石油工程概论 第九章自喷及气举采油技术_第1页
石油工程概论 第九章自喷及气举采油技术_第2页
石油工程概论 第九章自喷及气举采油技术_第3页
石油工程概论 第九章自喷及气举采油技术_第4页
石油工程概论 第九章自喷及气举采油技术_第5页
已阅读5页,还剩37页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、,油井流入动态 井筒气液两相流基本概念 嘴流规律 自喷井生产系统分析 气举采油原理,第九章 自喷与气举采油技术,第一节 油井流入动态(IPR曲线),油井流入动态曲线(IPR曲线): 表示产量与井底流压关系的曲线,简称IPR曲线。,油井流入动态: 油井产量与井底流动压力的关系。它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。,图9-2 典型的流入动态曲线,采油(液)指数: 单位生产压差下的油井产油(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。,单相流动时,油层物性及流体性质基本不

2、随压力变化,产量公式可表示为:,一、 单相液体流入动态,当油井产量很高时,井底附近将出现非达西渗流:,二、油气两相渗流时的流入动态,Vogel方程:,(3) Harrison方法,(2) Standing方法,(1) Vogel方法:适合于理想完善井的情况,第二节 井筒气液两相流基本概念,井筒多相流理论: 研究各种举升方式油井生产规律基本理论,研究特点:流动复杂性、无严格数学解,研究途径:基本流动方程 实验资料相关因次分析 近似关系,一、井筒气液两相流动的特性,(一)气液两相流动与单相液流的比较,流动型态(流动结构、流型): 流动过程中油、气的分布状态。,(二)气液混合物在垂直管中的流动结构变

3、化, 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。,影响流型的因素: 气液体积比、流速、气液界面性质等。,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。,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。,特点:气体是分散相,液体是连续相; 气体主要影响混合物密度,对摩擦阻力影响不大; 滑脱现象比较严重。,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

4、。,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。,环流 油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。,特点:气液两相都是连续相; 气体举油作用主要是靠摩擦携带; 滑脱损失变小; 摩擦损失变大。,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。,特点:气体是连续相,液体是分散相; 气体以很高的速度携带液滴喷出井口; 气、液之间的相对运动速度很小; 气相是整个流动的控制因素。,总结: 油井生产中可能出现的流型自下而上依次为:纯油(液)流、泡流、段

5、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。,图9-4 油气沿井筒喷出时的流型变化示意图 纯油流;泡流;段塞流; 环流;雾流,二、井筒气液两相流压力梯度计算,两个流动断面间的能量平衡关系:,(一)能量平衡方程推导,倾斜管流能量平衡关系示意图,适合于各种管流的通用压力梯度方程:,则:,令:,第三节 嘴流规律,临界流动:流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度时的流动状态。,图9-5 嘴流示意图,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:,在临界流动条件下,流量不受嘴后压力变化的影响。,分析:,对于含

6、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:,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。,人工举升采油,自喷采油,采油方法分类,人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式。,利用油层自身能量将原油举升到地面的采油方式。,第四节 自喷井生产系统分析,一、自喷井生产系统组成,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,嘴流,生产流体通过油嘴(节流器)的流动,图9-7 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图,二、自喷井节点分析,节点系统分析法:应用系统工程原理,把整个油井

7、生产系统分成若干子系统,研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响,为系统优化运行及参数调控提供依据。,节点划分依据: 不同的流动规律相关式,图9-8 自喷井生产系统节点位置,节点系统分析对象:整个油井生产系统,节点系统分析实质:协调理论在采油应用方面的发展,协调条件,能量(压力)守恒,热量守恒,自喷井生产系统组成:,油藏渗流子系统,井筒流动子系统,油嘴(节流器)流动子系统,地面管流子系统,求解点的选择:主要取决于所要研究解决的问题。,求解点:为使问题获得解决的节点。,协调曲线示意图,节点流入曲线,节点流出曲线,协调点,(1)井底为求解点,图9-9 管鞋压力与产量关系曲线,当油压为已知时

8、,可以井底为求解点。,图9-10 油压与产量的关系曲线,(2)井口为求解点,设定一组产量,通过IPR曲线A可计算出一组井底流压,然后通过井筒多相流计算可得一组井口油压曲线B。,曲线B的形状:油管的上下压差(Pa-Pb)并不总是随着产量的增加而加大。产量低时,管内流速低,滑脱损失大;产量高时,摩擦损失大,这两种情况均可造成管内压力损耗大。,使用:计算出任意产量下的井口油压的大小,并用于预测油井能否自喷。,三、节点分析在设计及预测中的应用,先绘出满足油嘴临界流动的PtQ油管工作曲线B;,1.不同油嘴下的产量预测与油嘴选择,不同油嘴直径时的产量,作出相应的油嘴曲线;,根据交点所对应的产量确定与之对应

