采油工程采油工程 1 1自喷井流动过程及能量分析v油井流入动态和井筒多相流动规律是油井各种举升方式设计和生产动态分析所需要的共同理论基础。井筒内气液两相流动自喷井的四种流动过程油井流入动态主 要 内 容采油工程采油工程 2 2一、自喷井流动过程油层到井底的流动地层渗流井底到井口的流动井筒多相管流井口到分离器地面水平或倾斜管流油井生产的三个基本流动过程自喷井生产的四个基本流动过程地面水平或倾斜管流 5-10%地层渗流 10-50% 井筒多相管流 30-80%嘴流生产流体通过油嘴的流动 5-30%采油工程采油工程 3 3完整的自喷井生产系统的压力损失示意图回压回压PhPh油藏压力油藏压力PePe井底流压井底流压PwfPwf油藏中的压力损失油藏中的压力损失PePePwfPwf油压油压PtPt井筒中的压力损失井筒中的压力损失PwfPwfPtPt地面出油管线地面出油管线中的压力损失中的压力损失PhPhPsepPsep分离器压力分离器压力PsepPsep嘴损嘴损PtPtPhPh套压套压PcPc采油工程采油工程 4 4v油气水混合物从地层流至计量站分离器总的压力损失为：生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失油井自喷生产的条件油井自喷生产的条件油井自喷生产的条件油井自喷生产的条件 采油工程采油工程 5 5二、油井流入动态油井产量与井底流动压力的关系。v物理意义：反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。v作用：作用：为油藏工程提供检验资料； 为采油工程的下一步工作提供依据； 检查钻井、完井和各项工艺措施等技术水平的优劣。采油工程采油工程 6 6二、油井流入动态v油井流入动态：油井产量与井底流动压力关系的曲线，简称IPR曲线。Inflow Performance Relationship Curve IPR曲线基本形状与油藏驱动类型驱动类型有关。即使在同一驱动方式下，还将取决于油藏压力、油层厚度、渗透率及流体物理性质等。典型的流入动态曲线采油工程采油工程 7 71、单相液体流入动态供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：采油工程采油工程 8 8泄油面积形状与油井的位置系数 对于非圆形封闭泄油面积的油井产量公式，可根据泄油面积和油井位置进行校正。采油工程采油工程 9 91、单相液体流入动态采油(液)指数： 单位生产压差下油井产油(液)量，反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。采油工程采油工程 10101、单相液体流入动态v采油指数J的获得：试井资料：测得35个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的实测IPR曲线，取其斜率的负倒数油藏参数计算v注意事项：对于单相液体流动的直线型对于单相液体流动的直线型IPRIPR曲线，采油指数可曲线，采油指数可定义为定义为产油量与生产压差之比产油量与生产压差之比，也可定义为，也可定义为每增加每增加单位生产压差时，油井产量的增加值单位生产压差时，油井产量的增加值，或，或IPRIPR曲线曲线斜率的负倒数斜率的负倒数。因此，对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时，应该说明相应的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算不同流压下的产量。采油工程采油工程 1111单相液体流入动态小结v单相流动时的IPR曲线为直线；v斜率的负倒数便是采油指数；v纵坐标（压力坐标）上的截距即为油层压力；v反求地层参数；采油工程采油工程 1212单相液体流入动态非达西渗流v条件：当油井产量很高时，在井底附近将出现非达西渗流：如果在单相流动条件出现非达西渗滤，也可利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值。由试井资料绘制的 直线的斜率为D，其截距则为C。 采油工程采油工程 13132、油气两相渗流时的流入动态v1）垂直井油气两相渗流时油井产量公式： 通常结合生产资料来绘制IPR曲线（如Vogel方法）=f(p)采油工程采油工程 14142、油气两相渗流时的流入动态v2）Vogel 方法(1968) ：v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。采油工程采油工程 15152、油气两相渗流时的流入动态Vogel 曲线：可看作是溶解气驱油藏渗流方程通解的近似解 采油工程采油工程 16163）利用Vogel方程绘制IPR曲线 计算 ： 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。 