当前课程知识点:Production Engineering > Chapter 4 Nodal System Analysis > 4.2 Flow through Chokes > 4.2.1 Choke Performance
返回《Production Engineering》慕课在线视频课程列表
返回《Production Engineering》慕课在线视频列表
同学们好
本节我们学习嘴流特性
在单井的生产系统中
油嘴加入到井口之后
起到了什么样的作用
油嘴的加入使得整个的井口的部分
压力就分为了嘴前和嘴后的压力
嘴前的压力我们一般称为油压
而嘴后的压力 我们一般称为回压
不同的油嘴大小
在这里起到的作用就是调节产量
通过嘴径的改变调节整个油井的产量大小
油嘴的结构是什么样的一种形式
就是采用了这种节流的器件
通过直径的改变来调节压力的大小
调节产量的高低
通过节流器件的时候
会发生节流的损失
正是因为有这样的节流损失
使得嘴前和嘴后的压力发生变化
起到了调节压力和产量的目的
油嘴除了调节产量这样的一个目的之外
因为油嘴的节流作用
还会产生一种临界流动的这种现象
那么临界流动是一种什么样的现象
我们来看一段录像
管线里面喷出高速的气液混合物
随着速度的逐渐加快
传播的这个速度
如果快到了一定的程度
快到了什么程度
达到了压力波传播的速度
也就是达到声速的时候
在这种状态之下
如果我在下游对这个喷出的流体有一个波动
这样的一个波动会不会沿着流体反传到
或者是返回到它的上游端去影响它的上游
我们知道如果传播的速度已经达到
或者是高于压力波的传播速度的时候
这时候下游的任何波动
是不会上传到上游端去的
因为它已经传播的速度
已经没有它喷出的速度快
这种状态我们就称为临界流动的状态
临界流动是在有油嘴的情况之下
容易发生的一种状态
为什么
是因为油嘴的介入
使得因为流通面积大大缩小
流通速度会急剧的增加
有可能达到声速这样的一种状态
特别是如果流动的是气相
或者是以气相为主的气液两相的时候
这个条件是更容易达到
临界流动的状态是表现出来的
压力和流量之间是什么样的关系
我们来看这张曲线里面产量和压力比
谁的压力比
P2比P1嘴后的压力比嘴前的压力
如果P2等于P1说明
在油嘴里面没有流动
两者的比值等于1
随着P2的减少
相对P1的增加
这个比值就要变小了
随着它的变小
流过的流量就会逐渐增加
就是这条曲线会逐渐的上移
随着它的比例越来越小流量就越来越大
越来越大到达一定的临界点的时候
就会发生了一种现象
就是这条线就变成了一条平直线
也就意味着随着你的压力比再怎么变化
它的流过油嘴的产量都不变
也就是越过了这个临界点之后
压力P2比P1再减小
Q产量也不会发生变化
这就是临界流动
而临界流动的条件就是流体的流动速度
达到了压力波在流体介质中传播速度
也就是声速
达到这个速度的时候
流动状态就称为临界流动
而临界流动的特点
就是在临界流动发生的时候
流量不受到嘴后压力的变化的影响
而只与嘴前的压力和嘴径有关系
也就是我们这个曲线里面给出的这个范围
就是临界流动的范围
到达临界流动之前称为亚临界流动
那么达到临界流动之后
有了这样一个特点
那么这个流量的大小就只与
嘴前的压力和嘴径有关系
不同的嘴前压力 不同的嘴径
对应了不一样的流过的流量
这就是临界流动它的条件以及它的特点
那么这样的一种临界流动
在我们油田生产中
会起到一个什么样的作用
一个比较明显的作用就是
它能够有效的隔离
油井与油井之间的相互干扰
我们知道油田中的油井是相互连接的
出油管线的连接意味着
它们处于一个压力系统之下
这个时候如果任何一口油井的打开
或者是关闭产生到管线内的压力波动
就会影响到另外一口井的井口压力
而这口井的井口压力又连接了
整个井筒的流动以及井底的流压
如果这种波动的产生要相互影响的话
整个油田的生产受到了很大的干扰
而井口如果安装了油嘴
而且油嘴通过调节能够达到临界流动状态
这个时候邻井产生的任何的压力波动
对于这口井来说就是下游的波动
而下游的波动在临界流动状态下
是不会影响上游这口井的产量
这就是通过临界流动能够起到隔离油井
隔离相互之间干扰的这样一种目的
刚才说到了临界流动的条件
是要达到声速的时候
那么在实际的生产中
我们发现临界流动也就是
嘴后的压力比嘴前的压力
如果是能够满足这样的一个临界条件
也就它的比值对于空气作为流动介质来说
它是0.528的时候
就可以达到临界流动的状态了
也就是这里面给我们提供了
判断临界流动的一个可操作的条件
嘴后的压力比嘴前压力0.528
对于流动介质为天然气的情况
这个数值变为了0.546
也就是说如果嘴后的压力和嘴前的压力相比
是一半左右的时候
这时候这口油井就会发生临界流动了
这个条件在现场中是比较容易操作的
我们来看一下油嘴的特性曲线
实际的生产过程当中是油气的混合物
而油气的混合物在流过油嘴的时候
它近似于单向气体的流动
特别是在气油比比较高的情况之下
更是近似于单向气体的流动
而这种流动是比较容易满足
临界流动状态的
而达到了这种状态
流量就只与嘴前的压力
嘴径和气油比有关系了
也就是这个公式代表了油嘴
流过油气混合物的时候
流过的流量与几个参数之间对应的关系
与什么参数
嘴前的压力
油压
嘴径d
还有气液比R
这样的一些关系
我们画出来相对应的曲线
就是压力与流量之间的关系曲线
就是这样的斜直线
每一条线代表了所对应的嘴径
而嘴径的大小决定了这条线的斜率
我们可以知道斜率越小的时候
压力损失越大
它的调节产量能力获得的产量越小
那么这条曲线应该是向上
斜率是越大的
这就是油嘴的特性曲线
利用这种特性曲线
我们可以选择不同的嘴径大小
来调节这口油井的实际的产量状况
以上就是本节介绍的主要内容
同学们再见
-1.1 Main Tasks of Production Engineering
--1.1 Main Tasks of Production Engineering
-1.2 Flow in Production System
--1.2 Flow in Production System
-Problems
--Chapter 1 - Problems
-2.1 IPR Curve and Well Productivity
--2.1.1 Single-Phase Oil Inflow Performance Relationships
-2.2 Vogel's IPR and Applications
--2.2.2 Determination of IPR Curves Using Vogel's Equation
--2.2.3 Skin Factor and Flow Efficiency
--2.2.4 Extension of Vogel's Equation for Non-Complete Wells
--2.2.5 Combination Single-Phase Liquid and Two-Phase Flow
-Problems
--Chapter 2--Problems
-3.1 Two-Phase Flow in Wellbore
--3.1.1 Flow Regimes in Vertical Flow
-3.2 Two-Phase Vertical Flow Pressure Gradient Models
--3.2.1 Two-Phase Pressure Gradient Equations
