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1、第一章 油井基本流动规律,主要内容是什么？ 油井流入动态 井筒气液两相流基本理论 气液两相管流计算方法,油井的生产系统组成 （非自喷井）,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),油井生产的三个基本流动过程,油井流入动态,第一节 油井流入动态（IPR曲线）,基本概念,油（气）井流入动态： 在一定的油层压力下，流体（油、气、水）产量地面(qo， qg， qw) 与相应井底流动压力(pwf) 的关系，反映了油藏向该井供油的能力（即产能）。,油井流入动态曲线： 油井产量与井底流动压力的曲线。 简称IPR曲线 Inflow Perform
2、ance Relationship Curve。也称指示曲线,IPR曲线,IPR曲线基本形状与油藏驱动类型有关。即使在同一驱动方式下，还将取决于油藏压力、油层厚度、渗透率及流体物理性质等。,IPR曲线的用途 ：IPR曲线是油气层特性的综合反映，是确定油气井合理工作方式的依据，又是分析油气井动态的基础。,qmax,出现一个疑问？,IPR曲线,为什么IPR曲线的基本形状是逐渐下降的？（即随着Pwf的减小，Q逐渐增大）,回忆一下油藏物理中学到的达西公式。,一、单相液体流入动态,b.圆形封闭油藏、即泄流边缘上没有液体流过，拟稳态条件下产量公式为：,（1-2）,a是不同单位制的换算系数,系数a值,图1-
3、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。,非圆形单相流体流入动态,单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力变化。,采油指数J可定义为:单位生产压差下的油井产油量，是反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标。,生产压差,IPR曲线为直线型,流体性质不随 压力变化,采油指数J的获得：,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，也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值，或IPR曲线斜率的负倒数。,注意事项：,而对于具有非直线型IPR曲线的油井，在使用采油指数
4、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。（J是随压力变化的）,试井资料：测得35个稳定工作制度下的产量q及其流压 ，便可绘制该井的实测IPR曲线.其斜率的负倒数是采油指数；在纵坐标（压力坐标）上的截距即为油藏压力。,当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流(紊流) （课本中图1-1，B井的IPR曲线）：,胶结地层的紊流速度系数：,非胶结地层紊流速度系数：,A、B值也可用试井资料获取,课堂问题：,以下为单相流油井的产量公式：,若此时发现一口井，测得该井的Pwf大于Pr。请解释说明该井为何会出现这种情况?,水平井产能及其特点,20世纪80年代以来，
5、国际上水平井的井数和产量一直迅速的增加。与直井相比，水平井具有以下主要优点：,1、与直井相比，水平井大大增加了井眼与油藏接触面积，提高泄油效率，也增大了钻遇储层天然裂缝的机会。 2、在同一井场上可以钻数口水平井，能控制更大的泄油面积，有利于环境敏感地区以及海上油田的开发。,3、由于水平井在一长距离内形成一低压区，而直井是形成一个低压点，所以水平井在其长度上能保持流体较为均匀地流入井筒。故它有利于开发薄油气层和带底水、气顶的油层，可以减缓底水和气顶的锥进。 4、从水平井中注入或采出流体能与直井的相应流体形成正交流动状态，有利于提高扫油效率和采收率。,水平井产能及其特点,水平井产能及其特点,水平井
6、的主要缺点是钻井、完井技术复杂，工期较长，水平井的成本和污染程度一般比直井高。但随着钻井、完井技术的完善配套，上述不足已明显得到改善。因此，对于一定地区，一般应考虑钻多口水平井方案，而不是选择单口水平井方案。 由于水平井的产能主要取决于水平井长度和完井质量，这均取决于钻井、完井工艺技术。因此，为了提高水平井工程的经济效益，要求钻井、完井、油藏工程和采油工程多学科的协同配合。,课堂练习 一、某井位于面积A=45000m2的矩形(长宽比为2：1)泄油面积中心，井径rw=0.1m,原油体积系数Bo=1.2，原油粘度uo=4mPa.s,地面原油密度 =860Kg/m3，油井表皮系数S=2。试根据下列测
7、试资料绘制IPR曲线（用电脑绘制曲线），并计算采油指数J和油层参数Koh，推算油藏平均压力。 测试数据表,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,溶解气驱油藏 （流体物性和 相渗透率随压力 变化而变化）,1、Vogel 方法(1968),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
8、； 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。,通过对不同类型的21个溶解气驱动油藏进行模拟计算，得到的结果的总结,2、Vogel 曲线,溶解气驱油藏 的无因次IPR曲线,经典方程,3、Vogel 方程,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Pr和一个工作点( qo(test) , pwf(test) ),如何利用Vogel方程绘制IPR曲线？,、已知两个工作点，油藏压力未知,a. 油藏平均压力的确定：已知或利用两组qopwf 测试计算，即,b.计算,c. 由流入动态关系式计算相关参数,例1：,已知B井平
