油气井节点系统分析1

2020/2/21节点分析方法节点：Solutionnode任意位置概念普通节点：两个流动过程的衔接点，如地层供给边缘、分离器、井口、井底。此类节点本身不产生与流量有关的压降。函数节点：产生与流量有关压降的阻件，如井下和地面油嘴、井下安全阀、完井段等。具有限流作用的局部装置。节点作用：在某部位设置节点将一复杂系统隔离为两个相对独立的子系统，以简化问题的复杂性。节点流入部分节点流出部分系统起点节点系统终点2020/2/22rPPwf节点Pwf方法示例干气井系统：井筒＋地层选井底为节点，边界条件为和whPrPPwfTPRIPRQqPwf系统分析曲线(井底节点)2020/2/23油气井稳定生产的条件是地层与井筒相协调,即地层供给能力等于油管排出能力。节点流入/出两曲线的交点为气井协调点,即在所给气井和地层条件下获得的产量Q和相应的Pwf。方法实质:图解法(节点流入/出曲线)协调原理(节点处质量能量守恒)2020/2/24节点分析一般步骤1.确定生产系统的起点,终点和各流动过程(包括人工举升系统)并建立(选择)各流动过程的模型2.选定节点位置节点位置的选取具有灵活性。原则上尽可能靠近分析的对象3.计算绘制节点流入和流出曲线并求解节点压力Qq节点流入节点流出Pnode=－rPP（节点上游）Pnode=Psep＋P(节点下游)2020/2/254.动态拟合将计算结果与实际试采数据对比拟合，调整数学模型或参数使之符合生产井的实际情况。5.实际应用对参数进行敏感性分析优化生产操作参数等2020/2/26两曲线不相交不能自喷获得产量q需要补充人工能量相交自喷产量过高可用油嘴调节控制产量相交自喷产量过低补充人工能量使之增产两个交点（多相流高气液比）左交点不稳定过渡右交点稳定协调点流入与流出曲线的关系PwfPwfPwfPwfqQIPRTPRPPP自喷点2020/2/27节点选择井底（产层中部）－突出流入动态井口－突出油管或地面管线压力损失完井段－评价射孔参数对生产的影响分离器—分析气举井和多口井分离器压力的影响其它－油嘴、安全阀、多级管柱连接点2020/2/28系统的解与节点位置无关以井系统下游端点为节点以井系统上游端点为节点PPq0qPspPsp逆流向计算spPrPspPrPrPrPq0qrPPsp沿流向计算2020/2/29井底节点2020/2/210井底节点2020/2/211函数节点分析油嘴、井下安全阀、完井段等作为函数节点的部件在局部会产生与流量相关的压降ΔP(Q)，这类函数节点的系统分析曲线为ΔP~Q。以油井射孔完井段为例分析射孔密度对系统产能的影响。射孔完井段消耗从地层到井底的大部分压降，主要是由流体流过孔眼致密压实带的紊流造成的。2020/2/212射孔完井流动状态2020/2/213油井：2222020012)11(β)/ln(qNLrrBCqNKLrrBCaqaqPPPpcPpppcwfwfsnoderP函数节点P节点流入（顺流向计算的上游压力）pspP节点流出（逆流向计算的下游压力）2020/2/214函数节点分析步骤1.作节点流入曲线(即完井段上游地层无污染(S=0)理想情况的IPR曲线pwfs，rw=rd)2.作节点流出曲线(完井段下游，从pspptfpwf)pwf=psp+Δp管线+Δp油管rPPIPRTPRPwfPwfsq理想完善井（S=0）协调点Q2020/2/2153.作系统需要的压差曲线，即节点流入与流出的压差ΔP系统需要=Pwfs-Pwf4.作函数节点ΔPnode曲线(给定射孔条件的完井段ΔP曲线)，如N=6、10、15孔/米。QΔP系统ΔP=06ΔPΔp1015需要压差—产量q6q10q15Δp完井段2020/2/21653气举原理：注气降低举升流压梯度气举设计目的：少注气多提液气举井节点分析2020/2/217气举井压力状态改变注气量，注气压力，注气深度和管径控制气举液量2020/2/218气举井模型气举系统组成气举系统模型PvtPwfPsepPrTPRPvcqgingSIPRDPR校正流入动态气举阀进气动态举升动态SIPR：P1=f1(qL)DPR：P2=f2(qg)TPR：P3=f3(qL,qg)平衡条件P1=P2=P32020/2/219气举阀特性(DPR)Pvt嘴径3嘴径2嘴径1qgingPvc一定，不同阀嘴qgingqgingPvtPvc3Pvc2Pvc1阀嘴一定，不同环空压力PvcPvt相同注气点不同阀嘴、PvcPvtPvcd2020/2/220校正流入动态2020/2/221求解基本步骤：1.给定注气点(工作阀)深度，并作为节点2.作节点流入曲线(SIPR，从地层沿井筒向上计算到节点)P1=f1(ql)=－ΔP地层－ΔP注气点以下油管3.