一种基于油套分离比的油井产气量计量方法

摘要

本发明涉及一种基于油套分离比的油井产气量计量方法，包括以下步骤：测量套管产气量；计算油套分离比；根据油套分离比确定泵影响因子；确定溶解气油比；根据泵影响因子、溶解气油比、测量的套管产气量得到油井产气量。本发明方法面向油井产量计量系统，提出一种基于油套分离比、套管气量和溶解气油比的油井产气量计量方法，提高了油井产气量的计量精度。

权利要求

1.一种基于油套分离比的油井产气量计量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：测量套管产气量；

步骤2：计算油套分离比；

无气锚的情况下：

建立油管气数学模型：

其中，Ro为油管产气量，p0为地面大气压，pi为尾管底端压力，fw为含水率；α为溶解系数；

γ为油液密度；A为油管截面积，pb为泡点压力，p1为油管内压力；

其中，Rc为套管产气量，ps为管鞋处压力，A0为油套环空截面积，p2为套管内压力；

得到油套分离比：

有气锚的情况下：

建立油管产气量计算式：其中，Ro为油管产气量，η为气锚分气效率；p0为地面大气压，fw为含水率；α为溶解系数；

γ为油液密度；A为油管截面积；p1为油管内压力；

套管产气量计算式：

其中，Rc为套管产气量，pf为沉没压力；ps为管鞋处压力，pb为泡点压力，p2为套管内压力；A0为油套环空截面积；

得到油套分离比：

有筛管的情况下：

油管产气量计算式：

其中，Ro为油管产气量，p1为油管内压力；pf为沉没压力；p0为地面大气压，fw为含水率；α为溶解系数；γ为油液密度；A为油管截面积；

套管产气量计算式：

其中，Rc为套管产气量，p2为套管内压力；

得油套分离比：

其中，μ为筛管分气影响因子；

步骤3：对油套分离比进行修正；

步骤4：确定溶解气油比；

步骤5：根据溶解气油比、修正后的油套分离比、测量的套管产气量得到油井产气量；

所述确定溶解气油比具体为：其中，Rs为溶解气油比，t为井下温度，P为井下压力，δgs为689.5kPa下的天然气的相对密度；δo为标况下原油相对密度，c1、c2、c3为系数；tst为标准状况下的温度，δng为标准状况下的压力。

2.根据权利要求1所述的一种基于油套分离比的油井产气量计量方法，其特征在于，所述对油套分离比进行修正具体为：其中，k为泵影响因子。

3.根据权利要求1所述的一种基于油套分离比的油井产气量计量方法，其特征在于，计算油井产气量具体为：

Qg＝Rs·Qo+Qtaog(1+m)其中，Rs为泵入口处的溶解油气比；Qtaog为测量的套管的产气量；m为油套分离比；Qo为油井产量；Qg为油井总产气量。

说明书

一种基于油套分离比的油井产气量计量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油井产量计量领域，具体地说是一种基于油套分离比和溶解气油比的油井产气量计量算法。

背景技术

[0002] 油井产气量是油井产量计量中十分关键的生产数据，对于油井而言，产气量包括两部分，即油井生产时进入油管的气量和由油套环空排出的套管气量。目前，油井产气量的
计量是在计量间里进行测量的，但是由于许多油井是放套管气生产的，计量间里测量出来
的气量只是经泵生产出来的部分气量，并不包括从油套环空中逸出的气量，而这部分气量
也是个不小的数值，会给计量结果带来较大的偏差。还有些油田采用丛式井方式开发或多
口油井共同计量的方式，造成单量较为困难且计量误差较大，同时由于其油井产气量较低，
计量也较为困难。而套管气量却可以较为准确地测量出来，因此，如果能够根据套管气量计
算出油井产气量，就可以解决油井产气量的计量问题。

发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本发明提出一种基于油套分离比、套管气量和溶解气油比的油井产气量计量算法，该方法可以在现有的技术条件下，解决了油井产气量的单量问题，
且计量结果更加准确可靠，提高了油井产气量的计量精度。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于油套分离比的油井产气量计量方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤1：测量套管产气量；