给定不同流压，计算相应的产量： 情况一：已知地层压力和一个工作点： qo(test) , pwf(test) 采油工程采油工程 17173）利用Vogel方程绘制IPR曲线 情况二：油藏压力未知，已知两个工作点 油藏平均压力和 的计算 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线 给定不同流压，计算相应的产量采油工程采油工程 18184）非完善井Vogel方程的修正v油水井的非完善性： 打开性质不完善；如射孔完成 打开程度不完善；如未全部钻穿油层 打开程度和打开性质双重不完善 油层受到损害 酸化、压裂等措施采油工程采油工程 19194）非完善井Vogel方程的修正完善井:非完善井:令：非完善井附加压力降:则：表皮系数采油工程采油工程 20203、prpbpwf时的流入动态v（1）基本公式当油藏压力高于饱和压力，而流动压力低于饱和压力时，油藏中将同时存在单相和两相流动，拟稳态条件下产量的一般计算表达式为:采油工程采油工程 2121 计算方法单相达西渗流Vogel方程组合型IPR方法组合型IPR曲线采油工程采油工程 2222流压等于饱和压力时的产量为： 当 时，由于油藏中全部为单相液体流动。 当 后，油藏中出现两相流动。流入动态公式为：直线段采油指数采油工程采油工程 23234、油气水三相IPR曲线vPetrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法A-油相IPR曲线B-水相IPR曲线 C-油气水三相综合IPR曲线综合IPR曲线的实质:是按含水率取纯油IPR曲线和水IPR曲线的加权平均值。当已知测试点计算曲线，可按产量加权平均；当预测产量或流压，可按流压加权平均。 图1-12 油气水三相IPR 曲线采油工程采油工程 2424三、井筒内气液两相流v相相体系中具有相同化学组成和物理性质的一部分 ，与体系的其它均匀部分有界面隔开v油气是深埋于地下的流体流体矿藏v随压力的降低，溶解气将不断从原油中逸出，因此，井筒中将不可避免地出现气液两相流动气液两相流动。采油工程采油工程 2525（一）井筒气液两相流动的特性采油工程采油工程 2626 纯液流当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在原油中，产液呈单相液流。泡流井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。气体是分散相，液体是连续相。（二）流动型态的变化滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。采油工程采油工程 2727段塞流 当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。（二）流动型态的变化特点：气体呈分散相，液体呈连续相； 一段气一段液交替出现； 气体膨胀能得到较好的利用； 滑脱损失变小； 摩擦损失变大。采油工程采油工程 2828环流 油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。（二）流动型态的变化特点：气液两相都是连续相；气液两相都是连续相； 气体举油作用主要是靠摩擦携带；气体举油作用主要是靠摩擦携带； 摩擦损失变大。摩擦损失变大。采油工程采油工程 2929雾流 气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。（二）流动型态的变化采油工程采油工程 3030流态小结： 油井生产中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。 实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化。纯油流泡流段塞流环流雾流三、井筒内气液两相流采油工程采油工程 3131311、滑脱损失概念因滑脱而产生的附加压力损失滑脱损失的实质：液相的流动断面增大引起混合物密度的增加。单位管长上滑脱损失为：气液两相流流动断面简图三、井筒内气液两相流采油工程采油工程 3232无滑脱无滑脱实际实际由于有滑脱时，气体流速大，液体流速小，为了保持体积流量不变，气气体体过过流流断断面面将将减减小小，而而液液体体的的过过流流断断面面将增加将增加 。由于滑脱存在：采油工程采油工程 3333四、嘴流规律 关系曲线 根据热力学理论，气体流动的临界压力比为：空气流过喷管的临界压力比为：天然气流过喷管的临界压力比为：结论：在临界流动条件下，流量不受嘴后压力变化的影响。采油工程采油工程 3434分析：对于含水井：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：当油嘴直径和气油比一定时，产量和井口油压成线性关系。只有满足油嘴的临界流动，油井生产系统才能稳定生产，即油井产量不随井口回压而变化。