采油工程考試改革課堂考核環(huán)節(jié)試題第一次采油大作業(yè)答案要點(diǎn)

1、第一題生產(chǎn)初期假設(shè)該井可以自噴生產(chǎn)，井筒中的流動(dòng)可以分為兩段。下部分泡點(diǎn)壓力以下為純液流，上端低于泡點(diǎn)壓力之后為氣液兩相流。忽略加速度壓力梯度部分。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，大概確定摩阻壓力梯度的比例，講井筒管流分為兩部分，純液流和氣液兩相流。以第一組數(shù)據(jù)為例，根據(jù)混合液的密度可以得到液柱高600.92m，氣液混合物高度899.08m。（1） 純液柱段摩阻壓降和總壓降計(jì)算：油藏條件下的原油密度：根據(jù)油層物理第一章的內(nèi)容，我們可以得到油藏條件下的溶解氣油比于是可得油藏條件下的原油密度：原油析出氣體前可忽略壓力所引起的密度變化，因此該段原油密度可近似取原始條件下的原油密度。于是該段的平均密度：重力壓力梯度：原

2、油流速：雷諾數(shù)：其中粘度為油水的體積加權(quán)平均值，原油的粘度根據(jù)油層物理學(xué)中相關(guān)公式得到。根據(jù)雷諾數(shù)的大小，所給四組生產(chǎn)條件下的流動(dòng)皆為水力光滑區(qū)。故有：摩擦損失梯度：（2） 氣液共存段摩阻壓降及總壓降計(jì)算：為簡(jiǎn)化運(yùn)算，氣液共存段不分段，使用Orkiszewski方法進(jìn)行計(jì)算。該段平均壓力為：（9+0.1）/2=4.505MPa，按照溫度梯度計(jì)算中點(diǎn)溫度值作為該段平均溫度。氣，液的就地流量：按照Orkiszewski方法流型劃分原則，分別計(jì)算LB（泡流界限），LS（段塞流界限）等等，并分析不同產(chǎn)量下的流型。四種產(chǎn)量下的流型都為泡流，其摩擦損失梯度可以按照液相進(jìn)行計(jì)算。但是液相流速需要計(jì)算持氣率H

3、g，泡流持氣率計(jì)算參見(jiàn)采油工程原理與設(shè)計(jì)。液相真實(shí)流速：按照相同的方法可得到摩擦阻力系數(shù)，從而計(jì)算該段的摩擦阻力損失。根據(jù)持氣率亦可計(jì)算該段平均密度，從而得到氣液共存段的重力壓力梯度。（3）根據(jù)各段的壓力梯度和高度，可分別計(jì)算總的重力壓差和摩阻壓差，從而得到摩阻壓力梯度所占的比例。結(jié)果見(jiàn)附表產(chǎn)液摩阻壓降/Pa重力壓降/Pa摩阻壓降占比/%11299.478651112635962.980.0024 19.81265.84591712444729.220.0102 25.42378.9115612331780.590.0193 31.34039.60687912218334.340.0331 第

4、二題一、 計(jì)算地層壓力：P=1.15x1000x9.8x1500=16.905MPa；選擇合適的產(chǎn)量和壓力(可自己選擇):流壓(12.9MPa)流量(19.8m3/d)。二、 根據(jù)題目相應(yīng)地層和流體參數(shù)計(jì)算某一油管直徑的井筒壓力梯度損失。（可利用matlab編程來(lái)實(shí)現(xiàn)）已知參數(shù)：油層厚度5m；中深1500m；地層壓力系數(shù)1.15；原油飽和壓力9.0MPa；含水率為10%；生產(chǎn)氣油比20m3/t；原油相對(duì)密度0.85；天然氣相對(duì)密度0.7；50脫氣原油粘度30mPa.s處理參數(shù)：假設(shè)地層溫度梯度為每100米3攝氏度，地表溫度為20攝氏度，結(jié)合地層的厚度就可知地層的溫度分布。利用飽和壓力將井筒分為

5、不同的兩段，根據(jù)不同氣液流型計(jì)算相應(yīng)狀態(tài)下的流體參數(shù)。計(jì)算方法：參考助教復(fù)印的壓力梯度計(jì)算方法。采用兩項(xiàng)垂直管流的Orkiszewski方法：用壓力增量迭代法計(jì)算1） 確定起始點(diǎn)壓力p1，計(jì)算深度增量Z和分段數(shù)N：2） 初始計(jì)算段的壓力降為p設(shè)，并計(jì)算下端壓力：3)計(jì)算該段的平均壓力和平均溫度：4)計(jì)算和下的流體性質(zhì)參數(shù)及流動(dòng)參數(shù)：（1）原油的API度（2）溶解氣油比：因?yàn)锳PI30（3）原油的體積系數(shù)（4）原油密度（5）油水混合液體的密度（6）液體的粘度死油的粘度活油的粘度水的粘度：液體的粘度：（7）油、天然氣的表面張力：（8）水、天然氣的表面張力：（9）油、水混合物和天然氣的表面張力：（1

