油井生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法

油井生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法根本概念

一、節(jié)點(diǎn)分析方法節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析(NodalSystemsAnalysis)簡稱為NODAL分是運(yùn)用系統(tǒng)工程理論優(yōu)化分析油井生產(chǎn)系統(tǒng)的一種綜合分析方法。通過節(jié)點(diǎn)把從油藏到地面分別器所構(gòu)成的整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)按計(jì)算壓力損失的公式或相關(guān)式分成段，用不同的計(jì)算公式對相應(yīng)的流淌段進(jìn)展計(jì)算。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析的對象是整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)，承受節(jié)點(diǎn)分析的目的是有效地分析評價(jià)油井生產(chǎn)系統(tǒng)，推測油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和進(jìn)展油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在運(yùn)用油井節(jié)點(diǎn)分析方法時(shí)，通常承受集中分析系統(tǒng)中的某一節(jié)點(diǎn)，使所要分析的問題獲得解決的節(jié)點(diǎn)稱為求解節(jié)點(diǎn)〔Solutionnode。由于局部產(chǎn)生壓降或增壓使節(jié)點(diǎn)兩端壓力不相等的這種具有特別功能的節(jié)點(diǎn)稱為功能節(jié)點(diǎn)安全閥、井下油嘴、泵處的節(jié)點(diǎn)。運(yùn)用油井節(jié)點(diǎn)分析方法，結(jié)合油藏工程及采油工藝生產(chǎn)方面的實(shí)際工作閱歷以及油田開發(fā)政策對油田生產(chǎn)提出的指標(biāo)要求，在油田的在對老油田的油井進(jìn)展系統(tǒng)優(yōu)化分析爭論供給依據(jù)。油井節(jié)點(diǎn)分析方法具有以下幾個(gè)方面用途：①確定目前生產(chǎn)條件下油井的動(dòng)態(tài)特性；②優(yōu)選油井在肯定生產(chǎn)狀態(tài)下的最正確掌握產(chǎn)量；③對油井進(jìn)展系統(tǒng)優(yōu)化分析，能快速找出油井的限產(chǎn)因素，提出有針對性的油井改造及調(diào)整措施；④確定油井停噴時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，從而分析確定油井的停噴原因；⑤確定油井轉(zhuǎn)人工舉升方式生產(chǎn)的最正確時(shí)機(jī)，同時(shí)有助于機(jī)械采油方式的優(yōu)選；⑥可以使治理人員很快地找出提高油井產(chǎn)量的途徑。節(jié)點(diǎn)分析方法在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，其發(fā)揮的作節(jié)點(diǎn)分析方法的應(yīng)用不斷得到進(jìn)展。節(jié)點(diǎn)分析方法確定系統(tǒng)范圍及設(shè)置節(jié)點(diǎn)位置在承受節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法進(jìn)展油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析時(shí)，應(yīng)依據(jù)需要解決的問題性質(zhì)和條件確定系統(tǒng)的范圍，以便既能使問題得到充分的分析，又能簡化分析計(jì)算。例如在給定油井產(chǎn)量、井底流壓及井口壓力的條件下，進(jìn)展油井舉升優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，則可把系統(tǒng)限定在從井底到井口，并包括舉升設(shè)備在內(nèi)的范圍內(nèi)。又如在或給定井口壓力的條件下，不需要爭論地面流淌系統(tǒng)，而僅用于自噴井油管尺寸選擇或人工舉升設(shè)備選擇時(shí)，則又可把系統(tǒng)限定在從油藏開頭到井口的范圍內(nèi)，人工舉升井還需要包括舉升設(shè)備系統(tǒng)。系統(tǒng)范圍確定之后，就可依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各流淌過程的特點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。選定求解節(jié)點(diǎn)通過求解點(diǎn)的選擇，可將油井生產(chǎn)系統(tǒng)劃分為兩大局部，即流入和流出局部。通過對流入和流出局部的模擬計(jì)算求得油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。