《油井流入动态与多相流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油井流入动态与多相流（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章第一章 油井流入动态与井油井流入动态与井 筒多相流动计算筒多相流动计算 油井流入动态 井筒气液两相流基本概念 计算气液两相垂直管流方法1. 油井流入动态（1）单相液体流入动态；（2）油气两相流入动态；（3）组合型流入动态；（4）油气水三相流入动态；（5）斜井和水平井流入动态；（6）多层油藏流入动态2. 井筒气液多相流（1）Orkiszewski方法；（2）Beggs-Brill方法第一节 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
2、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：通过油井流入动态研究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、固井、完井和 各项工艺措施等技术水平的优劣。图1-1 典型的流入动态曲线IPR发展历程 IPR 最初只是经验地描述了油井产量与给定平均地层压力 、井底流压之间的相互作用和影响。常规IPR 曲线是基于 Darcy 线性定律,其合理应用的前提是采油指数保持不变。（1）1942年，Evinger 和Muskat 通过对渗流方程研究指 出, 当在油藏中存在两相渗流时产量与压力将不会像期望 的那样存在直线关系, 而是一种曲线关系。
3、早期诸多研究 油井工作情况的研究者中的两位。 IPR发展历程 （2）1968年，Vogel选用21 个油田的实例数据(油藏岩石 和流体性质有较大的变化范围) 进行数值模拟得到一系列 IPR 关系数据。分析这些数据时,Vogel 首先注意到这些 实例的生产压力关系曲线非常相似。他将每一个点的压力除以油藏平均压力、将每个点的产量除以油井最大产量 进行无量纲化, 发现这些无量纲化的IPR 数据点最后落在 一个狭小的范围内, 经回归得到了后来称为Vogel 方程的 IPR 曲线。 IPR发展历程 （3）1973年，Fetkovich曾经建议用油井等时试井数据来 评价其生产能力, 他在气井产能经验方程基
4、础上, 根据对 6 个油田、40 口不同的油井生产数据分析结果, 提出了后来称为Fetkovich 方程的IPR关系式。 （4）1976年，Jones、Blount 和Glaze 通过研究用多流 量短时测试预测油井流入动态, 考虑到非达西流动的影响 , 根据Forchheimer 方程得到一种二项式IPR 方程。 IPR发展历程 （5）1992年，Wiggins 完成了一项非常有意义的工作, 他对油气两相渗流拟稳态解式进行Tailor 展开, 解析得 到了IPR 方程一般形式。 （6）1995年，Sukarno 在数值模拟基础上得到了一种IPR 曲线方程, 试着考虑当井底流压变化时由于表皮变化
5、(受 产量变化影响) 而引起的流动效率的变化。 IPR发展历程 IPR研究方法 利用井底压力计测量测试井的地面产量q 和井底压力pwf, 并建立其之间关系的井底流入动态关系式, 主要有适用于 未饱和油藏的直线IPR 方程和描述饱和油藏中油井流入动 态的Vogel (1968) 方程; 利用试井方法确定油藏流入动态;利用油藏数值计算方法来研究油藏.上述方法有很多不同的假设条件和适用范围条件限制, 最根本的假设是将油气藏视为线性动态系统, 且需建立描 述油气藏动态的数学模型,用算法辨识来进行其参数辨识, 从而达到建立动态模型的目的。 利用BP神经网络技术进行油井流入动态分析方法研究将油井流入动态视
6、为非线性动态系统, 用神经网络预测油井产量随井底流压的变化情况, 建立油井流入动 态的神经网络模型, 从而进行油井的流入动态分析;该方法不需建立描述油井流入动态的复杂数学模型, 其变量的内在关系归结为相应的网络参数, 只需对其动 态系统的输入输出进行网络训练就可建立神经网络预测 模型。参考文献：陈军斌等，利用BP 网络技术进行油井流入动态分析方法 研究，西安石油学院学报(自然科学版)，2002 年11 月，第17卷第6 期 IPR研究方法 IPR研究方法 利用模拟退火算法进行油井流入动态研究 Vogel曲线仅限于产水少或不产水的井，而且提出通用 方程时有很多假设条件；Standing方法由于要
7、求知道油层 的体积系数、原油粘度和相对渗透率，难于应用；陈元千 推导的曲线通式虽然考虑了采出程度和油井不完善性的影 响，但也仅适用于低含水率的油藏；近年来, 越来越多的稳定试井资料证实, 注水保持压力开发的油田,当井底流压低于饱和压力以后, 由于井底附 近油层渗流条件发生了变化, 指示曲线向压力轴偏转, 产 量出现最大点, 此时就不能用达西公式和Vogel 方程来计 算油井的产量。因此, 需找到一种非数值的方法进行油井 的流入动态研究。IPR研究方法 利用模拟退火算法进行油井流入动态研究 模拟退火算法源于对固体退火过程的模拟, 固体退火是先将固体加热至熔化, 再徐徐冷却使之凝固成规整 晶体的热
8、力学过程。利用模拟退火方法进行油井流入动态研究时不需要把单相流和多相流分开处理, 适用范围较广; 该方法无 任何前提假设条件, 比Vogel方法优越。 参考文献：陈军斌等，利用模拟退火算法进行油井流入动态研究， 数学的实践与认识，2003年7月，第33卷第7期IPR的应用范围（作用） 确定油气井合理产能 预测产量 制定油气井最优工作制度 分析、评价油气井动态 确定井底合理流压 确定启动压力 确定地层压力 确定地层污染情况 确定油井的流动效率和沃格参数及饱和压力一、 单相液体流入动态(基于达西定律 ) 供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：（1-1）圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量