6、0）天然氣的粘度：其中：（11）天然氣的壓縮因子其中條件計(jì)算公式（12）天然氣密度5）判斷流態(tài)計(jì)算流量：氣體體積流量：氣體質(zhì)量流量：液體體積流量：液體體積流量：無(wú)因次氣體流速：5）計(jì)算平均密度與摩擦損失梯度代入可求出平均密度根據(jù)相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)查表的摩擦阻力系數(shù)f=0.04，可得摩擦梯度：6）計(jì)算壓降7）計(jì)算誤差8）利用編制的程序計(jì)算井筒的壓力分布并繪圖。三、 計(jì)算不同油管直徑下井筒壓力梯度，選出最優(yōu)解（對(duì)應(yīng)現(xiàn)有油管尺寸）。四、 Matlab編程產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果。表1 不同油管半徑下的壓力梯度油管半徑壓力梯度油管半徑壓力梯度0.0250.00886620.0430.0073370.0260.0

7、0839370.0440.00734860.0270.00807620.0450.00736080.0280.00791080.0460.0073730.0290.00780510.0470.00738550.030.00772860.0480.00739830.0310.007670.0490.0074110.0320.00762290.050.00742380.0330.00758350.0510.00743660.0340.00755030.0520.00744940.0350.00752040.0530.00746230.0360.00749390.0540.0074750.0370.

8、00746880.0550.00748760.0380.00744420.0560.00750010.0390.00742070.0570.00751240.040.00739640.0580.00752470.0410.00737120.0590.00753670.0420.00734560.060.0075487圖1 不同油管半徑對(duì)應(yīng)的壓力梯度圖中的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)最小的壓力梯度，對(duì)應(yīng)的油管尺寸:（即最優(yōu)油管半徑）。第三題（思路）多相流計(jì)算只考慮重力和摩擦損失，故井筒壓力損失由重力損失和摩擦損失組成。有題目1可知摩擦損失，進(jìn)而可得摩擦梯度。12以井口為求解節(jié)點(diǎn)，關(guān)系式為： P2=P1+P12f+

9、P12g式中，P12f為摩擦損失，P12g為重力損失。P2=Pwf；P12f=；根據(jù)題目所給的流量與流壓數(shù)據(jù)，計(jì)算出P1值，填入下表。液量Q(m3/d)11.0 19.825.430.3流壓Pwf(MPa)14.1 12.912.4912.1P1(MPa)P1（MPa）A1MPaBQ(m3/d)把結(jié)果畫(huà)到圖2中得到曲線(xiàn)A（曲線(xiàn)A不一定是直線(xiàn)），與曲線(xiàn)B的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量即為該井對(duì)應(yīng)的最大產(chǎn)量。若產(chǎn)量可觀，則認(rèn)為投產(chǎn)初期油藏能量充足，為充分利用地層能量，選擇自噴生產(chǎn)，若產(chǎn)量不可觀，選擇氣舉生產(chǎn)。第四題（思路）1、gsin+v/d*式中為多相混合物的密度;v為多相混合物的流速;f為多相混合物流動(dòng)時(shí)

10、的摩擦阻力系數(shù);d為管徑;p為壓力;h為深度;g為重力加速度; 為井斜角的余角。f=0.1，=874.14kg/m3，d=0.065m，h=1500m，（1）利用Beggs-Brill方法計(jì)算井筒內(nèi)的壓力梯度。設(shè)定一系列的產(chǎn)量，求出對(duì)應(yīng)的井底流壓，在每一個(gè)壓力下運(yùn)用壓力增量迭代法從井底向上計(jì)算，為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，將整個(gè)井筒作為一段進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)平均壓力和平均溫度計(jì)算Rs，Bo，Z，o,g，原油密度，天然氣密度，氣液的就地流量、表觀流速、質(zhì)量流量等流體的性質(zhì)參數(shù)，根據(jù)Beggs-Brill方法的方法判斷流型，再計(jì)算阻力系數(shù)，最后利用公式計(jì)算壓力梯度，若在誤差范圍以?xún)?nèi)，則取估計(jì)值為油壓值，之后繪制p