求解點(diǎn)的位置可以在油井系統(tǒng)內(nèi)任意選擇，原則上要依所要求解的問題的目的而定。例如，在分析地面生產(chǎn)設(shè)施的影響時(shí)〔地面管線長度、管徑及分別器壓力等〕 ，求解點(diǎn)可選在井口處；在爭論井筒流淌與油藏供油力量的協(xié)調(diào)關(guān)系時(shí)，求解點(diǎn)一般選擇在井底處。而爭論分別器壓力或油藏壓力對油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響時(shí)，求解節(jié)點(diǎn)可選擇在分別器處或油藏壓力；在爭論泵的舉升力量時(shí)，大多項(xiàng)選擇擇泵作為求解節(jié)點(diǎn)。分析計(jì)算油井穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)流淌系統(tǒng)必定滿足混合物的質(zhì)量和能量守恒原理。要使油井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，就必需使組成油井生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)流淌過程既相互連接又相互協(xié)調(diào)，其中任何一個(gè)流淌過程發(fā)生變化都會影響其它過程，從而轉(zhuǎn)變油井的整個(gè)生產(chǎn)狀況。在進(jìn)展節(jié)點(diǎn)分析計(jì)算時(shí)，主要涉及到的計(jì)算包括：①流入動(dòng)態(tài)〔IPR〕曲線計(jì)算；②井筒多相流淌計(jì)算；③地面管線多相流淌計(jì)算；④嘴流及井下節(jié)流器等的計(jì)算；⑤對深井泵〔有桿泵、電泵、水力泵等〕人工舉升系統(tǒng)則還要選用表征舉升設(shè)備工作特性的計(jì)算公式進(jìn)展產(chǎn)量協(xié)調(diào)及設(shè)備工況推測計(jì)算。計(jì)算中，求解點(diǎn)在系統(tǒng)端點(diǎn)位置時(shí)，其中一個(gè)端點(diǎn)為計(jì)算起始點(diǎn)；假設(shè)求解點(diǎn)在中間位置時(shí)，則從系統(tǒng)的兩個(gè)端點(diǎn)分別作為起始點(diǎn)向求解點(diǎn)進(jìn)展計(jì)算。二、節(jié)點(diǎn)分析方法應(yīng)用以分別器壓力為求解點(diǎn)的分析方法把分別器選作計(jì)算節(jié)點(diǎn)，能夠很簡潔地直接觀看到分別器壓力對產(chǎn)量的影響。產(chǎn)量的變化受整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，包括油井產(chǎn)能、油管和輸油管線的規(guī)格和長度。假設(shè)想恰當(dāng)?shù)剡x出油井的最正確生產(chǎn)參數(shù)，每口井都必需進(jìn)展節(jié)點(diǎn)分析。以油藏為起點(diǎn)，分別器為終點(diǎn)計(jì)算不同流量下的分別器壓力，并繪出分別器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線。計(jì)算步驟：①假設(shè)出幾種不同的產(chǎn)量值；②從靜壓開頭計(jì)算，求出不同產(chǎn)量所需的井底流壓；③由井底流壓求出相應(yīng)的井口壓力；④由井口壓力求出不同產(chǎn)量所對應(yīng)的可允許的分別器壓力；⑤繪出分別器壓力和產(chǎn)量的對應(yīng)關(guān)系曲線，并由分別器壓力常數(shù)找到對應(yīng)的產(chǎn)量值。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，分別器壓力調(diào)整為定值。在有些狀況下，轉(zhuǎn)變出油管線的規(guī)格，產(chǎn)量會發(fā)生較大的變油管線。以油藏壓力為求解點(diǎn)這個(gè)節(jié)點(diǎn)部位的分析可分析油藏壓力值對產(chǎn)量的影響。這里不包括其它變量變化的狀況，如氣液比和含水率。對于溶解氣驅(qū)油藏，當(dāng)油藏壓力降低時(shí)氣液比會增大，到達(dá)某一點(diǎn)之后再下降油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征圖會更簡單些。在進(jìn)展油藏壓力計(jì)算時(shí)，以分別器為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的油藏壓力，并繪出油藏壓力與流量關(guān)系曲線。 其具體步驟如下：①先假定一組流量，并以給定的分別器壓力為起點(diǎn)計(jì)算各假定流量下相應(yīng)的井口壓力；②以計(jì)算得的井口壓力為起點(diǎn)計(jì)算各對應(yīng)流量下的井底壓力；③依據(jù)假定的一組流量及計(jì)算得的井底壓力，利用 IPR曲線或相關(guān)式就可求得相應(yīng)的油藏平均壓力 Pr；④繪制油藏壓力與流量關(guān)系的曲線；⑤以油藏壓力為求解點(diǎn)所得的曲線可以用來爭論在給定條件下油藏平均壓力對油井生產(chǎn)的影響及推測不同油藏平均壓力下的油井產(chǎn)量。選油藏壓力作為求解節(jié)點(diǎn)，可獲得不同油藏壓力時(shí)的產(chǎn)量。但這種算法假設(shè)的條件是生產(chǎn)氣油比或油井含水率不變。