油氣井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析1 (1)

1、2021-7-121 節(jié)點(diǎn)分析方法節(jié)點(diǎn)分析方法 節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：Solution node任意位置概念任意位置概念 普通節(jié)點(diǎn)：兩個(gè)流動(dòng)過(guò)程的銜接點(diǎn)，如地層供給邊緣、分離普通節(jié)點(diǎn)：兩個(gè)流動(dòng)過(guò)程的銜接點(diǎn)，如地層供給邊緣、分離 器、井口、井底。此類節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。器、井口、井底。此類節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。 函數(shù)節(jié)點(diǎn)：函數(shù)節(jié)點(diǎn)：產(chǎn)生與流量有關(guān)壓降的阻件，如井下和地面油嘴、產(chǎn)生與流量有關(guān)壓降的阻件，如井下和地面油嘴、 井下安全閥、完井段等。具有限流作用的局部裝置。井下安全閥、完井段等。具有限流作用的局部裝置。 節(jié)點(diǎn)作用：節(jié)點(diǎn)作用：在某部位設(shè)置節(jié)點(diǎn)將一復(fù)雜系統(tǒng)隔離為兩個(gè)相對(duì)在某部位設(shè)

2、置節(jié)點(diǎn)將一復(fù)雜系統(tǒng)隔離為兩個(gè)相對(duì) 獨(dú)立的子系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化問(wèn)題的復(fù)雜性。獨(dú)立的子系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化問(wèn)題的復(fù)雜性。 節(jié)點(diǎn)流入部分節(jié)點(diǎn)流入部分 節(jié)點(diǎn)流出部分節(jié)點(diǎn)流出部分 系統(tǒng)系統(tǒng) 起點(diǎn)起點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 系統(tǒng)系統(tǒng) 終點(diǎn)終點(diǎn) 2021-7-122 r P Pwf 節(jié)節(jié) 點(diǎn)點(diǎn) Pwf 方法示例方法示例 干氣井系統(tǒng)：井筒地層干氣井系統(tǒng)：井筒地層 選井底為節(jié)點(diǎn)，邊界條件為和選井底為節(jié)點(diǎn)，邊界條件為和 wh P r P Pwf TPR IPR Qq Pwf 系統(tǒng)分析曲線系統(tǒng)分析曲線(井底節(jié)點(diǎn)井底節(jié)點(diǎn)) 2021-7-123 油氣井穩(wěn)定生產(chǎn)的條件是地層與井筒相協(xié)調(diào)油氣井穩(wěn)定生產(chǎn)的條件是地層與井筒相協(xié)調(diào),即地即地 層供給能力

3、等于油管排出能力。節(jié)點(diǎn)流入層供給能力等于油管排出能力。節(jié)點(diǎn)流入/出兩曲線出兩曲線 的交點(diǎn)為氣井協(xié)調(diào)點(diǎn)的交點(diǎn)為氣井協(xié)調(diào)點(diǎn),即在所給氣井和地層條件下獲即在所給氣井和地層條件下獲 得的產(chǎn)量得的產(chǎn)量 Q 和相應(yīng)的和相應(yīng)的Pwf。 方法實(shí)質(zhì)方法實(shí)質(zhì): 圖解法圖解法(節(jié)點(diǎn)流入節(jié)點(diǎn)流入/出曲線出曲線) 協(xié)調(diào)原理協(xié)調(diào)原理(節(jié)點(diǎn)處質(zhì)量能量守恒節(jié)點(diǎn)處質(zhì)量能量守恒) 2021-7-124 節(jié)點(diǎn)分析一般步驟節(jié)點(diǎn)分析一般步驟 1.確定生產(chǎn)系統(tǒng)的起點(diǎn)確定生產(chǎn)系統(tǒng)的起點(diǎn),終點(diǎn)和各流動(dòng)過(guò)程終點(diǎn)和各流動(dòng)過(guò)程(包括人工包括人工 舉升系統(tǒng)舉升系統(tǒng))并建立并建立(選擇選擇)各流動(dòng)過(guò)程的模型各流動(dòng)過(guò)程的模型 2.選定節(jié)點(diǎn)位置選定節(jié)點(diǎn)位