11、t-Q的關(guān)系曲線(xiàn)B，根據(jù)公式2-5繪制每一個(gè)油嘴直徑下產(chǎn)量與油壓的關(guān)系曲線(xiàn)，即油嘴特性曲線(xiàn)G，曲線(xiàn)B、曲線(xiàn)與IPR曲線(xiàn)構(gòu)成了綜合協(xié)調(diào)曲線(xiàn)。（2）在曲線(xiàn)B上找到油壓為2MPa的點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量即為要求的最大產(chǎn)量（3）在協(xié)調(diào)曲線(xiàn)上找到產(chǎn)量為28t/d，確定與之對(duì)應(yīng)或者相近的油嘴直徑，曲線(xiàn)與的交點(diǎn)確定實(shí)際的產(chǎn)量和油壓，與曲線(xiàn)的交點(diǎn)確定井底流壓。（）假設(shè)油壓低于0.5MPa時(shí)該井停噴，向下計(jì)算該油壓下的井底流壓，根據(jù)初始值與終值的壓差以及壓力遞減速度，即求得停噴期。第五題一、 根據(jù)題目中流壓與產(chǎn)量數(shù)據(jù)畫(huà)出IPR曲線(xiàn)，并確定30t/d下的井底流壓。油管直徑:88.9mm;原油的壓縮系數(shù)Bo為:1.086

12、;油水混合物的密度為：818kg/m3 ;換算單位30t/d=39.8m3/d對(duì)應(yīng)井底流壓10.5MPa。（如圖所示）圖1 IPR曲線(xiàn)二、 以Pwf（10.5MPa）為起點(diǎn)，計(jì)算壓力分布曲線(xiàn)。平衡點(diǎn)（710，4.31），注氣點(diǎn)（640，3.78）即注氣深度為640m，工作閥所在位置的油管壓力P為3.78MPa。圖 確定平衡點(diǎn)和注氣點(diǎn)三、 不同注氣量下的壓力分布曲線(xiàn)表1 不同氣液比下的井口壓力總氣液比對(duì)應(yīng)井口壓力10000.96761220001.48351930001.70438140001.83146250001.916133圖 不同氣液比下的井口壓力圖 定注氣壓力及定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深

13、度及氣液比最后結(jié)果：在1.5MPa的定井口壓力下，總氣液比(TGLR)為2020m3/t，即注入氣液比為2000m3/t。定產(chǎn)量為30t/d,注氣量為60000m3/d。第六題第一部分：確定注氣深度和產(chǎn)量已知注氣壓力和注氣量，盡可能地獲得最大可能的產(chǎn)量，確定注氣點(diǎn)深度及產(chǎn)量的步驟：（1） 假定一組產(chǎn)量（20t/d，25 t/d，30 t/d，35 t/d），根據(jù)可提供的注氣量（5萬(wàn)方/天）和地層生產(chǎn)氣液比計(jì)算出每個(gè)產(chǎn)量的總氣液比TGLR（2378m3/ m3 ,1905m3/ m3 ,1591m3/ m3，1366.2m3/ m3）。（2） 以給定的地面注入壓力4MPa，計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力分

14、布曲線(xiàn)B，用注入壓力減去（）做B的平行線(xiàn)，即為注入氣點(diǎn)深度線(xiàn)C。（3） 以定井口壓力為起點(diǎn)，利用多想垂直管流，計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線(xiàn)D1，D2，D3，D4，D5。（步驟見(jiàn)第三部分），他們與曲線(xiàn)C的交點(diǎn)即為各個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的的注氣點(diǎn)以及注氣深度。結(jié)果如下圖所示：（4） 從每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)壓力和深度開(kāi)始。利用多相管流根據(jù)油層生產(chǎn)氣液比向下計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線(xiàn)A1，A2，A3，A4，A5.（方法同第三部分）。（5） 在前面得到的IPR曲線(xiàn)上，根據(jù)上步計(jì)算出的產(chǎn)量與計(jì)算流壓的關(guān)系，交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的產(chǎn)量和壓力即為該井在給定注氣量和井口油管壓力下的最大產(chǎn)量Q。綜上，最大產(chǎn)量

15、為34.8t/d，對(duì)應(yīng)注氣點(diǎn)地層深度為820m。（6） 估算最大啟動(dòng)壓力第二部分：確定氣舉閥（1） 第一個(gè)閥的下入深度：（2）第二個(gè)閥的下入深度確定產(chǎn)量為35t/d時(shí)，利用油管內(nèi)壓力分布曲線(xiàn)：=112.93m（3）第三個(gè)閥的下入深度158.63m（4）第四個(gè)閥的下入深度（5）第五個(gè)閥的下入深度（6）第六個(gè)閥的下入深度（7）第七個(gè)閥的下入深度（8）第八個(gè)閥的下入深度（9）第九個(gè)閥的下入深度（10）第十個(gè)閥的下入深度（11）第十一個(gè)閥的下入深度（12）第十二個(gè)閥的下入深度（13）第十三個(gè)閥的下入深度（14）第十四個(gè)閥的下入深度（15）第十五個(gè)閥的下入深度（16）第十六個(gè)閥的下入深度（17）第十七個(gè)

