘度

活油的粘度

水的粘度：

液体的粘度：

（7）油、天然气的表面张力：

（8）水、天然气的表面张力：

（9）油、水混合物和天然气的表面张力：（10）天然气的粘度：

其中：

（11）天然气的压缩因子

其中

条件计算公式（12）天然气密度

5）判断流态

计算流量：

气体体积流量：

气体质量流量：

液体体积流量：

液体体积流量：

无因次气体流速：

5）计算平均密度与摩擦损失梯度

代入可求出平均密度

根据相对粗糙度和雷诺数查表的摩擦阻力系数f=0.04，可得摩擦梯度：6）计算压降

7）计算误差

8）利用编制的程序计算井筒的压力分布并绘图。

三、计算不同油管直径下井筒压力梯度，选出最优解（对应现有油管尺寸）。

四、M atlab编程产生的计算结果。

表1 不同油管半径下的压力梯度

油管半径压力梯度油管半径压力梯度

0.025 0.0088662 0.043 0.007337

0.026 0.0083937 0.044 0.0073486

0.027 0.0080762 0.045 0.0073608

0.028 0.0079108 0.046 0.007373

0.029 0.0078051 0.047 0.0073855

0.03 0.0077286 0.048 0.0073983

0.031 0.00767 0.049 0.007411

0.032 0.0076229 0.05 0.0074238

0.033 0.0075835 0.051 0.0074366

0.034 0.0075503 0.052 0.0074494

0.035 0.0075204 0.053 0.0074623

0.036 0.0074939 0.054 0.007475

0.037 0.0074688 0.055 0.0074876

0.038 0.0074442 0.056 0.0075001

0.039 0.0074207 0.057 0.0075124

0.04 0.0073964 0.058 0.0075247

0.041 0.0073712 0.059 0.0075367

0.042 0.0073456 0.06 0.0075487

图1 不同油管半径对应的压力梯度

3（即最优油管半径）。图中的最低点对应最小的压力梯度，对应的油管尺寸:21