[科普中国]-油井节点分析

简介

节点系统反映的是分散的位置———节点，在这些位置，用独立的公式描述从储层到井底，再从井底到井口（油嘴或地面分离器，一般也可定为井口）的流动情况，具体是建立压力降和流量间的关系。用这种工程方法可计算一口井的产量，并有助于确定射孔、增产措施、井口或分离器压力及油管或油嘴尺寸的效率。还可以根据预期的储层和井眼参数分析未来的生产情况。

节点系统分析的对象是整个油井生产系统，一般是将整个生产系统分成流入与流出特性两部分，分段根据实际应用的需要，确定分析的节点（称为求解点），任何压力损失点都可作为求解点。一旦求解点选定以后，就可以分段利用相应的公式分别计算不同产量下从油藏起到求解点的压力损失，绘制出该求解点处的供液能力特性曲线（流入特性），即供液能力及对应产量的关系。

然后分段计算对应不同产量下从求解点到分离器（井口也可以，视要分析的侧重点而定）的压力损失，绘制出该求解点处的流出特性曲线，即流出压力与对应产量的关系。

最后，将这两条特性曲线交会，便可求出协调点（临界）的流动压力和产量。对自喷井，主要求解点有井口、井底、地面分离器、油藏静压及油嘴等，通常是选用井口或井底为求解点。现在节点分析的软件很多，如石油大学节点分析软件，美国SSI公司的“WPM”节点分析软件，英国EPS公司的“Flosysystem”节点分析软件等。

在应用节点分析软件对生产系统进行计算分析时，必须对油井生产动态进行拟合，选择相适应的相关式（如IPR模型、多相流计算公式等），以便调整有关参数，使之更符合实际生产状况。在拟合油井生产动态时，要对油井的生产流动模式进行分段拟合。拟合油井流入特性曲线，以验证IPR公式；拟合油管流动压力梯度曲线，以选择油管多相流计算公式；拟合油嘴前后油管压力差，以完善油嘴压降计算公式等。最后还要用现场一段时间的动态，主要是产量与压力的关系进行拟合。因此，以齐全准确的动态资料，选择相适应的公式描述动态特征，应用生产压力分析技术进行科学的分析，得出有实际应用价值的结果是十分重要的。

发展情况20世纪80年代以来，随着计算机技术的发展，该方法在油气井生产系统设计及生产动态预测中得到了广泛应用。 油井节点分析的对象是油藏至地面分离器的整个油气井生产系统，其基本思想是在某部位设置节点，将油气井系统隔离为相对独立的子系统，以压力和流量的变化关系为主要线索，把由节点隔离的各流动过程的数学模型有序地联系起来，以确定系统的流量。

油井节点分析的实质是计算机程序化的单井动态模型。借助于它可以帮助人们理解油气井生产系统中各个可控制参数与环境因素对整个生产系统产量的影响和变化关系，从而寻求优化油气井生产系统特性的途径1。

油田节点分析提供一种科学方法，将油井生产的全过程作为一个整体来研究，从而使分析和设计不仅在局部上是合理和最优化的，在整体上也保证了协调。节点分析技术通过集中分析系统内的一点来分析整个系统，系统内节点的位置与最终解无关，通常是将节点选在靠近分析的部位。在节点处，生产系统分为两部分 流入段和流出段。流入段包括节点与油藏边界之间的所有部分；流出段包括节点至计算终点之间的各部分2。

井底为求解点整个生产系统将从井底分成两部分：一部分为从油藏到井底的流动；另一部分为从井底到分离器的流动。设定一组流量，对这两部分分别计算至节点上的压力（井底流压）与流量的关系曲线，即分别是油藏的IPR曲线（节点流入）和井筒TPR曲线（节点流出）。把这两条曲线绘制在同一坐标中，其交点便为该油井在所给条件下可获得的油井产量及相应的井底流压。

选井底为节点，便于预测油藏压力降低后的未来油井产量（如图左）及研究油井由于污染或增产措施后引起的流动效率改变所带来的影响（如图右）。1

井口为求解点将整个生产系统从油藏到井口作为一部分，井口到分离器作为另一部分。设定一组流量，把油藏的IPR曲线与井筒TPR曲线之叠加作为节点流入曲线，把地面嘴流曲线与地面管流曲线之叠加作为节点流出。由井口处流出曲线与流入曲线的交点就可求出该井在所给定条件下的产量及井口压力。

选井口为节点，可用来预测不同含水情况下的油井产量（如图左）及改变地面出油管线尺寸对产量的影响（如图中）。便于选择和评价不同尺寸的油管及地面出油管线对产量的影响（如图右）。

分离器为求解点将整个生产系统从油藏到分离器作为一部分，分离器作为另一部分（压降为零）。设定一组流量，把油藏的IPR曲线、井筒TPR曲线、油嘴流曲线及地面管流曲线总叠加作为节点流入曲线，把分离器压力水平线作为节点流出。由该直线与流入曲线的交点就可求出该井在该分离器压力下的产量（如图）。从图中可看出，当分离器压力下降到一定值时产量无明显增加，表明出油管线的限流作用。

在气体含量比较多或气举采油时，分离器的压力选择十分重要，因为分离器压力影响气处理系统。

油藏平均静压为求解点将整个生产系统作为一部分，油藏平均静压作为另一部分。设定一组流量，把从整个生产系统的产量与压力的关系曲线作为节点流出曲线，把油藏平均静压直线作为节点流入。由该两条线的交点就可求出该井在该地层压力下的产量选油藏平均压力为节点，可用来预测随着油田的开发，地层压力下降对产量的影响，以便为后期开采方式做准备。

油嘴为求解点以上方法均假设求解点两端存在着连续压力，而井口与油嘴之间，两端存在压差，其压差与产量成函数关系，称为函数节点。以油嘴为求解点，将整个生产系统从油藏到井口即油嘴入口作为一部分，油嘴出口到分离器作为另一部分。设定一组流量，把油藏的IPR曲线与井筒TPR曲线之叠加作为节点流入曲线，把地面总的管流曲线作为节点流出。由油嘴处流出曲线与流入曲线的交点变为井口不装油嘴的生产状况，此时井口压力pwh正好等于油嘴出口压力pd，（如图左）。将图中所示生产压差与其对应的产量绘制在坐标图上，可得出油井产量与油嘴压差的关系曲线（如图右）。

选油嘴为节点，可用来评价油嘴尺寸的选择。3

射孔段为求解点该分析方法与以油嘴为求节点相似，从砂面的井底流动压力到井底作为流入曲线，井底到分离器作为流出曲线。绘制流入曲线与流出曲线的压差△p与产量的关系，该曲线反映了对应产量下在射孔段处允许的最大压降（如图）。不同射孔方式和射孔参数的射孔段压降特性曲线与之相交，即为可能的产量。选射孔段为节点，可用来优选射孔方式及参数，采取优质完井。

总结综上所述，通过对自喷井进行系统分析，可以协调地层—油管—油嘴的流动；预测不同油嘴下的产量；选择合适的油管直径；预测地层压力变化对产量的影响及停喷压力。根据这些分析和预测，可以判断和调整目前的工作制度，使之合理化；可以为以后的增产措施提供依据，如是否采取注水来保持地层压力或采用机械采油等。3