1、1自喷井流动自喷井流动过程过程及能量分析及能量分析井筒内气液两相流动井筒内气液两相流动 油井流入动态和井筒多相流动规律是油井各种举升方式设计和生产动态分析所需要的共同理论基础。自喷井的四种流动过程自喷井的四种流动过程油井流入动态油井流入动态主主 要要 内内 容容2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油井生产的三个基本流三个基本流动过程动过程自喷井生产自喷井生产的四个基本的四个基本流动过程流动过程地面水平或倾斜管流地层渗流井筒多相管流嘴流 生产流体通过油嘴的流动生产流体通过油嘴的流动一、自喷井流动过程3二、油井流入动态油井流入动态：油井产量
2、与井底流动压力的关系典型的流入动态曲线典型的流入动态曲线41、单相液体流入动态asrrBPPhkqweoowfroo21ln)(2供给边缘压力不变圆形地层中心一口井的产量公式为：asrrBPPhkqweoowfroo43ln)(2圆形封闭油藏，拟稳态条件下的油井产量公式为：5泄油面积形状与油井的位置系数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。Xrrwe6)PP(s21XlnBhak2qwfroooo)PP(s43XlnBhak2qwfroooo1、单相液体流入动态)(wfroPPJq采油(液)指数：单位生产压差下油井产油(液)量，反
3、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。7单相流动时的IPR曲线为直线；斜率的负倒数便是采油指数；纵坐标（压力坐标）上的截距即为油层压力；反求地层参数；单相液体流入动态小结8条件：当油井产量很高时，在井底附近将出现非达西渗流：单相液体流入动态非达西渗流如果在单相流动条件出现非达西渗滤，也可利用试井所得的产量和压力资料求得C和D值。由试井资料绘制的 直线的斜率为D，其截距则为C。qPPwfr/qDqCqPPwfr2DqCqPPwfr92、油气两相渗流时的流入动态 通常结合生产资料来绘制IPR曲线（如Vogel方法）1）垂直井油气两相渗流时油井产量公式为：drdp
4、Bhrkqoooo2kkkorodpBKrrkhqewfPPooroweoln2=f(p)=f(p)102）Vogel 方法：2max8.02.01rwfrwfooPPPPqqVogel Vogel 曲线：曲线：可看作可看作是溶解气驱油藏渗流方是溶解气驱油藏渗流方程通解的近似解程通解的近似解 2、油气两相渗流时的流入动态11 计算 ：maxoqmax28.02.01orwfrwfoqPPPPq 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。给定不同流压，计算相应的产量：情况一：已知地层压力和一个工作点：3）利用Vogel方程绘制IPR曲线2max8.02.01rtestwfrtestwftes
5、tooPPPPqq12 情况二：油藏压力未知，已知两个工作点 油藏平均压力和 的计算maxoq 根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线 给定不同流压，计算相应的产量211max18.02.01rtestwfrtestwfotestoPPPPqq）（）（）（222max28.02.01rtestwfrtestwfotestoPPPPqq）（）（）（134）非完善井Vogel方程的修正油水井的非完善性：油水井的非完善性：打开性质不完善；如射孔完成打开性质不完善；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打开程度和打开性质双重不完
6、善 油层受到损害油层受到损害 酸化、压裂等措施酸化、压裂等措施14同产量完善井和非完善井周围的压力分布示意图同产量完善井和非完善井周围的压力分布示意图15完善井完善井:weoowfeoorrlnB)PP(hk2q非完善井非完善井:wssseooowfeorrlnk1rrlnk1B)PP(h2q令：令：wssorrkksln1shkBqPoooosk2非完善井附加非完善井附加压力降压力降:wssooooowfwfskrrkkhkBqPPPln12则：则：表皮系数表皮系数16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。0s1FE油层受污染的不完善井，0s1FE完善井,0s1FE增
7、产措施后的超完善井，wfrskwfrwfrwfrpppppppppFE17Standing Standing 无因次无因次IPRIPR曲线曲线StandingStanding方法方法(FE=0.5(FE=0.51.5)1.5)4）非完善井Vogel方程的修正18StandingStanding方法计算不完善井方法计算不完善井IPRIPR曲线的步骤：曲线的步骤：2)1max(8.02.01rwfrwfoFEoPPPPqqFEPPPPwfrrwf)(计算在计算在FE=1FE=1时最大产量时最大产量21max8.02.01rwfrwfFEooPPPPqq 预测不同流压下的产量预测不同流压下的产量 根
8、据计算结果绘制根据计算结果绘制IPRIPR曲线曲线Vogel Vogel 方方程程19dpBKs43rrlnkh2qrwfPPooroweo 基本公式 当油藏压力高于饱和压力，而井底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表达式为:时的流入动态wfbrPPp、320 计算方法单相达西单相达西渗流渗流VogelVogel方程方程组合型IPR方法组合型组合型IPRIPR曲线曲线21)(8.02.01 2bwfbwfcboPPPPqqq)1(8.18.1brbbcPPqJPq)(brbPPJq流压等于饱和压力时的产量为：)(8.0)(2.01 8.12bwfbw
9、fbbroPPPPPPPqJ 当 时，由于油藏中全部为单相液体流动。bwfPP 当 后，油藏中出现两相流动。bwfPP)(wfroPPJq流入动态公式为：直线段采油指数22Petrobras提出了计算三相流动IPR曲线的方法。综合IPR曲线的实质:按含水率取纯油IPR曲线和水IPR曲线的加权平均值。当已知测试点计算采液指数时，是按产量加权平均；当预测产量或流压时是按流压加权平均。油气水三相油气水三相IPR IPR 曲线曲线4、油气水三相IPR曲线23井筒多相流理论：研究各种举升方式油井生产规律理论基础研究特点：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 近似关系三、井
10、筒内气液两相流基本概念24气液两相流动与单相液流的比较比较项目比较项目 单相液流单相液流 气液两相流气液两相流 能量来源能量来源 井底流压井底流压 井底流压井底流压 气体膨胀能气体膨胀能 能量损失能量损失 重力损失重力损失 摩擦损失摩擦损失 重力损失重力损失 摩擦损失摩擦损失 动能损失动能损失 流动型态流动型态 基本不变基本不变 流型变化流型变化 能量关系能量关系 简单简单 复杂复杂 （一）井筒气液两相流动的特性25 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。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。（二）流动型态的变化26段
11、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。27环流 油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。28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。29流态小结：油井生产中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、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。纯油流纯油流泡流泡流段段塞塞流流环环流流雾流雾流30四、井筒气液两相流动的特性1、滑脱损失概念因滑脱而产生的附加压力损失滑脱损失的实质：液
12、相的流动断面增大引起混合物密度的增加。单位管长上滑脱损失为：气液两相流流动断面简图mmmlmff31 关系曲线关系曲线 )/(12PPfG 1112kkckPP根据热力学理论，气体流动的临界压力比为：52801.PPc空气流过喷管的临界压力比为：546.0PP1c天然气流过喷管的临界压力比为：结论：在临界流动条件下，流量不受嘴后压力变化的影响。2、嘴流规律32分析：分析：5.05.0214wtfPRdq对于含水井：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：tnmPcRdq tPRdq5.024根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：当油嘴直径和气油比一定时，产量和井口油压成线性关系。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。
