氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析.ppt

1、第六章 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分析,生產(chǎn)系統(tǒng)分析 (節(jié)點(diǎn)分析) Gilbert (1954年) 優(yōu)化氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的一種綜合分析方法。 方法 (系統(tǒng)工程理論)： 將地層流體的滲流、舉升管垂直流動(dòng)和地面集輸系統(tǒng)視為一個(gè)完整的采氣生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)行整體優(yōu)化分析，使整個(gè)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)不僅在局部上合理，而且在整體上處于最優(yōu)狀態(tài)。 用途： 設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)中各部件的優(yōu)劣。,第一節(jié) 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析 第二節(jié) 普通節(jié)點(diǎn)分析 第三節(jié) 函數(shù)節(jié)點(diǎn)分析,本 章 主 要 內(nèi) 容,第一節(jié) 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析,一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng) 氣井生產(chǎn)系統(tǒng)由儲(chǔ)層、舉升油管、針形閥、地面集氣管線、分離器等多個(gè)部件串聯(lián)組成,研究思想 流動(dòng)過程多,流動(dòng)

2、規(guī)律不同,各個(gè)部分的壓力損失不一樣，與內(nèi)部參數(shù)有關(guān)。 分析方法是利用壓力損失與系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)有關(guān)這一思想來進(jìn)行研究的,屬于壓力分析方法。,1. 氣藏中氣體向氣井的滲流,氣體通過孔隙或裂縫向井底流動(dòng) 不同孔隙介質(zhì) 不同流體介質(zhì)（單相氣流、氣水兩相流、氣油兩相流） 不同驅(qū)動(dòng)類型和驅(qū)動(dòng)機(jī)理 不同開采方式 滲流阻力、壓力損失不同。,（1）單相氣體滲流,均質(zhì)氣藏: 產(chǎn)能試井（例如系統(tǒng)試井、等時(shí)試井、修正等時(shí)試井），指數(shù)式和二項(xiàng)式產(chǎn)能公式 單點(diǎn)法 Jones理論公式 多層氣藏和裂縫性氣藏: 不同氣藏類型的現(xiàn)代試井理論模型 氣井單井?dāng)?shù)值模擬器,（2）氣水井流入動(dòng)態(tài),邊水氣藏 底水氣藏 氣水同層的氣藏 可以采用

3、單井?dāng)?shù)值模擬器來確定。,（3）凝析氣井流入動(dòng)態(tài),當(dāng)井底流壓低于露點(diǎn)壓力時(shí)，井底附近有凝析液析出，地層中流體發(fā)生相態(tài)變化，可出現(xiàn)三個(gè)區(qū)： 1）油氣兩相可動(dòng)區(qū)； 2）油相不可動(dòng)而氣相可動(dòng)的區(qū)； 3）單相氣區(qū)。,2. 氣體通過射孔井段的流動(dòng),完井段的流動(dòng)阻力損失與完井方式密切相關(guān)。分析各種完井方式的總表皮系數(shù) 影響射孔完井流入特性的主要參數(shù)有射孔密度、孔徑、孔深、孔眼分布、相位及壓實(shí)損害程度。,3. 氣體沿垂直或傾斜油管舉升的流動(dòng),單相氣體 Cullender & Smith法 平均溫度和偏差系數(shù)法 氣水兩相流 半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停篐agedorn-Brown、Duns-Ros、Orkiszewski、Be

4、ggs-Brill、Mukherjee-Brill、Aziz等。 機(jī)理模型：如PEPITE、WELLSIM、TUFFP、OLGA、TACITE等,生產(chǎn)井模型,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行抽象，以便能進(jìn)行數(shù)學(xué)表述，該系統(tǒng)稱為生產(chǎn)井模型。,二、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析,基本思想： 在系統(tǒng)某部位（如井底）設(shè)置解節(jié)點(diǎn) 對(duì)每一部分的壓力損失進(jìn)行定量評(píng)估 對(duì)影響流入和流出解節(jié)點(diǎn)能量的各種因素進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)和優(yōu)選 基本出發(fā)點(diǎn)： 系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的壓力是唯一的； 在穩(wěn)定條件下，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)流入和流出流體的質(zhì)量守恒,1. 節(jié)點(diǎn)的設(shè)置,定義： 節(jié)點(diǎn)（Nodal）是一位置的概念，是系統(tǒng)中任一位置。分為 普通節(jié)點(diǎn) 函數(shù)節(jié)點(diǎn) 目的： 系統(tǒng)劃分