4、置 節(jié)點(diǎn)位置的選取具有靈活性。原則上盡可能靠近分節(jié)點(diǎn)位置的選取具有靈活性。原則上盡可能靠近分 析的對(duì)象析的對(duì)象 3.計(jì)算繪制節(jié)點(diǎn)流入和流出曲線并求解計(jì)算繪制節(jié)點(diǎn)流入和流出曲線并求解 節(jié)點(diǎn)壓力節(jié)點(diǎn)壓力 Q q 節(jié)點(diǎn)流入節(jié)點(diǎn)流入 節(jié)點(diǎn)流出節(jié)點(diǎn)流出 Pnode= r PP （節(jié)點(diǎn)上游）（節(jié)點(diǎn)上游） Pnode= Psep P (節(jié)點(diǎn)下游節(jié)點(diǎn)下游) 2021-7-125 4. 動(dòng)態(tài)擬合動(dòng)態(tài)擬合 將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試采數(shù)據(jù)對(duì)比擬合，調(diào)整數(shù)將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試采數(shù)據(jù)對(duì)比擬合，調(diào)整數(shù) 學(xué)模型或參數(shù)使之符合生產(chǎn)井的實(shí)際情況。學(xué)模型或參數(shù)使之符合生產(chǎn)井的實(shí)際情況。 5. 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 對(duì)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析對(duì)參數(shù)

5、進(jìn)行敏感性分析 優(yōu)化生產(chǎn)操作參數(shù)等優(yōu)化生產(chǎn)操作參數(shù)等 2021-7-126 兩曲線不相交兩曲線不相交 不能自噴不能自噴 獲得產(chǎn)量獲得產(chǎn)量q需要補(bǔ)充人工能量需要補(bǔ)充人工能量 相交相交 自噴產(chǎn)量過(guò)高自噴產(chǎn)量過(guò)高 可用油嘴調(diào)節(jié)控制產(chǎn)量可用油嘴調(diào)節(jié)控制產(chǎn)量 相交相交 自噴產(chǎn)量過(guò)低自噴產(chǎn)量過(guò)低 補(bǔ)充人工能量使之增產(chǎn)補(bǔ)充人工能量使之增產(chǎn) 兩個(gè)交點(diǎn)兩個(gè)交點(diǎn)（多相流高氣液比）（多相流高氣液比） 左交點(diǎn)不穩(wěn)定過(guò)渡左交點(diǎn)不穩(wěn)定過(guò)渡 右交點(diǎn)穩(wěn)定協(xié)調(diào)點(diǎn)右交點(diǎn)穩(wěn)定協(xié)調(diào)點(diǎn) 流入與流出曲線的關(guān)系流入與流出曲線的關(guān)系 Pwf Pwf Pwf Pwf q Q IPR TPR P P P P 自噴點(diǎn)自噴點(diǎn) 2021-7-127

6、節(jié)點(diǎn)選擇節(jié)點(diǎn)選擇 井底（產(chǎn)層中部）井底（產(chǎn)層中部）突出流入動(dòng)態(tài)突出流入動(dòng)態(tài) 井口井口突出油管或地面管線壓力損失突出油管或地面管線壓力損失 完井段完井段評(píng)價(jià)射孔參數(shù)對(duì)生產(chǎn)的影響評(píng)價(jià)射孔參數(shù)對(duì)生產(chǎn)的影響 分離器分離器 分析氣舉井和多口井分離器壓力的影響分析氣舉井和多口井分離器壓力的影響 其它其它油嘴油嘴、安全閥安全閥、多級(jí)管柱連接點(diǎn)多級(jí)管柱連接點(diǎn) 2021-7-128 系統(tǒng)的解與節(jié)點(diǎn)位置無(wú)關(guān)系統(tǒng)的解與節(jié)點(diǎn)位置無(wú)關(guān) 以井系統(tǒng)下游端點(diǎn)以井系統(tǒng)下游端點(diǎn) 為節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn) 以井系統(tǒng)上游端點(diǎn)以井系統(tǒng)上游端點(diǎn) 為節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn) P P q0 q Psp Psp 逆流向計(jì)算逆流向計(jì)算 sp P r P sp P r P