--3.2.2 Predicting Gas-Liquid Flow Regimes Using the Okiszewski Correlation
--3.2.3 Pressure Gradient Calculation Using the Okiszewski Correlation
-3.3 Vertical Lift Performance
--3.3 Vertical Lift Performance
-Problems
--Chapter 3--Problems
-4.1 Nodal Analysis Approach
--4.1.2 Solution Node at Bottom of Well
--4.1.3 Solution Node at Wellhead
-4.2 Flow through Chokes
--4.2.2 Solution Node at Choke
-Problems
--Chapter 4--Problems
-5.1 Principles of Gas Lift
--5.1.2 Initial Kick-off of Gas Lift
-5.2 Gas Lift Valves and Gas Lift Completions
-5.3 Gas Lift Design
--5.3.1 Gas Lift Design for Specific Production Rate
--5.3.2 Gas Lift Design for Specific Injection Rate
--5.3.3 Kick-off Procedure with Unloading Valves
--5.3.4 Design Depths of Unloading Valves
-Problems
--Chapter 5--Problems
-6.1 Introduction of Surface and Downhole Equipment
-6.2 Operating Principle of Sucker Rod Pumps
-6.3 Pumping Unit Kinematics
--6.3.1 Motion of Polished Rod-Simple Harmonic Motion
--6.3.2 Motion of Polished Rod-Crank and Pitman Motion
-6.4 Polished Rod Load
--6.4.3 Peak Polished Rod Load and Minimum Polished Rod Load
-Problems
--Problems for chapter 6: Sucker Rod pumping I
-6.5 Calculation of Counterbalancing, Torque and Power
--6.5.1 Balance of Pumping Unit
--6.5.2 Counterbalancing Calculation
--6.5.3 Torque and Torque Factor
-6.6 Volumetric Efficiency of Pump
--6.6.2 Gas Effect on Pump Performance
--6.6.3 Measures of Enhancing Pump Volumetric Efficiency
-6.7 Design of Pumping System
--6.7.1 Strength Calculation and Design of Sucker Rod Strings
--6.7.2 Design Procedures of Pumping System
-6.8 Analysis of Sucker Rod Pumping Well Conditions
--6.8.1 Acoustic Surveys and Analysis of Annular Liquid Levels
--6.8.2 Introduction of Dynamometer Card
--6.8.3 Typical Dynamometer Cards
-Problems
--Problems: Chapter 6: Sucker Rod Pumping (II)
-7.1 Water Injection System
--7.1.1 Water Resources and Water Treatment
--7.1.2 Introduction of Water Injection System
-7.2 Injectivity Analysis
--7.2.1 Injectivity and Injectivity Index Curves
-7.3 Injection Tubing String
--7.3 Introduction of Injection Tubing Strings
-7.4 Analysis and Application of Injectivity Index Curves
--7.4.1 Analysis of Injectivity Index Curves
--7.4.2 Injection Choke Deployment
-Problems
--Chapter 7--Problems
-8.0 Introduction
-8.1 The Fracturing of Reservoir Rock
--8.1.1 Basic Rock Mechanics Parameters
--8.1.4 Fracture Initiation Conditions
-Problems
--Chapter 8(I)--Problems
-8.2 Fracturing Fluids
--8.2.2 Fluid-Loss Properties of Fracturing Fluids
--8.2.3 Rheological Properties of Fracturing Fluids
-8.3 Proppants
-8.4 Hydraulic Fracturing Design
--8.4.1 Productivity Index of Hydraulic Fracturing Wells
--8.4.2 Fracture Geometry Models
--8.4.3 Design Procedure for Hydraulic Fracturing
-Problems
--Chapter 8(II)--Problems
-9.0 Introduction
-9.1 Carbonate Acidizing
--9.1.1 Mechanism of Carbonate Acidizing
--9.1.2 Effect Factors of Reaction Rate
--9.1.4 Effective Distance of Live Acid
-9.2 Sandstone Acidizing
--9.2.1 Mechanism of Sandstone Acidizing
--9.2.2 Mud Acid Treatment Design
-9.3 Acidizing Treatment Technologies
--9.3.2 Acidizing Treatment Operations
-Problems
--Chapter 9--Problems
-Final Exam