[0006] 步骤2：计算油套分离比；

[0007] 步骤3：对油套分离比进行修正；

[0008] 步骤4：确定溶解气油比；

[0009] 步骤5：根据溶解气油比、修正后的油套分离比、测量的套管产气量得到油井产气量。

[0010] 所述步骤2，无气锚的情况下：

[0011] 建立油管气数学模型：

[0012]

[0013] 其中，Ro为油管产气量，p0为地面大气压，pi为尾管底端压力，fw为含水率；α为溶解系数；γ为油液密度；A为油管截面积，pb为泡点压力，p1为油管内压力；

[0014]

[0015] 其中，Rc为套管产气量，ps为管鞋处压力，A0为油套环空截面积，p2为套管内压力；

[0016] 得到油套分离比：

[0017]

[0018] 所述步骤2，有气锚的情况下：

[0019] 建立油管产气量计算式：

[0020]

[0021] 其中，Ro为油管产气量，η为气锚分气效率；p0为地面大气压，fw为含水率；α为溶解系数；γ为油液密度；A为油管截面积；p1为油管内压力；

[0022] 套管产气量计算式：

[0023]

[0024] 其中，Rc为套管产气量，pf为沉没压力；ps为管鞋处压力，pb为泡点压力，p2为套管内压力；A0为油套环空截面积；

[0025] 得到油套分离比：

[0026]

[0027] 所述步骤2，有筛管的情况下：

[0028] 油管产气量计算式：

[0029]

[0030] 其中，Ro为油管产气量，p1为油管内压力；pf为沉没压力；p0为地面大气压，fw为含水率；α为溶解系数；γ为油液密度；A为油管截面积；

[0031] 套管产气量计算式：

[0032]

[0033] 其中，Rc为套管产气量，p2为套管内压力；

[0034] 得油套分离比：

[0035]

[0036] 其中，μ为筛管分气影响因子。

[0037] 所述对油套分离比进行修正具体为：

[0038]

[0039] 其中，k为泵影响因子。

[0040] 所述确定溶解气油比具体为：

[0041]

[0042]

[0043] 其中，Rs为溶解气油比，t为井下温度，P为井下压力，δgs为689.5kPa下的天然气的相对密度；δo为标况下原油相对密度，c1、c2、c3为系数；tst为标准状况下的温度，δng为标准
状况下的压力。

[0044] 所述计算油井产气量具体为：

[0045] Qg＝Rs·Qo+Qtaog(1+m)

[0046] 其中，Rs为泵入口处的溶解油气比；Qtaog为测量的套管的产气量；m为油套分离比；Qo为油井产量；Qg为油井总产气量。

[0047] 本发明具有以下有益效果及优点：

[0048] 1.本发明方法面向油井产量计量系统，提出一种基于油套分离比、套管气量和溶解气油比的油井产气量计量方法，提高了油井产气量的计量精度。

[0049] 2.本发明方法只需测量套管气量，无需对油井产气量进行单独计量，解决了油田采用丛式井方式开发和多口油井共同计量方式下，油井产气量的单量问题。

[0050] 3.本发明方法基于井口测量的套管气量，通过分析计算油套分离比、溶解气油比等参数实现油井产气量的计量，可操作性强，具有广泛的应用性。

附图说明

[0051] 图1为本发明的算法流程图。

具体实施方式

[0052] 本发明提出一种基于油套分离比、套管气量和溶解气油比的油井产气量计量算法，下面对本发明做进一步的详细说明。

[0053] 如图1所示，本发明方法包括以下步骤：

[0054] 步骤1：测量套管气量

[0055] 使用仪表测量测量套管产气量。

[0056] 步骤2：计算油套分离比

[0057] 根据套管气产气机理及井下设备状况，当管鞋处压力大于泡点压力时，油套环空中无套管气产出，以下分析均基于管鞋处压力小于泡点压力情况下，不同产气状态下相应
的套管产气量计算方法。

[0058] (1)无气锚

[0059] 当管鞋处压力小于泡点压力时，进入尾管内的将是气液混合物，由于气液密度差异较大以及浮力、重力、摩擦力等因素的影响，会产生滑脱现象。这会使尾管底部低于泡点
压力的那一段油液所释放出来的溶解气将沿着油套空间向上运动，最后以套管气的形式从
套管口部逸出。还有部分油液被抽入泵内沿油管上升，上升过程中其压力逐渐下降，油中溶
解的天然气随压力的降低逐渐释放。