一般地，生產(chǎn)氣油比或含水率隨著生產(chǎn)時(shí)間的不同而會發(fā)生變化的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可在不同的生產(chǎn)氣油比或含水下計(jì)算繪制曲線進(jìn)展綜合分析。以井底壓力為求解點(diǎn)的分析方法以井底壓力為求解節(jié)點(diǎn)進(jìn)展分析計(jì)算時(shí)，需以下條件：分別器壓力、出油管線直徑及長度、油藏深度、油管直徑、氣油整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底分成兩局部：一局部為油藏中的流淌；另一局部為從油管入口到分別器的管流系統(tǒng)。由于選取井底為求解點(diǎn)，所以求解時(shí)，要從兩端開頭，設(shè)定一組流量，對這兩局部分別計(jì)算至求解點(diǎn)上的壓力 (井底流壓，亦即油管入口壓力)與流量的關(guān)系曲線。1〕進(jìn)展油管尺寸的敏感性分析；2〕以井口壓力及油嘴為求解點(diǎn)的分析方法油層-井筒-地面系統(tǒng)的協(xié)調(diào)分析分析自噴井生產(chǎn)過程中井口油壓的變化及其對生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響時(shí)，通常都選取井口油壓為求解點(diǎn)。求解壓力為井口壓力Pwh時(shí)。在假定一組流量后，分別以給定的分別器壓力Psep和油藏壓力Pr為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井口壓力Pwh。這樣就可繪出以井口為求解點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流入曲線(油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線)和節(jié)點(diǎn)流出曲線(水平管流淌態(tài)曲線)。由兩條曲線的交點(diǎn)就可求出該井在所給條件下的產(chǎn)量及井口壓力。油嘴的選擇及協(xié)調(diào)計(jì)算為了分析油嘴對油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響和選擇油嘴直徑時(shí)，通徑的大小。以泵口壓力為求解點(diǎn)的分析方法以泵口作為求解點(diǎn)的分析方法用于人工舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析。之一。承受任何一種人工舉升系統(tǒng)的目的，都是為了造成預(yù)定的油管吸入壓力，使生產(chǎn)壓差增大，從而增加油層流入井中的油量。任何一種人工舉升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析都可以分成兩個(gè)主要的組成局部。一個(gè)是油層局部〔液體流入動(dòng)態(tài)線、油管管柱、抽油桿柱等。人工舉升的油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的方法是：節(jié)點(diǎn)的劃分節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析的對象是油井生產(chǎn)系統(tǒng)，以有桿泵為例，求解點(diǎn)設(shè)置就設(shè)在下泵深度處。依據(jù)劃分的節(jié)點(diǎn)進(jìn)展分段計(jì)算：特征加以爭論，再依據(jù)油藏特征選擇相應(yīng)的流入動(dòng)態(tài)計(jì)算方法；從井底到泵吸入口的流淌過程以及油管內(nèi)的流淌，依據(jù)流體的流淌狀態(tài)按井筒多相流的方法計(jì)算流體的物性參數(shù)和井筒內(nèi)的壓力和溫度；地面管線中流淌的壓力損失計(jì)算。油層、井筒和抽油設(shè)備的協(xié)調(diào)條件：質(zhì)量守恒：流入和流出系統(tǒng)的質(zhì)量流量一樣；能量守恒：流體從油層流入井底時(shí)的剩余壓力等于井筒上油套環(huán)空中的液柱壓力之和平衡。流入井底的流體所具有的熱量與井口流體的剩余熱量之守恒為根底的井筒溫度分布計(jì)算在油井生產(chǎn)系統(tǒng)分析中是不行場計(jì)算是很重要的。注水井節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析注水開發(fā)的油井生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析與生產(chǎn)井的分析方法從注水泵到地層的整個(gè)注水系統(tǒng)分成段，按節(jié)點(diǎn)設(shè)置在為注水泵、配水間、配水器、注水井井底、油藏，然后承受不同相關(guān)式注水指示曲線等計(jì)算方法。注水開發(fā)的油井生產(chǎn)系統(tǒng)的起點(diǎn)是注水泵的出口。在聯(lián)合站或注水站，注水泵將合格的注入水升壓到工程所需要的壓力值，入水粘度很小，這一局部的阻力損失一般也都很小。安排到各注水井的注入水，經(jīng)井口、油管〔正注〕向下流入的主要阻力損失為管道摩阻和射孔井段孔眼阻力。在分注方式下，外加水嘴損失。注入水經(jīng)射孔井段后進(jìn)入油藏空隙，此間的流淌狀態(tài)為注入這一阻