9、均地层压力Pr为14MPa,测试流压为11MPa时的测试产量为30m3/d。试用Vogel方程绘制该井的IPR曲线。,解：(1)计算,(2)预测不同流压下的产量：,计算结果列入下表：,(3)根据计算结果绘制IPR曲线。,图2-4 计算的溶解气驱油藏油井IPR曲线 1-用测试点按直线外推；2-计算机计算值；3-用Vogel方程计算值,Vogel曲线与数值模拟IPR曲线的对比,对比结果：,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时，但一般误差低于5。 如果用测试点的资料按直线外推，最大误差可达 7080，只是在开采末期约30%。 采出程度 Np 对油井
10、流入动态影响大，而kh/、Bo、k、So等对其影响不大。,2.费特柯维奇方法,溶解气驱油藏,假设(kro/oBo)与压力p 成线性关系，则,其中，,所以：,当 时：,令：,费特柯维奇 基本方程,3.不完善井Vogel方程的修正,油水井的不完善性：,射孔完成的井打开性质不完善井； 未全部钻穿油层的井打开程度不完善井； 打开程度和打开性质都不完善的井双重不完善井；,在钻井或修井过程中油层受到损害或进行酸化、压裂等措施，改变井壁附近油层渗透率，从而改变油井的完善性。,Vogel方程是建立在理想的完善井之上，即油层部分井壁完全裸露，井壁附近的油层未受到损害。,图1-5 完善井和非完善井周围的压力分布示
11、意图,油井的不完善性导致在井底附近会有增加或降低的压力降,增产措施见效了,受到污染了,引入流动效率FE的概念：,FE的定义：油井的理想生产压差与实际生产压差之比,为“正”称“正”表皮，油井不完善；为“负”称“负”表皮，油井超完善。,完善井：,非完善井：,如何计算 （表皮附加压力降）,而：,令：,非完善井表皮附加压力降：,则：,表皮系数或井壁阻力系数,表皮系数或井壁阻力系数S,油层受污染的或不完善井：,完善井：,增产措施后的超完善井：,由于损害半径和损害区渗透率难以确定，因而用公式无法确定表皮系数S，通常由试井方法获得,利用流动效率计算直井流入动态的方法,图1-6 FE 1时的无因次IPR曲线(
12、standing IPR曲线),Standing方法(1970) (FE=0.5 1.5),FE=1,Vogel方程，完善井的公式,standing方法计算不完善井IPR曲线的步骤：,b.根据FE计算不同Pwf对应的Pwf,然后由下式计算相应的产量。,c.根据计算结果绘制IPR曲线,Vogel方程的变形，其中都为已知数,注：运用Standing方法的范围只能是（FE=0.51.5）,Harrison方法 (FE=1 2.5),图1-7 Harrison无因次IPR曲线(FE1),扩大了Standing的曲线范围,注：用来计算高流动效率井的IPR曲线和预测低流压下得产量,Harrison方法的计
13、算步骤如下：,a.计算FE=1时的qomax先求pwf/pr，然后查图1-7中对应的FE曲线上的相应值qo/qomax(FE=1)，则,b.计算不同流压下的产量,c.根据计算结果绘制IPR曲线,d.求FE对应的最大产量，即pwf=0时的产量,其中的 都是测试点，都为已知数,查图得到,例2：,已知C井的FE=0.8，平均地层压力Pr为14MPa,测试流压为11MPa时的测试产量为30m3/d。试绘制该井的IPR曲线。,解：(1)计算该井在FE=1时的最大产量：,(2)预测不同流压下该井的产量：,先求FE=0.8时不同pwf对应的pwf,然后在由下式求相应的产量,以pwf=5MPa为例，对应pwf
14、=6.8MPa,改变流压计算相应产量列下表：,(3)根据计算结果绘制C井的IPR曲线。,(二)斜井和水平井的IPR曲线,1990年，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,优点：使用简单，仅需一组测点，便可得IPR曲线,缺点：方程没有归一化,斜井和水平井的流入动态与垂直井不同，不可直接用Vogel方程,1989年，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IPR曲
15、线。,图1-8 拟合的IPR曲线与实际曲线的对比 _拟合的IPR曲线,实际曲线,曲线表明：早期的IPR曲线近似于直线，随着采出程度的增加，曲度增加，接近衰竭时曲度稍有减小。,Bendakhlia建议用以下公式来拟合IPR曲线图：,图1-9 参数v、n与采出程度之间的关系,IPR曲线的应用,油井流入动态反映了油藏向该井供油的能力。,根据测试资料确定IPR曲线。 根据IPR曲线确定流压和产量的对应关系。,二、某溶解气驱油藏一口井测试平均油藏压力为21MPa，产量Qo=60 t/d ，FE=0.9，Pwf=15MPa.试根据standing方法计算和绘制IPR曲线（用电脑绘制曲线），并预测产量为70
16、 t/d时的井底流压。,课堂练习,当油流到井底时，油中也没有气体析出。,PwfPb,PbPr,PrPbPwf?,在油藏压力条件下，就已经有气体析出。,油从油藏流到井底的过程中，中途有气体析出。,油藏中是单相流动,油藏中是两相流动，即溶解气驱油藏,油藏中同时存在单相和两相流动,（1）基本公式当油藏压力高于饱和压力，而流动压力低于饱和压力时，油藏中将同时存在单相和两相流动，拟稳态条件下产量的一般计算表达式为:,需要分段积分，Why?,在PrPbPwf的条件下，油井以定产量生产时，油藏中低于饱和压力区的气体饱和度会迅速恢复到临界饱和度Sgc，并保持常数。最后井筒附近较大的压降将使气体饱和度有所增加。（如图1-10）,这样，泄油面积内按气体饱和度分为3个区域： Sg=0区（大于Pb区，积分区为（Pr-Pb）,Sg=Sgc区（临界饱和度区，积分区为（Pb-Psgc）,Sg在井筒附近随压力变化的区域（饱和度增加的区域、积分区为（Psgc-Pwf）。其产量公式如下：,