[0060] 根据油管气及套管气产气原理建立数学模型，对于尾管建立坐标系，距尾管底端h1、压力p1处，微元内压力变化量为dp，积分推导则有：

[0061]

[0062] 其中，Ro为油管产气量，m3；p0为地面大气压，Mpa；pi为尾管底端压力，Mpa；fw为含水2
率；α为溶解系数；γ为油液密度；A为油管截面积，m；pb为泡点压力，Mpa。

[0063] 对于泡点压力处到尾管底端建立坐标系，距泡点压力处h2、压力p2处，微元内压力变化量为dp，积分经推导则有：

[0064]

[0065] 其中，Rc为套管产气量，m3；ps为管鞋处压力，Mpa；A0为油套环空截面积，m2。

[0066] 可得油套分离比：

[0067]

[0068] (2)有气锚

[0069] 为防止气体进入泵内影响泵效，一般会在抽油泵下安装气锚。安装气锚后的油井，油套环空中会有大量的套管气产出。考虑到气锚的分气作用对环空产气的影响，建立气锚
井数学模型，经推导得到油管产气量计算式：

[0070]

[0071] 其中，η为气锚分气效率。

[0072] 套管产气量计算式：

[0073]

[0074] 其中，pf为沉没压力，Mpa。

[0075] 可得油套分离比：

[0076]

[0077] (3)有筛管

[0078] 为了改善井底液体流动状态，常用筛管取代尾管，这样可以使得液体的流动由轴向转变为径向，由于液流的方向垂直和气泡所受浮力的方向垂直，会使部分气泡在流动中
逃逸，除此之外，筛管的孔眼会阻挡一部分气泡，所以泵后安装筛管会在一定程度上起到分
气作用，但分气效果远不如安装有气锚的井。考虑到筛管的分气作用对环空产气的影响，建
立筛管井数学模型，经推导得到油管产气量计算式：

[0079]

[0080] 套管产气量计算式：

[0081]

[0082] 可得油套分离比：

[0083]

[0084] 其中，μ为筛管分气影响因子。

[0085] 步骤3：确定泵影响因子

[0086] 在油井各方面参数相近的情况下，抽油机井的套管产气量略大于电潜泵井和螺杆泵井，这主要两类井的工作原理不同造成的。抽油机井上冲程过程中，柱塞向上运动，泵腔
体积增大，固定阀在压力差的作用下打开，此时，液流沿着尾管进入泵腔；下冲程过程中，柱
塞向下运动，因固定阀关闭，尾管中液体流动受到阻碍，导致停止流动。此时，地层流体仍然
向流向油井，由于尾管内停止流动的液体阻挡，只能涌入油套环空，并导致动液面上下波
动，进入环空中的气体大部分会由套管逸出。而电潜泵和螺杆泵的抽吸过程是连续的，尾管
中的液体持续性流动，所以，在各方面参数相近的情况下，抽油泵井的套管产气量要稍大于
电潜泵井和螺杆泵井。

[0087] 考虑到不同的泵对套管产气量的影响，根据油田实际经验，引入泵影响因子对油套分离比进行修正，抽油泵取1.2，电潜泵和螺杆泵取1，修正后的油套分离比如下。

[0088]

[0089] 其中，k为泵影响因子。

[0090] 步骤4：确定溶解气油比

[0091]

[0092]

[0093] 其中，Rs为溶解气油比，m3/m3；t为井下温度，℃；p为井下压力，MPa；δgs为689.5kPa下的天然气的相对密度；δo为标况下原油相对密度。

[0094] 系数c1、c2、c3取值如下表所示。

[0095] 表1系数取值表

[0096]

[0097] 步骤5：计算油井产气量

[0098] 油井的实际产气量应该为油管产气量和套管产气量之和。如果考虑这些气体在泵入口处的状态，一部分应该以自由气的形式存在，另一部分应该溶解在油中，其中自由气一
部分进入油管另一部分进入油套环空。因此油井的油井产气量可以写成：

[0099] Qg＝Rs·Qo+Qtaog(1+m)

[0100] 其中，Rs为泵入口处的溶解油气比；Qtaog为套管的产气量，通过测试得到；m为泵入口处的油套分离比；Qo为油井产量；Qg为油井总产气量。