16、閥的下入深度（18）第十八個(gè)閥的下入深度（19）第十九個(gè)閥的下入深度（20）第二十個(gè)閥的下入深度（21）第二十一個(gè)閥的下入深度（22）第二十二個(gè)閥的下入深度（23）第二十三個(gè)閥的下入深度823.56m注氣點(diǎn)深度，共需氣舉閥23個(gè)。第三部分：油管壓力分布的計(jì)算采用兩項(xiàng)垂直管流的Orkiszewski方法：用壓力增量迭代法計(jì)算取產(chǎn)量q=15t/d1） 確定起始點(diǎn)壓力p1，計(jì)算深度增量Z和分段數(shù)N：p1=1.5MPa，Z=100m，N=152） 初始計(jì)算段的壓力降為p設(shè)，并計(jì)算下端壓力：3)計(jì)算該段的平均壓力和平均溫度：4)計(jì)算和下的流體性質(zhì)參數(shù)及流動(dòng)參數(shù)：（1）原油的API度（2）溶解氣油比：因?yàn)?/p>

17、API30（m3/m3）（3）原油的體積系數(shù)（4）原油密度（5）油水混合液體的密度（6）液體的粘度死油的粘度活油的粘度=0.0451=0.7339=0.0063水的粘度：=1.0411液體的粘度：=0.1098（7）油、天然氣的表面張力：=0.0250（8）水、天然氣的表面張力：=0.0715=0.0510=0.0717（9）油、水混合物和天然氣的表面張力：=0.0296（10）天然氣的粘度：=0.0109其中：=106.8497=1.2888=5.5559=20.272（11）天然氣的壓縮因子其中A1=0.31506，A2=-1.0467，A1=-0.5783，A1=0.5353，A1=-0

18、.6123，A1=0.6815。條件計(jì)算公式綜上，利用試算法可得Z=0.9502（12）天然氣密度=14.7725）判斷流態(tài)計(jì)算流量：氣體體積流量：氣體質(zhì)量流量：液體體積流量：液體體積流量：無(wú)因次氣體流速：=57.485（由于LB0.13，取0.13）=79.254經(jīng)判斷，該段屬于斷塞流5）計(jì)算平均密度與摩擦損失梯度根據(jù)段塞流相關(guān)公式，可求出相關(guān)參數(shù)vs=0.與：代入可求出平均密度=98.55kg/m3根據(jù)相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)查表的摩擦阻力系數(shù)f=0.04，可得摩擦梯度：=2019.286）計(jì)算壓降：=0.7746Mpa7）計(jì)算誤差，取因此取作為新的從第二步重新開(kāi)始計(jì)算，知道滿(mǎn)足需求后再以上端的

19、末端壓力作為下段的起點(diǎn)壓力開(kāi)始計(jì)算下一段。8）利用編制的程序計(jì)算井筒的壓力分布并繪圖。第七題(1) 已知兩組S10層產(chǎn)能測(cè)試表。由地層梯度0.5100.571psi/ft算得S10層位的測(cè)試點(diǎn)的地層壓力應(yīng)該在21.57MPa24.15MPa之間。對(duì)比產(chǎn)能測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)第二組數(shù)據(jù)符合要求，認(rèn)為第二組數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。由測(cè)試點(diǎn)的流壓大于飽和壓力，產(chǎn)液含水率為零。得S10層采油指數(shù)：當(dāng)時(shí)，時(shí)，其中=Pwf（MPa）00.511.522.3122.45Qo（m3/d）1669.52 1661.44 1645.87 1622.80 1592.23 1569.51 0.00 得S10層流入動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)如圖： (2)

20、由于各小層屬于同一油藏，認(rèn)為油層的物性相似。由代入S10層數(shù)據(jù)得所以S2層的采油指數(shù)為各小層溫度相差不大，認(rèn)為飽和壓力相似。當(dāng)時(shí)，時(shí)，其中=Pwf（MPa）00.511.522.3115.72Qo（m3/d）819.15 813.38 802.24 785.73 763.86 747.61 0.00 S4(1)層的采油指數(shù)為其中Pwf（MPa）00.511.522.3116.73Qo（m3/d）68.78 68.33 67.45 66.15 64.44 63.16 0.00 S4(2)層的采油指數(shù)為其中Pwf（MPa）00.511.522.3116.73Qo（m3/d）696.60 691.99 683.13 670.00 652.60 639.67 0S4(3)層的采油指數(shù)為其中Pwf（MPa）00.511.522.3116.73Qo（m3/d）149.49