自喷井采油技术.

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1、 一、油井流入动态 二、多项流在垂直管中的流动规律 三、自喷井的协调及系统分析 四、自喷井管理 目 录 一、油井流入动态 油井流入动态：是指油井产量与井底流 动压力的关系，它们的关系曲线简称IPR 曲线。 典型的流入动态曲线 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 。 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。 典型的流入动态曲线 IPR曲线的影响因素： 油藏驱动类型；完井方式；油层性 质；流体性质。 IPR曲线的类型： 直线型：

2、PwfPb，单相流 直线-曲线型： PePbPwf，单相+两相流 曲线型：Pe pb时，油藏为单项液流， 采油指数J0可由qotest和pwftest求得： (2)当pwf=pb时 流压等于饱和压力时的产量qb为： 组合型流入动态曲线 3、组合型的流入动态 一、油井流入动态 (3)当pwfPb： 一、油井流入动态 2)计算pwf=8MPa时的qo，因为pwf=8MPa pb 3)计算不同流压下的产量 Pwf 1514131197530 q0 10203048.664.577.788.195.8102.2 4)绘制IPR曲线（略） 一、油井流入动态 二、多项流在垂直管中的流动规律 三、自喷井的协

3、调及系统分析 四、自喷井管理 目 录 1、基本概念 p流压：原油从油层流到井底后具有的压力，既是地层油流到 井底后的剩余压力，也是垂直向上流动的动力。 p油压：如果流压足够高，在平衡了静液柱压力和克服流动阻 力之后，在井口尚有一定的剩余压力。该压力将原油输送到分 离器或计量站。 二、多项流在垂直管中的流动规律 单相流两相流 单相+两相流 气液混合物在垂直管中的流动类型： 1、基本概念 二、多项流在垂直管中的流动规律 单相流 单相流 多相流 多相流 出现条件 2、多相流特点 二、多项流在垂直管中的流动规律 多相流按流动结构分为：泡流、段塞流、环流、雾流。 流态类型 二、多项流在垂直管中的流动规律

4、 2、多相流特点 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。 二、多项流在垂直管中的流动规律 流态类型2、多相流特点 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，引起气体超越液体的现象。 特点：气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交 替出现；油气间相对运动比泡流小，滑脱也小；气体膨 胀能得到较好的利用；一般自喷井中，段塞是主要的。 二、多项流在垂直管中的流动规律 段塞流：当混合物继续向上流动，压力

5、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。 流态类型2、多相流特点 环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降 ，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长， 井逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的 气流而管壁 为油环的流动结构。 二、多项流在垂直管中的流动规律 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。 流态类型2、多相流特点 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、多项流在垂直管中的流动规律 特点：气体是连续

6、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。 流态类型2、多相流特点 流型变化示意图 纯油流 泡流 段塞流 环流 雾流 油井生产中可能出现的流态类型 自下而上依次为： 1.纯油流、2.泡流、3.段塞流、4.环 流、5.雾流 实际上，在同一口井内，一般不 会出现完整的流型变化 二、多项流在垂直管中的流动规律 流态类型2、多相流特点 u单相流 举升液体的动力是井底流压 式中 pwf井底流动压力 pH井内静液柱压力 pfr摩擦阻力 pwh井口油管压力 pwh pwf 能量供给情况 二、多项流在垂直管中的流动规律 2、多相流特点 多相

7、流 举升液体的动力除了流压，还有气体的 膨胀能。 式中 pwf井底流动压力； pH井内静液柱压力； pfr摩擦阻力； pwh井口油管压力; pd 气体流速增加引起动能变 化造成损失 pwf=pH+pfr+pwh+pd 能量供给情况 二、多项流在垂直管中的流动规律 2、多相流特点 u单相流：各断面体积流量，流速相 同，密度不变。 u多相流：自下而上，体积流量、流 速不断增大，密度不断变小。 pwf pwh 二、多项流在垂直管中的流动规律 2、多相流特点 运动速度 单相流：克服重力、摩擦阻力。 多相流：克服重力、摩擦阻力，气 流速度增加所引起的动能损失。 pwf pwh 能量消耗 二、多项流在垂直

8、管中的流动规律 2、多相流特点 一、油井流入动态 二、多项流在垂直管中的流动规律 三、自喷井的协调及系统分析 四、自喷井管理 目 录 三、自喷井的协调及系统分析 1、垂直管中自喷井条件 m m gHgH井内气液柱压力井内气液柱压力 P P frfr 摩擦阻力摩擦阻力 P P whwh 油压油压 三、自喷井的协调及系统分析 2、自喷井的四个流动过程 u地层渗流：遵守渗流规律，IPR曲线Pwfqo u垂直管流：两相管流规律，油管特性曲线Pwfqo u嘴流：多相嘴流规律，嘴流特性曲线Pwhqo u地面管流：被油嘴分隔开。 三、自喷井的协调及系统分析 能量、质量守恒 3、自喷井的协调条件 1）每个流动

9、过程衔接处的质量流量相等。 2）前一过程的剩余压力足以克服下一过程的压力消耗。 只有满足协调条件，油井才能稳定自喷 协调点：两曲线的交点 三、自喷井的协调及系统分析 油管特性曲线 IPR曲线CPR曲线 TPR曲线 Pwhqo Pwfqo Pwfqo Pwh D Rp H一定 咀流特性曲线 流入动态曲线 4、协调工作曲线 三、自喷井的协调及系统分析 IPR曲线的绘制、嘴流CPR曲线的绘制、TPR曲线的绘制 流 量q1q2q3q4q5q6 井底流压Pwf2Pwf2Pwf3Pwf4Pwf5Pwf6 uIPR曲线的绘制（略） u嘴流CPR曲线的绘制 根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为： 根据油井资料