9、的(或较接近的)油嘴直径。,油压较低时,大直径油管的产量比小直径的要高; 油压高时,大直径油管的产量比小直径的要低。 原因:滑脱损失。,2.油管直径的选择,不同油管直径对产量的影响,当油嘴直径不变时,油藏压力降低后产量随着降低,如果要保持原来的产量,就必须换用较大的油嘴直径。,3.预测油藏压力变化对产量的影响,油藏压力下降对产量的影响,油井生产过程中,Pr连续下降,相应的油管曲线要向横轴方向移动,若要求油压大于一定值生产,则在纵轴上沿油压值点做水平线,若水平线与油管曲线不相交,则表明油井不能自喷生产。,4.停喷压力预测,停喷压力预测,第五节 气举采油原理,必须有足够的气源;需要压缩机组和地面高

10、压气管线,地面设备系统复杂;一次性投资较大;系统效率较低。,利用从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种人工举升方式。,气举定义:,优点:,井口和井下设备比较简单,缺点:,高产量的深井;气油(液)比高的油井;定向井和水平井等。,适用条件:,一、气举采油原理,依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合,利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低,将流到井内的原油举升到地面。,图9-12 气举采油系统示意图,向井筒周期性地注入气体,推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面,从而排出井中液体。主要用于油层供给能力差,产量低的油井。,气举分类(按注气方式分),连续气举,将高压气体连

11、续地注入井内,排出井筒中液体。适应于供液能力较好、产量较高的油井。,间歇气举,二、气举启动,当油井停产时,井筒中的积液将不断增加,油套管内的液面在同一位置,当启动压缩机向油套环形空间注入高压气体时,环空液面将被挤压下降。,(1)启动过程,图9-13 气举井(无凡尔)的启动过程 a停产时,如不考虑液体被挤入地层,环空中的液体将全部进入油管,油管内液面上升。随着压缩机压力的不断提高,当环形空间内的液面将最终达到管鞋(注气点)处,此时的井口注入压力为启动压力。,图9-13 气举井(无阀)的启动过程 b环形液面到达管鞋,启动压力:当环形空间内的液面达到管鞋(注气点)时的井口注入压力。,当高压气体进入油

12、管后,由于油管内混合液密度降低,液面不断升高,液流喷出地面,井底流压随着高压气体的进一步注入,也将不断降低,最后达到一个协调稳定状态。,图9-13 气举井(无阀)的启动过程 c气体进入油管,当高压气体进入油管后,由于油管内混合液密度降低,井底流压将不断降低。,图9-14 气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线,(2)气举过程中压缩机压力变化,压缩机向油套环形空间注入高压气体,随着压缩机压力的不断提高,环形空间内的液面将最终达到管鞋(注气点)处,此时的井口注入压力为启动压力。,当井底流压低于油层压力时,液流则从油层中流出,这时混合液密度又有所增加,压缩机的注入压力也随之增加,经过一段时间后趋于

13、稳定(气举工作压力)。,(3)启动压力计算,第一种情况:不考虑液体被挤入地层,而且当环空液面降低到管鞋时,液体并未从井口溢出,启动压力与油管液柱相平衡。即,第二种情况:不考虑液体被挤入地层,其静液面接近井口,环形空间的液面还没有被挤到油管鞋时,油管内的液面已达到井口,液体中途溢出井口。此时,启动压力就等于油管中的液柱压力:,当油层的渗透性较好时,且被液体挤压的液面下降很缓慢时,则从环形空间挤压出的液体有部分被油层吸收。在极端情况下,液体全部被油层吸收,当高压气到达油管鞋时,油管中的液面几乎没有升高。在这种情况下,启动压力由油管中静液面下的沉没深度确定,即:,一般情况下,气举系统的启动压力介于 和 之间。,三、气举阀,(一)气举阀工作原理,气举生产过程中,由于启动压力较高,这就要求压缩机额定输出压力较大,但由于气举系统在正常生产时,其工作压力比启动压力小得多,势必造成压缩机功率的浪费,增加投入成本。为了降低压缩机的启

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

最新文档

评论

0/150

提交评论