7、 r P r P q0 q r P Psp 沿流向計(jì)算沿流向計(jì)算 2021-7-129 井底節(jié)點(diǎn)井底節(jié)點(diǎn) 2021-7-1210井底節(jié)點(diǎn)井底節(jié)點(diǎn) 2021-7-1211 函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析 油嘴、井下安全閥、完井段等作為函數(shù)節(jié)點(diǎn)的部件油嘴、井下安全閥、完井段等作為函數(shù)節(jié)點(diǎn)的部件 在局部會(huì)產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降在局部會(huì)產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降P (Q)，這類函數(shù)節(jié)，這類函數(shù)節(jié) 點(diǎn)的系統(tǒng)分析曲線為點(diǎn)的系統(tǒng)分析曲線為PQ。 以油井射孔完井段為例分析射孔密度對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)能的以油井射孔完井段為例分析射孔密度對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)能的 影響。射孔完井段消耗從地層到井底的大部分壓降，主影響。射孔完井段消耗從地層到井底的大部分

8、壓降，主 要是由流體流過(guò)孔眼致密壓實(shí)帶的紊流造成的。要是由流體流過(guò)孔眼致密壓實(shí)帶的紊流造成的。 2021-7-1212 射孔完井流動(dòng)狀態(tài)射孔完井流動(dòng)狀態(tài) 2021-7-1213 油井：油井： 2 22 2 02 001 2 ) 11 ( )/ln( q NL rr BC q NKL rrBC aqaqPPP p cP pp pc wfwfsnode r P 函數(shù)函數(shù) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) P節(jié)點(diǎn)流入（順流向計(jì)算的上游壓力）節(jié)點(diǎn)流入（順流向計(jì)算的上游壓力） psp P節(jié)點(diǎn)流出（逆流向計(jì)算的下游壓力節(jié)點(diǎn)流出（逆流向計(jì)算的下游壓力） 2021-7-1214 函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析步驟函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析步驟 1.作節(jié)點(diǎn)流入曲線作

9、節(jié)點(diǎn)流入曲線(即完井段上游地層無(wú)污染即完井段上游地層無(wú)污染(S=0)理想情理想情 況的況的IPR曲線曲線 pwfs，rw=rd) 2.作節(jié)點(diǎn)流出曲線作節(jié)點(diǎn)流出曲線(完井段下游，從完井段下游，從psp ptf pwf ) pwf= psp+p管線 管線+ p油管 油管 r P P IPR TPR Pwf Pwfs q 理想完善井（理想完善井（S=0）協(xié)調(diào)點(diǎn)）協(xié)調(diào)點(diǎn) Q 2021-7-1215 3.作系統(tǒng)需要的壓差曲線，即節(jié)點(diǎn)流入與流出的壓差作系統(tǒng)需要的壓差曲線，即節(jié)點(diǎn)流入與流出的壓差 P系統(tǒng)需要 系統(tǒng)需要= Pwfs- Pwf 4.作函數(shù)節(jié)點(diǎn)作函數(shù)節(jié)點(diǎn)Pnode曲線曲線(給定射孔條件的完井段給定