10、分析，常用的嘴流公式为： 对于含水井： 三、自喷井的协调及系统分析 油嘴的作用油嘴的作用 u调节产量大小。当油嘴直径和气油比 一定时，产量和井口油压成线性关系。 u下游压力变化不会引起产量波动。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。 d1 d2 d3 d1 d2 d3 pt q 油嘴、油压与产量的关系曲线 三、自喷井的协调及系统分析 u管流TPR曲线的绘制 这一Pwf与q关系曲线，描述油 管的流通特性，与地层渗流 无关。 Pwf 油管工作特性曲线 q O 如果：井口压力Pt、D、Rp、H一定，假 设油井以不同的产量qi生产，利用气液 两相管流压力

11、梯度计算方法，可获得对 应的井底流压Pwfi 流 量 q1q2q3q4q5q6 井底 流压 Pwf2Pwf2Pwf3Pwf4Pwf5Pwf6 三、自喷井的协调及系统分析 给定油管直径、生产气油比和井口油压，计算出油管的管鞋压力 与产量的关系曲线。该曲线与IPR曲线的交点为协调点，其余点均不是协 调点。 油管工作特性曲线 qc Pwfc P IPR qO C 非协 调点 1）油层与油管的协调工作曲线 三、自喷井的协调及系统分析 1）油层与油管的协调工作曲线 q p qi 0 Pwhi Pwfi IPR B 给定Pwh、Rp、D、H等油气参数，绘制油 管与油层协调曲线（Pwhqo）。该曲线上任 何

12、点都满足两种流动规律。 交点C为全井的协调点，改变油嘴协调点随之 改变。 2）地层-油管-咀流的协调曲线 q P Pt Pwfd qc C Pr 三、自喷井的协调及系统分析 以油嘴d生产时 Pr-Pwf：地层渗流的压力消耗 Pwf-Pt：气液管流的压力消耗 Pt：可供嘴流和地面管流的压力消耗 5、协调在自喷井管理中的应用 依据配产要求、地层条件、可选择的油嘴尺寸。 1 2 3 绘制IPR曲线 绘出满足油嘴临界流动的油管工作曲线 绘制油嘴特性曲线 得到不同油嘴下的产量，或确定产量要求 的油嘴直径。 1）不同油嘴下的产量预测与油嘴直径的选择 三、自喷井的协调及系统分析 低产时，流速低，滑脱损失大

13、高产时，流速高，摩擦损失大 一定压力、产量下存在最佳油管直径 油压较低，大直径油管产量较高 油压较高，小直径油管产量较高 1 2 油管直径对产量的影响 绘制IPR曲线 绘制不同直径下的油管工作曲线 结论： 原因： 2）油管直径的选择 5、协调在自喷井管理中的应用 三、自喷井的协调及系统分析 油藏压力下降对产量的影响 1 2 3 3）预测油藏压力变化对产量的影响 5、协调在自喷井管理中的应用 三、自喷井的协调及系统分析 当地层压力下降，IPR曲线下移，油管 曲线随之下移，使协调点左偏，产量下 降。 欲保持油井产量，需更换油咀，使新的 协调点的产量与原来相同。 若d1不变，则q1 q2 若q1不变

14、，则d1 d2 1 2 4）停喷压力预测 5、协调在自喷井管理中的应用 三、自喷井的协调及系统分析 地层压力Pr连续下降，井底流压不 断减小； 油管曲线向横轴方向移动，若要求 油压大于一定值生产，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。 一、油井流入动态 二、多项流在垂直管中的流动规律 三、自喷井的协调及系统分析 四、自喷井管理 目 录 四、自喷井管理 自喷井采油设备 井下管柱 井口装备：采油树和控制油井合理生产的油嘴等 地面油气分离与计量系统：各种分离器的流量计算 基本井身结构：套管层次、规格、水 泥返高等 油管及配套的井下工具（节流阀等） 总阀门：控制着油

15、气 流入采油树的通道。 正常生产是打开，需 要关 井时关闭。 生产阀门：控制油气流 向出油管线，正常生产 时打开，更换检查油 嘴或油井停产时关闭 清蜡闸门：其上方可 连接清蜡方喷管等， 清蜡时才打开。 节流器：控制 自喷井产量 四、自喷井管理 四、自喷井管理 制定合理工作制度 取全取准生产资料 维持油井的正常生产 做好自喷井的管理是为了合理利用自喷能量，延长油井 自喷期，从而实现高产稳产。为此，要做好以下三方面的工 作。 四、自喷井管理 所谓的合理工作制度是指在目前地层压力条件下，油 井应保持多大生产压差才是最合理的。换言之，油井控制 在什么样的生产压差下生产，才能使自喷井的垂直管流压 力损失最小，产量最高，油井生产处于协调点。 1、制定合理的工作制度 四、自喷井管理 1、制定合理的工作制度 在较高的采油速度下生产。 保持注采、压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力。 保持采油指数稳定。 保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含水上升速度慢。 合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏油层结构，原油 含砂量不超过一定的百分数值。 油井的合理工作制度应综合考虑： 四、自喷井管理 1、制定合理的工作制度 油田上常用稳定试井来选择油嘴和确定合 理的工作制，稳定试井一般需连续更换35个 相邻的油嘴。换油嘴时，应等生产稳