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第五章油气井动态分析
5-1 直井生产动态分析
在油井动态分析中,油井流入动态特征,是指原油从油层内向采油井底流动过程中,产量与流动压力之间的变化特征,它主要决定于油藏的驱动类型和采油井底各相流体的流动状态,这种变化特征是预测油井产能、确定采油井合理工作制度以及分析油井产能变化规律的主要依据。
气井的绝对无阻流量又称无阻流量,以QAOF表示,它是判断气井产能大小和进行气井之间产能对比的重要指标,也是确定气井合理产能的重要依据。气井的绝对无阻流量定义为:当气井生产时势井底流动压力降为一个绝对大气压(即无井底回压)时,气井的最大潜在理论产量。实际生产时,气井的绝对无阻流量是不可能达到的。它主要作为确定允许合理产量的基础。气井投产后的允许合理产量的,限定为绝对无阻流量的1/4和1/5,需要说明的是气井的绝对无阻流量,并不是一成不变的。对于定容封闭消耗气藏来说,它随气藏压力的降低而减小,有效的增产措施也会提高气井的绝对无阻流量。因此,需要根据气井的生产动态和压力、产量变化情况,结合地层压力的测试,不失时机地进行气井绝对无阻流量的测试,以便调整气井的合理产量。
一、生产指数和IPR
1、生产指数:通常用生产指数J表示油井的生产能力,生产指数J定义为产量与生产压差之比。
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——原油产量,bbl/d;
——生产指数,bbl/();
——油井泄油区的平均压力(静压);psi;
——井底流压,psi;——压差,psi。
2、生产指数测试
①一般在生产测试中测得。现关井使地层压力恢复到静压,然后油井以定产量Qo在稳态井底流压下Pwf下生产。由于井口压力稳定不一定表明井底压力Pwf也稳定,因此油井开始生产后要连续测量井底流压。
②只有当油井处于拟稳态时,测得的生产指数才能反映油井的产能。因此,为准确计算生产指数,油井必须在一个固定产量下开井足够时间达到稳定。下图表示当油井处于不稳定流动期间,生产指数随时间发生变化,同时可以测得对应时间的Pwf。
油井处于拟稳态流动时,生产指数由方程:
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——生产指数,bbl/();——油相的有效渗透率mD;
——表皮系数;——厚度,ft。
生产指数
压力
瞬变流
拟稳态流动
不同时间状态下的生产指数
③由于井的大多数时间处于近似拟稳态流动,生产指数是预测油井生产指数动态的有效参数。
④通过对生产指数监测,可以判断油井是否在完井、修井、生产、注水等环节中出现损害和机械故障。如果J意外下降,就可以对可能的问题进行分析。
⑤比生产指数:由于生产指数因为井设开油藏厚度不同而不同,可以将生产指数除以射开厚度Js。
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3、流入动态曲线IPR
如果生产指数是常数,,与是以J为斜率的直线关系。
同样:,与是以为斜率的直线关系。该图代表了油井产量与井底流压之间的关系,称为流入动态曲线(IPR曲线)
①当等于平均油藏压力,由于没有压差,流量为0;
②当当等于0,流量最大,这个流量为无阻流量,尽管实际中不可能达到这个值,但在石油工业被广泛应用,用于对比油井不同井的产能。
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③斜率等于生产指数的负倒数。
Qo
压力
Qo
压力
J
-1/J
与关系曲线
④Muskat 和Evinger(1942)以及Vogel(1968)发现,当压力降低到泡点压力以后,IPR曲线将偏离直线。
根据采油指数的定义:
; 5-6
上式表明,影响生产指数的变量与压力有关,即原油粘度、原油体积系数和油相的相对渗透率。这些变量都与压力有关。
Pb
压力
Kro=1
Bo
uo
压力对Kro、uo和Bo的影响
当压力高于泡点压力时,等于1,降低,增大。几乎为常数。当压力低于泡点压力时,油中脱出的天然气引起很快下降。
下图说明压力变化对的总影响。
压力
Pb
压力对Kro/uo Bo的影响
下图定性说明油藏衰竭过程中的IPR的变化。
流量
Pb
油藏压力衰竭对IPR的影响
二、两相渗流IPR曲线
有几种经验方法可以预测溶解气驱油藏非线性IPR特征。大多数方法要求至少测得一个稳定和相应的,所有方法都包括以下两个计算步骤:
①利用稳定的测试数据,绘制在当前平均油藏压力下的IPR曲线;
②预测流入动态曲线与平均油藏压力的关系。
下面的经验方法可用于计算及预测油井的IPR曲线。
1、Vogel方法
Vogel(1968)利用计算机模型计算几个假设饱和油藏的IPR,归一化后计算出IPR,绘出了油藏实例的IPR曲线,得到了以下无量纲参数间的关系,归一化IPR引入以下无量纲参数。
无量纲压力:;无量纲产量:;
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(Q)max ——井底流压为零时的最大流量,即QAOF。
Vo