10、射孔條件的完井段P曲曲 線線)，如，如N=6、10、15孔孔/米。米。 Q P系統(tǒng)系統(tǒng) P=0 6 P p 10 15 需要壓差需要壓差產(chǎn)量產(chǎn)量 q6q10q15 p完井段完井段 2021-7-1216 53 氣舉原理：氣舉原理：注氣降低注氣降低 舉升流壓梯度舉升流壓梯度 氣舉設(shè)計(jì)目的：氣舉設(shè)計(jì)目的：少注少注 氣多提液氣多提液 2021-7-1217 改變注氣量，注氣改變注氣量，注氣 壓力，注氣深度和壓力，注氣深度和 管徑控制氣舉液量管徑控制氣舉液量 2021-7-1218 氣舉系統(tǒng)組成氣舉系統(tǒng)組成氣舉系統(tǒng)模型氣舉系統(tǒng)模型 Pvt Pwf Psep Pr TPR Pvc qging SIPR

11、DPR 校正流入動(dòng)態(tài)校正流入動(dòng)態(tài) 氣舉閥進(jìn)氣動(dòng)態(tài)氣舉閥進(jìn)氣動(dòng)態(tài) 舉升動(dòng)態(tài)舉升動(dòng)態(tài) SIPR：P1=f1(qL) DPR：P2=f2(qg) TPR：P3=f3(qL,qg) 平衡條件平衡條件 P1=P2=P3 2021-7-1219 氣舉閥特性氣舉閥特性(DPR)(DPR) Pvt 嘴徑嘴徑3 嘴徑嘴徑2 嘴徑嘴徑1 qging qging qging Pvt Pvc3 Pvc2 Pvc1 Pvt 相同注氣點(diǎn)相同注氣點(diǎn) Pvt Pvc d 2021-7-1220 校正流入動(dòng)態(tài)校正流入動(dòng)態(tài) 2021-7-1221 求解基本步驟：求解基本步驟： 1.給定注氣點(diǎn)給定注氣點(diǎn)(工作閥工作閥)深度，并作為

12、節(jié)點(diǎn)深度，并作為節(jié)點(diǎn) 2. 作節(jié)點(diǎn)流入曲線作節(jié)點(diǎn)流入曲線(SIPR，從地層沿井筒向上計(jì)算到節(jié)點(diǎn)，從地層沿井筒向上計(jì)算到節(jié)點(diǎn)) P1=f1(ql)= P地層 地層 P注氣點(diǎn)以下油管 注氣點(diǎn)以下油管 3.改變注氣量改變注氣量qgi(I=1,2,3)，作相應(yīng)節(jié)點(diǎn)流出曲線，作相應(yīng)節(jié)點(diǎn)流出曲線(TPR， 從分離器逆流動(dòng)方向計(jì)算節(jié)點(diǎn)壓力從分離器逆流動(dòng)方向計(jì)算節(jié)點(diǎn)壓力) P3= f1(ql, qg)=Psp+P地面管線 地面管線+ P地面油嘴 地面油嘴+ P注氣點(diǎn)以上油嘴 注氣點(diǎn)以上油嘴 4.求求SIPR與多條與多條TPR曲線的交點(diǎn)，得到曲線的交點(diǎn)，得到LPR和和GPR動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) LPR：注氣量與產(chǎn)液

13、量關(guān)系：注氣量與產(chǎn)液量關(guān)系 GPR：注氣量與注氣壓力關(guān)系：注氣量與注氣壓力關(guān)系 5.作氣舉閥進(jìn)氣動(dòng)態(tài)曲線作氣舉閥進(jìn)氣動(dòng)態(tài)曲線DPR P3=Pvc p氣舉閥 氣舉閥 6.求求DPR與與GPR 曲線的交點(diǎn)，得到注氣平衡點(diǎn)曲線的交點(diǎn)，得到注氣平衡點(diǎn)(注氣量注氣量qging、 注氣壓力注氣壓力pvt) 7.根據(jù)解根據(jù)解qging由由LPR關(guān)系求得相應(yīng)產(chǎn)液量關(guān)系求得相應(yīng)產(chǎn)液量ql r P 2021-7-1222 3 2021-7-1223 DPR1，小孔板，高壓小孔板，高壓 DPR2，大孔板，低壓大孔板，低壓 工作點(diǎn)工作點(diǎn) DPR1穩(wěn)定穩(wěn)定 DPR2不穩(wěn)定不穩(wěn)定 注氣點(diǎn)穩(wěn)定性分析注氣點(diǎn)穩(wěn)定性分析 qgi

