油井生产系统的节点分析方法

油井生产系统的节点分析方法根本概念

一、节点分析方法节点系统分析(NodalSystemsAnalysis)简称为NODAL分是运用系统工程理论优化分析油井生产系统的一种综合分析方法。通过节点把从油藏到地面分别器所构成的整个油井生产系统按计算压力损失的公式或相关式分成段，用不同的计算公式对相应的流淌段进展计算。节点系统分析的对象是整个油井生产系统，承受节点分析的目的是有效地分析评价油井生产系统，推测油井生产动态和进展油井生产系统设计。在运用油井节点分析方法时，通常承受集中分析系统中的某一节点，使所要分析的问题获得解决的节点称为求解节点〔Solutionnode。由于局部产生压降或增压使节点两端压力不相等的这种具有特别功能的节点称为功能节点安全阀、井下油嘴、泵处的节点。运用油井节点分析方法，结合油藏工程及采油工艺生产方面的实际工作阅历以及油田开发政策对油田生产提出的指标要求，在油田的在对老油田的油井进展系统优化分析争论供给依据。油井节点分析方法具有以下几个方面用途：①确定目前生产条件下油井的动态特性；②优选油井在肯定生产状态下的最正确掌握产量；③对油井进展系统优化分析，能快速找出油井的限产因素，提出有针对性的油井改造及调整措施；④确定油井停喷时的生产状态，从而分析确定油井的停喷原因；⑤确定油井转人工举升方式生产的最正确时机，同时有助于机械采油方式的优选；⑥可以使治理人员很快地找出提高油井产量的途径。节点分析方法在油田生产中的应用越来越广泛，其发挥的作节点分析方法的应用不断得到进展。节点分析方法确定系统范围及设置节点位置在承受节点系统分析方法进展油井生产动态分析时，应依据需要解决的问题性质和条件确定系统的范围，以便既能使问题得到充分的分析，又能简化分析计算。例如在给定油井产量、井底流压及井口压力的条件下，进展油井举升优化设计时，则可把系统限定在从井底到井口，并包括举升设备在内的范围内。又如在或给定井口压力的条件下，不需要争论地面流淌系统，而仅用于自喷井油管尺寸选择或人工举升设备选择时，则又可把系统限定在从油藏开头到井口的范围内，人工举升井还需要包括举升设备系统。系统范围确定之后，就可依据系统内各流淌过程的特点设置相应的节点。选定求解节点通过求解点的选择，可将油井生产系统划分为两大局部，即流入和流出局部。通过对流入和流出局部的模拟计算求得油井生产动态。求解点的位置可以在油井系统内任意选择，原则上要依所要求解的问题的目的而定。例如，在分析地面生产设施的影响时〔地面管线长度、管径及分别器压力等〕 ，求解点可选在井口处；在争论井筒流淌与油藏供油力量的协调关系时，求解点一般选择在井底处。而争论分别器压力或油藏压力对油井生产动态的影响时，求解节点可选择在分别器处或油藏压力；在争论泵的举升力量时，大多项选择择泵作为求解节点。分析计算油井稳定生产时，整个流淌系统必定满足混合物的质量和能量守恒原理。要使油井连续稳定生产，就必需使组成油井生产系统的各个流淌过程既相互连接又相互协调，其中任何一个流淌过程发生变化都会影响其它过程，从而转变油井的整个生产状况。在进展节点分析计算时，主要涉及到的计算包括：①流入动态〔IPR〕曲线计算；②井筒多相流淌计算；③地面管线多相流淌计算；④嘴流及井下节流器等的计算；⑤对深井泵〔有杆泵、电泵、水力泵等〕人工举升系统则还要选用表征举升设备工作特性的计算公式进展产量协调及设备工况推测计算。计算中，求解点在系统端点位置时，其中一个端点为计算起始点；假设求解点在中间位置时，则从系统的两个端点分别作为起始点向求解点进展计算。二、节点分析方法应用以分别器压力为求解点的分析方法把分别器选作计算节点，能够很简洁地直接观看到分别器压力对产量的影响。产量的变化受整个生产系统的影响，包括油井产能、油管和输油管线的规格和长度。假设想恰当地选出油井的最正确生产参数，每口井都必需进展节点分析。以油藏为起点，分别器为终点计算不同流量下的分别器压力，并绘出分别器压力与产量关系曲线。计算步骤：①假设出几种不同的产量值；②从静压开头计算，求出不同产量所需的井底流压；③由井底流压求出相应的井口压力；④由井口压力求出不同产量所对应的可允许的分别器压力；⑤绘出分别器压力和产量的对应关系曲线，并由分别器压力常数找到对应的产量值。