5、為若干相對(duì)獨(dú)立，相互聯(lián)系的部分，即：1）地層流入段；2）完井段；3）油管流動(dòng)段；4）地面管流段。,主要節(jié)點(diǎn)，一般取個(gè)節(jié)點(diǎn)： 地層、井底、井口、分離器、完井段、井底氣嘴、井下安全閥、地面氣嘴,各節(jié)點(diǎn)的位置,普通節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。地層、井底、井口、分離器。 函數(shù)節(jié)點(diǎn)：氣體通過這類節(jié)點(diǎn)時(shí),節(jié)點(diǎn)本身要產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降。完井段、井底氣嘴、井下安全閥、地面氣嘴。,普通節(jié)點(diǎn)和函數(shù)節(jié)點(diǎn),2、解節(jié)點(diǎn)的選擇（Solution node）,選擇系統(tǒng)某節(jié)點(diǎn)作解節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)被分為兩大部分 流入(Inflow)：始節(jié)點(diǎn)到解節(jié)點(diǎn)包括的部分 流出(Outflow)：解節(jié)點(diǎn)到末節(jié)點(diǎn)包括

6、的部分,解節(jié)點(diǎn)的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無關(guān)?？梢栽谏a(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)任意選擇 但原則上要依照所要求的目的而定，所選解節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近分析的對(duì)象。,3、流入和流出動(dòng)態(tài)特性,系統(tǒng)參數(shù)變化引起解節(jié)點(diǎn)壓力和流量變化 將Inflow 與Outflow曲線綜合到一個(gè)圖上 兩條曲線的交點(diǎn)稱為協(xié)調(diào)點(diǎn),壓力,產(chǎn)量,流入,流出,協(xié)調(diào)點(diǎn),5、敏感性優(yōu)化分析,改變系統(tǒng)參數(shù)，分析這些系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)流動(dòng)特性的影響，從而確定氣井最佳生產(chǎn)狀態(tài),三、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析的用途,對(duì)新井，選擇完井方式，確定油套管尺寸、合理生產(chǎn)壓差； 對(duì)生產(chǎn)井，找出限制氣井的不利因素，提出改造及調(diào)整措施； 優(yōu)選氣井的最佳控制產(chǎn)量； 分析氣井的停噴原因； 確定

7、排水采氣時(shí)機(jī)，優(yōu)選排水采氣方式； 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，尋求最佳方案； 預(yù)測(cè)未來氣井產(chǎn)量隨時(shí)間的變化； 找出提高氣井產(chǎn)量的途徑。,四、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析步驟,建立生產(chǎn)模型； 根據(jù)分析目標(biāo)選定解節(jié)點(diǎn)。確定節(jié)點(diǎn)分析方法； 完成各個(gè)部分?jǐn)?shù)學(xué)模型的靜動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料的擬合，繪制流入和流出動(dòng)態(tài)曲線； 求解流入和流出動(dòng)態(tài)曲線的協(xié)調(diào)點(diǎn)； 完成確定目標(biāo)的敏感參數(shù)分析。優(yōu)選系統(tǒng)參數(shù)。,一、普通節(jié)點(diǎn)分析實(shí)例,例題8-1 已知某氣井的參數(shù)：井中部深度H 3000m，油管尺寸為2“（內(nèi)徑62mm，外徑73mm），井筒平均溫度 342K，天然氣相對(duì)密度g0.6，地層壓力30MPa，井口壓力 ptf 6.0MPa，氣井產(chǎn)能方程為 試取

8、不同節(jié)點(diǎn)為解節(jié)點(diǎn)對(duì)該井進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析？,第二節(jié) 普通節(jié)點(diǎn)分析,1. 取地層為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析,求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為30MPa，產(chǎn)量為9.32104m3/d,2. 取井底為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析,求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為7.89MPa，產(chǎn)量為9.32104m3/d。,3. 取井口為解節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析,求解協(xié)調(diào)點(diǎn)。協(xié)調(diào)點(diǎn)處的壓力為6MPa，產(chǎn)量為9.32104m3/d。,不同解節(jié)點(diǎn)下進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析所獲得的產(chǎn)量相同，為9.32104m3/d。 產(chǎn)量與解節(jié)點(diǎn)的位置無關(guān)。 解節(jié)點(diǎn)的位置不同，節(jié)點(diǎn)的壓力不同，流入和流出動(dòng)態(tài)曲線的形狀不一樣。,結(jié)論,二、氣井敏感參數(shù)分析,影響氣井產(chǎn)能的因素很多，如油管尺寸、表皮系數(shù)、射孔密度、井口壓力、地層壓力等。 采用敏感參數(shù)分析方法可以分析它們對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。,1. 井口壓力對(duì)氣井產(chǎn)能的影響,2. 油管尺寸對(duì)氣井產(chǎn)能的影響,油管的作用 封隔器，保護(hù)套管不受油管內(nèi)流體高壓作用 保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用 油管尺寸合理，井內(nèi)不會(huì)滯留烴類液體和水 油管尺寸必須很大，氣井能通過最大的氣量,油管設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮： 機(jī)械方面問題 井的產(chǎn)能 攜液能力 成本,3. 井壁污染對(duì)氣井產(chǎn)能的影響,例8-2 已知?dú)饩畢?shù)：氣藏外邊界半徑 re 150m，井半徑 rw 0.12m，氣藏有效厚度 h 20m，地層滲透率 K 0.001m2。其余參數(shù)同例題8-1,第三節(jié)