14、nj Pvt 2021-7-1224 TPR SIPR LPR GPR 優(yōu)優(yōu) 化化 注氣平衡注氣平衡穩(wěn)定性穩(wěn)定性 工工 作作 點(diǎn)點(diǎn) 優(yōu)化計(jì)算優(yōu)化計(jì)算 DPR 2021-7-1225 氣舉特性曲線氣舉特性曲線LPRLPR QL Qging 合理注氣范圍合理注氣范圍 最大產(chǎn)量最大產(chǎn)量 最佳效率最佳效率 2021-7-1226 電潛泵井節(jié)點(diǎn)分析方法電潛泵井節(jié)點(diǎn)分析方法 Lp Pwf Pout Pin Pout Pin Pwh P泵泵 PwfPr Pwh 氣氣 2021-7-1227 2 電泵特性曲線電泵特性曲線 功率功率 泵效泵效 揚(yáng)程揚(yáng)程 2021-7-1228 泵的有效壓頭泵的有效壓頭(揚(yáng)程，揚(yáng)

15、程，m) HQ 泵軸輸出功率泵軸輸出功率(kw) PzQ 泵效泵效 = Q 式中式中 P - 泵輸出功率泵輸出功率= ，kw Q 泵排量，泵排量，m3/d - 液體密度，液體密度，t/ m3 廠家測(cè)定方法廠家測(cè)定方法：在一定轉(zhuǎn)速下調(diào)節(jié)泵出口閘門(mén)開(kāi)啟：在一定轉(zhuǎn)速下調(diào)節(jié)泵出口閘門(mén)開(kāi)啟 度，在每一開(kāi)啟度下測(cè)定度，在每一開(kāi)啟度下測(cè)定Q、H、Pz和和。泵液為。泵液為 水，水，r rL L=1=1。 Pz P 8873 QH 2021-7-1229 說(shuō)說(shuō) 明明 泵存在一個(gè)較高泵效的范圍泵存在一個(gè)較高泵效的范圍 氣體會(huì)明顯降低氣體會(huì)明顯降低，對(duì)于泵送油、氣、水混合物，其體，對(duì)于泵送油、氣、水混合物，其體 積

16、排量隨壓力變化積排量隨壓力變化 Q=qQ=qsc scVF (m VF (m3 3/d)/d) q qsc sc- -標(biāo)況下的產(chǎn)液量，標(biāo)況下的產(chǎn)液量， (m(m3 3/d)/d) VF-混合物的體積系數(shù)混合物的體積系數(shù) (m(m3 3/m/m3 3) ) F=fw+(1-fw)B0+R -(1-fw)RsBg B0、 、Bg-油、氣體積系數(shù) 油、氣體積系數(shù) fw-含水率含水率 R - -生產(chǎn)油氣比生產(chǎn)油氣比(m(m3 3/m/m3 3) ) Rs-原油溶解油氣比原油溶解油氣比(m(m3 3/m/m3 3) )。 2021-7-1230 選擇泵型選擇泵型 1 1.作作IPRIPR曲線曲線 2.2

17、.根據(jù)井的套管尺寸選擇幾種泵，將其泵效范圍的上、根據(jù)井的套管尺寸選擇幾種泵，將其泵效范圍的上、 下限排量標(biāo)注在下限排量標(biāo)注在IPRIPR曲線上曲線上 3.3.對(duì)于每種泵型的上、下限排量，用兩相流關(guān)系式計(jì)對(duì)于每種泵型的上、下限排量，用兩相流關(guān)系式計(jì) 算所需要的排出壓力算所需要的排出壓力P Pout out和相應(yīng)混合物體積排量 和相應(yīng)混合物體積排量 Q=qQ=qsc scVF VF 4.4.選擇滿足混合物體積排量大于泵效下限排量條件的選擇滿足混合物體積排量大于泵效下限排量條件的 泵型泵型 A B C q Pwf 2021-7-1231 電泵節(jié)點(diǎn)分析步驟電泵節(jié)點(diǎn)分析步驟 1.以下泵深度以下泵深度L