9、公式为：（1-2）图1-2 泄油面积形状与油井的位置系数对于非圆形封闭泄 油面积的油井产量 公式，可根据泄油 面积和油井位置进 行校正。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随压力变化，产量公式可表示为:采油指数J的获得： 油藏参数计算 试井资料：测得35个稳定工作制度下的产量及 其流压，便可绘制该井的实测IPR曲线对于单相液体流动的直线型IPR曲线，采油指数可定义为 产油量与生产压差之比，或者单位生产压差下的油井产油量； 也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值
10、，或油 井IPR曲线斜率的负倒数。注意事项：对于多相流动的非直线型IPR曲线，由于其斜率不是定值 ，按上述几种定义所求得的采油指数则不同。所以，对于具有 非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数时，应该说明相应 的流动压力，不能简单地用某一流压下的采油指数来直接推算 不同流压下的产量。当油井产量很高时井底附近将出现非达西渗流：胶结地层的紊流速度系数：非胶结地层紊流速度系数：二、油气两相渗流时的流入动态o、Bo、Kro都是压力的函数。用上述方法绘制IPR曲线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制IPR曲线。平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：(一)垂直井油气两相渗流时的流入动态1.Vogel
11、 方法假设条件：a.圆形封闭油藏，油井位于中心；b.均质油层，含水饱和度恒定；c.忽略重力影响；d.忽略岩石和水的压缩性； e.油、气组成及平衡不变；f.油、气两相的压力相同；g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油流量 相同。Vogel方程图1-3 Vogel 曲线a.计算c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。b.给定不同流压，计算相应的产量： 已知地层压力和一个工作点：利用Vogel方程绘制IPR曲线的步骤 油藏压力未知，已知两个工作点a. 油藏平均压力的确定b.计算d.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线c. 给定不同流压，计算相应的产量Vogel曲线与数值
12、模拟IPR曲线的对比a.按Vogel方程计算的IPR曲线，最大误差出现在用小生产压差下的测试资料 来预测最大产量。一般，误差低于5。虽然，随着采出程度的增加，到开 采末期误差上升到20，但其绝对值却很小。b.如果用测试点的资料按直线外推时，最大误差可达 7080，只是在开 采末期约30%。C.采出程度N对油井流入动态影响大，而kh/、B0、k、S0等参数对其影响不 大。图1-4 不同方法计算的油井IPR曲线 1-用测试点按直线外推；2-计算机计算的；3-用Vogel方程计算的2.费特柯维奇方法溶解气驱油藏：假设 与压力 成直线关系，则：式中：则：令：当 时：所以：3.非完善井Vogel方程的修
13、正油水井的非完善性： 打开性质不完善；如射孔完成 打开程度不完善；如未全部钻穿油层 打开程度和打开性质双重不完善 油层受到损害 酸化、压裂等措施改变油井的完善性，从而增加或降低井底附近的 压力降，影响油井流入动态关系。图1-5 完善井和非完善井周围的压力分布示意图完善井:非完善井:令：非完善井附加压力降:则：油井的流动效率（FE）：油井的理想生产压差与实际生产压差之比。油层受污染的或不完善井，完善井,增产措施后的超完善井，利用流动效率计算非完善直井流入动态的方法图1-6 Standing 无因次IPR曲线 Standing方法(FE=0.51.5)，扩大了 Vogel的使用范围，可以适用于那些
14、污阻井或经过增产措施的井Standing方法计算不完善井IPR曲线的步骤：a.根据已知Pr和Pwf计算在FE=1时最大产量b.预测不同流压下的产量c.根据计算结果绘制IPR曲线 Harrison方法 提供了FE=1 2.5的无因次IPR曲线,扩 大了Standing曲线的范围,它可用来计算高流动效率井的IPR曲 线和预测低流压下的产量。图1-7 Harrison无因次IPR曲线(FE1)b.求FE对应的最大产量，即Pwf=0时的产量Harrison方法计算超完善井IPR曲线的步骤：a.计算FE=1时的qomax(FE=1)先求Pwf/Pr，然后查图1-7中对应的FE曲线上的相应值 qo/qom
15、ax(FE=1)。则c.计算不同流压下的产量d.根据计算结果绘制IPR曲线(1)常规的水平井IPR计算方法Cheng方程 ,4.斜井和水平井的IPR曲线Cheng对溶解气驱油藏中斜井和水平井进行了 数值模拟，并用回归的方法得到了类似Vogel方程 的不同井斜角井的IPR回归方程：P=Pwf/Pr； q=qo/qomax ；A、B、C为取决于井 斜角的系数。 Bendakhlia方程 ,Bendakhlia等用两种三维三相黑油模拟器研究了多种情况下溶解 气驱油藏中水平井的流入动态关系，得到了不同条件下的IPR曲 线。结果表明：早期IPR曲线近乎于直线，随采出程度增加，曲度增加；接近衰竭时曲度减小
16、。(2)水平井稳态产能方程 ,Borisov公式Giger公式假设供给边界为椭圆，井内无阻力的条件下得到的 。若水平井长度Lreh，而椭圆形供给边界的长短轴 又近似相等，即rehab时。 (3)水平井拟稳态产能方程 ,假定油藏在所有方向上都是有封闭边界的，而且水平井的位置 在矩形的有界泄油面积中是任意的。这些方法的差别在于所用 数学解法和边界条件不同，但三种方法计算的产量差别很小。 Mutalik、Godbole和Joshi产能方程 Mutalik等人的修正公式Economides、Brand和Frick水平井方程(4)部分射开的水平井流入动态 (5)定向井的IPR曲线缺点是方程没有归一化 5.新型油井流入动态注水保持压力开 发的油田，当井 底流压低于饱和 压力以后，由于 井底附近油层中 渗流条件发生变 化，指示曲线向 压力轴偏转，并 出现最大产量
