簡介
節點系統反映的是分散的位置———節點,在這些位置,用獨立的公式描述從儲層到井底,再從井底到井口(油嘴或地面分離器,一般也可定為井口)的流動情況,具體是建立壓力降和流量間的關係。用這種工程方法可計算一口井的產量,並有助於確定射孔、增產措施、井口或分離器壓力及油管或油嘴尺寸的效率。還可以根據預期的儲層和井眼參數分析未來的生產情況。
節點系統分析的對象是整個油井生產系統,一般是將整個生產系統分成流入與流出特性兩部分,分段根據實際套用的需要,確定分析的節點(稱為求解點),任何壓力損失點都可作為求解點。一旦求解點選定以後,就可以分段利用相應的公式分別計算不同產量下從油藏起到求解點的壓力損失,繪製出該求解點處的供液能力特性曲線(流入特性),即供液能力及對應產量的關係。
然後分段計算對應不同產量下從求解點到分離器(井口也可以,視要分析的側重點而定)的壓力損失,繪製出該求解點處的流出特性曲線,即流出壓力與對應產量的關係。
最後,將這兩條特性曲線交會,便可求出協調點(臨界)的流動壓力和產量。對自噴井,主要求解點有井口、井底、地面分離器、油藏靜壓及油嘴等,通常是選用井口或井底為求解點。現在節點分析的軟體很多,如石油大學節點分析軟體,美國SSI公司的“WPM”節點分析軟體,英國EPS公司的“Flosysystem”節點分析軟體等。
在套用節點分析軟體對生產系統進行計算分析時,必須對油井生產動態進行擬合,選擇相適應的相關式(如IPR模型、多相流計算公式等),以便調整有關參數,使之更符合實際生產狀況。在擬合油井生產動態時,要對油井的生產流動模式進行分段擬合。擬合油井流入特性曲線,以驗證IPR公式;擬合油管流動壓力梯度曲線,以選擇油管多相流計算公式;擬合油嘴前後油管壓力差,以完善油嘴壓降計算公式等。最後還要用現場一段時間的動態,主要是產量與壓力的關係進行擬合。因此,以齊全準確的動態資料,選擇相適應的公式描述動態特徵,套用生產壓力分析技術進行科學的分析,得出有實際套用價值的結果是十分重要的。
發展情況
20世紀80年代以來,隨著計算機技術的發展,該方法在油氣井生產系統設計及生產動態預測中得到了廣泛套用。 油井節點分析的對象是油藏至地面分離器的整個油氣井生產系統,其基本思想是在某部位設定節點,將油氣井系統隔離為相對獨立的子系統,以壓力和流量的變化關係為主要線索,把由節點隔離的各流動過程的數學模型有序地聯繫起來,以確定系統的流量。
油井節點分析的實質是電腦程式化的單井動態模型。藉助於它可以幫助人們理解油氣井生產系統中各個可控制參數與環境因素對整個生產系統產量的影響和變化關係,從而尋求最佳化油氣井生產系統特性的途徑 。
油田節點分析提供一種科學方法,將油井生產的全過程作為一個整體來研究,從而使分析和設計不僅在局部上是合理和最最佳化的,在整體上也保證了協調。節點分析技術通過集中分析系統內的一點來分析整個系統,系統內節點的位置與最終解無關,通常是將節點選在靠近分析的部位。在節點處,生產系統分為兩部分 流入段和流出段。流入段包括節點與油藏邊界之間的所有部分;流出段包括節點至計算終點之間的各部分 。
井底為求解點
整個生產系統將從井底分成兩部分:一部分為從油藏到井底的流動;另一部分為從井底到分離器的流動。設定一組流量,對這兩部分分別計算至節點上的壓力(井底流壓)與流量的關係曲線,即分別是油藏的IPR曲線(節點流入)和井筒TPR曲線(節點流出)。把這兩條曲線繪製在同一坐標中,其交點便為該油井在所給條件下可獲得的油井產量及相應的井底流壓。
選井底為節點,便於預測油藏壓力降低後的未來油井產量(如圖左)及研究油井由於污染或增產措施後引起的流動效率改變所帶來的影響(如圖右)。
井口為求解點
將整個生產系統從油藏到井口作為一部分,井口到分離器作為另一部分。設定一組流量,把油藏的IPR曲線與井筒TPR曲線之疊加作為節點流入曲線,把地面嘴流曲線與地面管流曲線之疊加作為節點流出。由井口處流出曲線與流入曲線的交點就可求出該井在所給定條件下的產量及井口壓力。
選井口為節點,可用來預測不同含水情況下的油井產量(如圖左)及改變地面出油管線尺寸對產量的影響(如圖中)。便於選擇和評價不同尺寸的油管及地面出油管線對產量的影響(如圖右)。
分離器為求解點
將整個生產系統從油藏到分離器作為一部分,分離器作為另一部分(壓降為零)。設定一組流量,把油藏的IPR曲線、井筒TPR曲線、油嘴流曲線及地面管流曲線總疊加作為節點流入曲線,把分離器壓力水平線作為節點流出。由該直線與流入曲線的交點就可求出該井在該分離器壓力下的產量(如圖)。從圖中可看出,當分離器壓力下降到一定值時產量無明顯增加,表明出油管線的限流作用。
在氣體含量比較多或氣舉採油時,分離器的壓力選擇十分重要,因為分離器壓力影響氣處理系統。
油藏平均靜壓為求解點
將整個生產系統作為一部分,油藏平均靜壓作為另一部分。設定一組流量,把從整個生產系統的產量與壓力的關係曲線作為節點流出曲線,把油藏平均靜壓直線作為節點流入。由該兩條線的交點就可求出該井在該地層壓力下的產量選油藏平均壓力為節點,可用來預測隨著油田的開發,地層壓力下降對產量的影響,以便為後期開採方式做準備。
油嘴為求解點
以上方法均假設求解點兩端存在著連續壓力,而井口與油嘴之間,兩端存在壓差,其壓差與產量成函式關係,稱為函式節點。以油嘴為求解點,將整個生產系統從油藏到井口即油嘴入口作為一部分,油嘴出口到分離器作為另一部分。設定一組流量,把油藏的IPR曲線與井筒TPR曲線之疊加作為節點流入曲線,把地面總的管流曲線作為節點流出。由油嘴處流出曲線與流入曲線的交點變為井口不裝油嘴的生產狀況,此時井口壓力p正好等於油嘴出口壓力p,(如圖左)。將圖中所示生產壓差與其對應的產量繪製在坐標圖上,可得出油井產量與油嘴壓差的關係曲線(如圖右)。
選油嘴為節點,可用來評價油嘴尺寸的選擇。
射孔段為求解點
該分析方法與以油嘴為求節點相似,從砂面的井底流動壓力到井底作為流入曲線,井底到分離器作為流出曲線。繪製流入曲線與流出曲線的壓差△p與產量的關係,該曲線反映了對應產量下在射孔段處允許的最大壓降(如圖)。不同射孔方式和射孔參數的射孔段壓降特性曲線與之相交,即為可能的產量。選射孔段為節點,可用來優選射孔方式及參數,採取優質完井。
總結
綜上所述,通過對自噴井進行系統分析,可以協調地層—油管—油嘴的流動;預測不同油嘴下的產量;選擇合適的油管直徑;預測地層壓力變化對產量的影響及停噴壓力。根據這些分析和預測,可以判斷和調整目前的工作制度,使之合理化;可以為以後的增產措施提供依據,如是否採取注水來保持地層壓力或採用機械採油等。