实际生产时，分别器压力调整为定值。在有些状况下，转变出油管线的规格，产量会发生较大的变油管线。以油藏压力为求解点这个节点部位的分析可分析油藏压力值对产量的影响。这里不包括其它变量变化的状况，如气液比和含水率。对于溶解气驱油藏，当油藏压力降低时气液比会增大，到达某一点之后再下降油井生产动态特征图会更简单些。在进展油藏压力计算时，以分别器为起点计算不同流量下的油藏压力，并绘出油藏压力与流量关系曲线。 其具体步骤如下：①先假定一组流量，并以给定的分别器压力为起点计算各假定流量下相应的井口压力；②以计算得的井口压力为起点计算各对应流量下的井底压力；③依据假定的一组流量及计算得的井底压力，利用 IPR曲线或相关式就可求得相应的油藏平均压力 Pr；④绘制油藏压力与流量关系的曲线；⑤以油藏压力为求解点所得的曲线可以用来争论在给定条件下油藏平均压力对油井生产的影响及推测不同油藏平均压力下的油井产量。选油藏压力作为求解节点，可获得不同油藏压力时的产量。但这种算法假设的条件是生产气油比或油井含水率不变。一般地，生产气油比或含水率随着生产时间的不同而会发生变化的，实际应用时可在不同的生产气油比或含水下计算绘制曲线进展综合分析。以井底压力为求解点的分析方法以井底压力为求解节点进展分析计算时，需以下条件：分别器压力、出油管线直径及长度、油藏深度、油管直径、气油整个生产系统将从井底分成两局部：一局部为油藏中的流淌；另一局部为从油管入口到分别器的管流系统。由于选取井底为求解点，所以求解时，要从两端开头，设定一组流量，对这两局部分别计算至求解点上的压力 (井底流压，亦即油管入口压力)与流量的关系曲线。1〕进展油管尺寸的敏感性分析；2〕以井口压力及油嘴为求解点的分析方法油层-井筒-地面系统的协调分析分析自喷井生产过程中井口油压的变化及其对生产动态的影响时，通常都选取井口油压为求解点。求解压力为井口压力Pwh时。在假定一组流量后，分别以给定的分别器压力Psep和油藏压力Pr为起点计算不同流量下的井口压力Pwh。这样就可绘出以井口为求解点的节点流入曲线(油管及油藏的动态曲线)和节点流出曲线(水平管流淌态曲线)。由两条曲线的交点就可求出该井在所给条件下的产量及井口压力。油嘴的选择及协调计算为了分析油嘴对油井生产动态的影响和选择油嘴直径时，通径的大小。以泵口压力为求解点的分析方法以泵口作为求解点的分析方法用于人工举升系统的设计和分析。之一。承受任何一种人工举升系统的目的，都是为了造成预定的油管吸入压力，使生产压差增大，从而增加油层流入井中的油量。任何一种人工举升系统的设计和分析都可以分成两个主要的组成局部。一个是油层局部〔液体流入动态线、油管管柱、抽油杆柱等。人工举升的油井生产系统设计分析的方法是：节点的划分节点系统分析的对象是油井生产系统，以有杆泵为例，求解点设置就设在下泵深度处。依据划分的节点进展分段计算：特征加以争论，再依据油藏特征选择相应的流入动态计算方法；从井底到泵吸入口的流淌过程以及油管内的流淌，依据流体的流淌状态按井筒多相流的方法计算流体的物性参数和井筒内的压力和温度；地面管线中流淌的压力损失计算。油层、井筒和抽油设备的协调条件：质量守恒：流入和流出系统的质量流量一样；能量守恒：流体从油层流入井底时的剩余压力等于井筒上油套环空中的液柱压力之和平衡。流入井底的流体所具有的热量与井口流体的剩余热量之守恒为根底的井筒温度分布计算在油井生产系统分析中是不行场计算是很重要的。注水井节点系统分析注水开发的油井生产系统的节点分析与生产井的分析方法从注水泵到地层的整个注水系统分成段，按节点设置在为注水泵、配水间、配水器、注水井井底、油藏，然后承受不同相关式注水指示曲线等计算方法。注水开发的油井生产系统的起点是注水泵的出口。在联合站或注水站，注水泵将合格的注入水升压到工程所需要的压力值，入水粘度很小，这一局部的阻力损失一般也都很小。安排到各注水井的注入水，经井口、油管〔正注〕向下流入的主要阻力损失为管道摩阻和射孔井段孔眼阻力。在分注方式下，外加水嘴损失。注入水经射孔井段后进入油藏空隙，此间的流淌状态为注入这一阻