18、LP P為節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn) 2.作泵吸入口動(dòng)態(tài)曲線作泵吸入口動(dòng)態(tài)曲線 P Pin in= = Pr P地層 地層 P完井段 完井段 P泵下方套管 泵下方套管 3.作泵排出動(dòng)態(tài)曲線作泵排出動(dòng)態(tài)曲線 P Pout out=P =Psep sep+ +P地面管線 地面管線+ P泵下方套管 泵下方套管 4.改變標(biāo)況產(chǎn)液量改變標(biāo)況產(chǎn)液量q qsc sc，根據(jù)相應(yīng)泵入口、出口壓力 ，根據(jù)相應(yīng)泵入口、出口壓力 計(jì)算泵的總級(jí)數(shù)及總功率：計(jì)算泵的總級(jí)數(shù)及總功率： 5.作作Stqsc曲線和曲線和Spqsc曲線；曲線； 6.標(biāo)出泵效范圍，確定合適的泵級(jí)數(shù)及其總功率。標(biāo)出泵效范圍，確定合適的泵級(jí)數(shù)及其總功率。 dp VFq

19、H VF g S sc Pout Pin fsc t )( 1 dp VFqH VFqp g S sc scz Pout Pin fsc p )( )( 1 2021-7-1232 P節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn) qsc q0q1q2 P1 P2 泵出口壓力泵出口壓力 Pout 泵入口壓力泵入口壓力 Pin 范圍范圍 級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)St 功率功率Sp 級(jí)數(shù)和功率級(jí)數(shù)和功率 qsc 泵流入和流出曲線泵流入和流出曲線 流入流入/ /出曲線圖解出曲線圖解 2021-7-1233 人工舉升方式選擇人工舉升方式選擇 基本原則基本原則 能夠充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能，滿足開(kāi)發(fā)方案規(guī)定的能夠充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能，滿足開(kāi)發(fā)方案規(guī)定的 配產(chǎn)任務(wù)

20、配產(chǎn)任務(wù) 所選擇的舉升設(shè)備具有較高的工作效率所選擇的舉升設(shè)備具有較高的工作效率 所選擇的采油方式可靠，對(duì)油井的生產(chǎn)狀況具有交所選擇的采油方式可靠，對(duì)油井的生產(chǎn)狀況具有交 強(qiáng)的適應(yīng)性強(qiáng)的適應(yīng)性 立足于減少井下作業(yè)工作量，油井維修與管理方便立足于減少井下作業(yè)工作量，油井維修與管理方便 適合油田野外工作環(huán)境和動(dòng)力供應(yīng)條件適合油田野外工作環(huán)境和動(dòng)力供應(yīng)條件 投資少，效益高投資少，效益高 2021-7-1234 基本步驟基本步驟 1. 按單井產(chǎn)量高低將油井按單井產(chǎn)量高低將油井分類分類，選出代表井選出代表井 2.初選初選幾種機(jī)采方式作為備選方案，準(zhǔn)備所需的基礎(chǔ)幾種機(jī)采方式作為備選方案，準(zhǔn)備所需的基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 3.用計(jì)算機(jī)用計(jì)算機(jī)模擬模擬各種備選采油方式在各代表井的生產(chǎn)各種備選采油方式在各代表井的生產(chǎn) 可能性，即求得各種采油方式在預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)期間內(nèi)各可能性，即求得各種采油方式在預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)期間內(nèi)各 生產(chǎn)階段的最大產(chǎn)油（