改变注气量qgi(I=1,2,3……)，作相应节点流出曲线(TPR，从分离器逆流动方向计算节点压力)P3=f1(ql,qg)=Psp+ΔP地面管线+ΔP地面油嘴+ΔP注气点以上油嘴4.求SIPR与多条TPR曲线的交点，得到LPR和GPR动态数据LPR：注气量与产液量关系GPR：注气量与注气压力关系5.作气举阀进气动态曲线DPRP3=Pvc–Δp气举阀6.求DPR与GPR曲线的交点，得到注气平衡点(注气量qging、注气压力pvt)7.根据解qging由LPR关系求得相应产液量qlrP2020/2/2223气举井节点分析图解2020/2/223DPR1，小孔板，高压DPR2，大孔板，低压工作点DPR1－稳定DPR2－不稳定注气点稳定性分析qginjPvt2020/2/224稳定平衡点优化过程TPRSIPRLPRGPR优化注气平衡稳定性工作点优化计算DPR2020/2/225气举特性曲线LPRQLQging合理注气范围最大产量最佳效率2020/2/226电潜泵井节点分析方法LpPwfPoutPinPoutPinPwhP泵PwfPrPwh气2020/2/2272电泵特性曲线功率泵效扬程2020/2/228泵的有效压头(扬程，m)H~Q泵轴输出功率(kw)Pz~Q泵效η=~Q式中P-泵输出功率=，kwQ–泵排量，m3/dρ-液体密度，t/m3厂家测定方法：在一定转速下调节泵出口闸门开启度，在每一开启度下测定Q、H、Pz和η。泵液为水，rL=1。PzP8873QH2020/2/229说明泵存在一个较高泵效的范围气体会明显降低η，对于泵送油、气、水混合物，其体积排量随压力变化Q=qscVF(m3/d)qsc---标况下的产液量，(m3/d)VF----混合物的体积系数(m3/m3)F=fw+(1-fw)B0+[Rρ-(1-fw)Rs]BgB0、Bg----油、气体积系数fw----含水率Rρ---生产油气比(m3/m3)Rs----原油溶解油气比(m3/m3)。2020/2/230选择泵型1.作IPR曲线2.根据井的套管尺寸选择几种泵，将其泵效范围的上、下限排量标注在IPR曲线上3.对于每种泵型的上、下限排量，用两相流关系式计算所需要的排出压力Pout和相应混合物体积排量Q=qscVF4.选择满足混合物体积排量大于泵效下限排量条件的泵型ABCqPwf2020/2/231电泵节点分析步骤1.以下泵深度LP为节点2.作泵吸入口动态曲线Pin=Pr－ΔP地层－ΔP完井段－ΔP泵下方套管3.作泵排出动态曲线Pout=Psep+ΔP地面管线+ΔP泵下方套管4.改变标况产液量qsc，根据相应泵入口、出口压力计算泵的总级数及总功率：5.作St~qsc曲线和Sp~qsc曲线；6.标出泵效范围，确定合适的泵级数及其总功率。dpVFqHVFgSscPoutPinfsct)(1dpVFqHVFqpgSscsczPoutPinfscp)()(12020/2/232P节点qscq0q1q2P1P2泵出口压力Pout泵入口压力Pin范围级数St功率Sp级数和功率qsc泵流入和流出曲线流入/出曲线图解2020/2/233人工举升方式选择基本原则能够充分发挥油井的产能，满足开发方案规定的配产任务所选择的举升设备具有较高的工作效率所选择的采油方式可靠，对油井的生产状况具有交强的适应性立足于减少井下作业工作量，油井维修与管理方便适合油田野外工作环境和动力供应条件投资少，效益高2020/2/234基本步骤1.按单井产量高低将油井分类，选出代表井2.初选几种机采方式作为备选方案，准备所需的基础数据3.用计算机模拟各种备选采油方式在各代表井的生产可能性，即求得各种采油方式在预测开发期间内各生产阶段的最大产油（液）量。如果最大产量大于开发配产，则该采油方式是可行的，否则不可行4.对各种可行的采油方式进行经济分析对比，求出各种采油方式的相对经济效果5.与其他影响采油方式适应性的非量化因素一起进行综合综合分析2020/2/235对比项目条　件气　举电潜泵水力活塞泵喷射泵有杆泵排量m3/d正常最大30－31807950（环空）1272080-905874430-600124548047701－100500泵深，m正常最大3000365830045723000-366054863000335430004421井下情况小井眼及多层斜井适宜小井眼最适宜不宜小斜度适宜很适宜适宜多层不宜适宜多层适宜小斜度可用地面环境海上及市区环境恶劣很适宜很适宜适宜很适宜很适宜不适宜常用人工举升方式的适应性及目前达到的水平30002020/2/236各种人工举升方式示意PwfQL自喷气举有杆泵（井底流压）水力泵电潜泵