采气工程期末考试复习资料与思考6第六章气井生产系统动态分析及管理第六章(1) 气井生产系统节点分析本节讲述五个方面内容：1•慨述：气井系统、各部分能量来源及消耗特点等；2•节点分析概念：基本思路、出发点、节点位置选择等；3.气井生产系统分析的用途；4•节点分析步骤；5.用讲解例题的形式讲述节点分析计算方法和步骤。
为什么要进行气井生产系统分析？( 气井生产是否合理？是否最优？)生产系统分析，也称节点分析，它是研究气田开发系统中的气藏工程、采气工程和集输工程之间压力与流量关系的方法。
该方法是运用系统工程理论将地层流体的渗流、举升管垂直流动和地面集输系统视为一个完整的采气生产系统，就其各个部分在生产过程中的压力消耗进行综合分析，以气藏能量及预测在生产过程中各节点压力变化的综合分析为依据，预测改变有关主要参数或工作制度后气井产量的变化，优化设计出最大发挥气藏能量利用率的油管直径、井身结构、生产管柱结构、投产方式，并为釆气工艺方式及地面集输工程设计提供可靠的技术决策依据。
也可用于设计和评价气井生产系统中各部件的优劣。
本节重点介绍气井节点分析理论方法，结合例题详细介绍节点分析步骤。
1•讨论气井系统组成及相互关系；2.研究各组成流动规律及特征；3.利用例题对节点分析进行研究。
复习一、气井生产系统节点分析目的、意义；目的：是把气流从地层到用户的流动作为一个研究对象，对全系统的压力损耗进行综合分析。
意义：基本思路：是在系统中某部位（如井底）设置解节点, 将系统各部分的压力损失相互关联起来，对每一部分的压力损失进行定量评估，对影响流入和流出解节点能量的各种因素进行逐一评价和优选, 从而实现全系统的优化生产，发挥井的最大潜能。
基本出发点：(1)系统中任何一点的压力是唯一的；(2)在稳定的生产条件下，整个生产系统各个环节流入和流出流体的质量守恒。
二、气井生产模型：地层渗流、完井段流动、垂直管流、水平管流、嘴流等，(能量来源、消耗、描述)三、普通节点、函数节点、解节点统分析，必须在系统内设置节点，将系统划分为若干相对独立，又相互联系的部分。
普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降。
节点(Nodal)：是一位置的概念。
为了进行系图中节点①、③、⑥、⑦、⑧均属普通节点。
函数节点：气体通过这类节点时，要产生与流量相关的压降。
生产系统中的井底气嘴、井下安全阀和地面气嘴等部件处的节点就是函数节点。
图中节点②、④、⑤均属函数节点。
解节点:在运用节点分析方法解决具体问题时，通常在分析系统中选择某一节点，此节点一般称为解节点。
四、解节点位置选择与研究内容关系：解节点的选择解节点的选择与系统分析的最终结果无关。
所选解节点位置应有利于研究和分析在整个系统中不同因素对流量的影响。
解节点处既反映了气井的流入能力，同时也表明了气井的流出能力。
在这一点，系统内的两部分被统一起来，形成一个整体。
解节点位置选择与研究内容关系：(1)解节点选在井口处有利于分析地面生产设施的影响选井底为解节点有利于分析气层供气能力和井筒举升能力（3）选系统终端为解节点有利于分析变化对整个井网对各井生产的影响（4）油嘴或完井段为解节点有利于分析气层供气能力和井筒举升能力五、流入曲线、流出曲线定义，以及协调点。
（与IPR曲线区别）解节点处的压力与产量的关系必须同时满足流入和流出两条动态曲线关系。
如前所述，解节点处的压力和产量都是唯一的，故只有两条曲线的交点才能满足上述条件。
因此，我们把该交点称为协调点。
协调点只反映气井在某一条件下的生产状态，并不是气井的最佳生产状态。
六、节点分析用途：气井生产系统分析的用途1.对已开钻的新井，根据预测的流入动态曲线，选择完井方式及有关参数，确定油管尺寸，合理的生产压差；2.对已投产的生产井，能迅速找出限制气井的不合理因素，提出有针对性的改造及调整措施，使之达到合理的利用自身能力，实现稳产高产；3•优选气井在一定生产状态下的最佳控制产量; 4.确定气井停喷时的生产状态，从而分析气井的停喷原因；5.确定排水采气时机，优选排水采气方式；5.对各种产量下的开采方式进行经济分析寻求最佳方案和最大经济效益；6.选用某一方法（如产量递减曲线分析方法）预测未来气井的产量随时间的变化；7.可以使生产人员很快找出提高气井产量的途径；综上所述：对于新井，使用节点系统分析方法可以优化完井参数和优选油管尺寸，这是完井工程最关注的问题。
对于已经投产的油气井，使用节点分析有助于科学地管理好生产。
一、气井生产系统分析步骤1•建立生产模型。
针对要分析研究对象建立系统各流动过程并加以抽象，用数学模型进行描述；2•根据研究目标确定系统具体对象及节点位置；并输入描述该系统的属性参数以及系统始端和终端的边界压力；3.绘制流入曲线：从系统的始端沿流动方向至节占・八\、J改变流量：从系统的始端（平均地层压力）至节点沿流动方向，按节点下游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流入曲线；4.绘制流出曲线：从系统终端逆流动方向至节占；八\、J改变流量：从系统终端（如分离器、井口）至节点逆流动方向，按节点上游各流动过程的数学模型计算相应的节点压力，绘制节点流出曲线；5.求解该系统产量，即节点流入、流出曲线交点的流量值；6.完成确定目标的敏感参数优化分析。
二、普通节点分析方法及步骤；普通节点：气体通过这类节点时，节点本身不产生与流量有关的压降。
1.取地层为解节点的节点分析（1）该井是由地层和井筒组成的气井生产系统，没有地面集输气管线，因此在计算总压力损失时不应包括地面管线部分；（2）取地层外边界为解节点。
流入部分：地层外边界，压力为恒定值，等于地层压力；流出部分包括：从地层外边界到井口；节点流入压力：节点流出压力：（3）计算流入动态曲线。
这时流入节点压力不随产量变化，恒等于地层压力（4）计算流出动态曲线。
流出节点压力是井口压力、井筒压力损失和地层压力损失的总和。
流出动态曲线按如下方法计算：1）假设一系列产量，对每一产量完成下列计算；2）由井口压力和单相气体垂直管流计算方法，计算井底压力；3）根据井底压力和气井产能方程，计算地层压力，该压力就是流出节点压力；4）将计算结果列于表（5）绘制流入和流出动态曲线。
（6）求解协调点。
2.取井底为解节点的节点分析作用：分析气层供气能力和井筒的举升能力，以便优选油管尺寸和控制井口压力。
（1）取井底为解节点。
则流入部分包括从地层外边界到井底；流出部分包括从井底到井口；节点流入压力一IPR方程：节点流出压力：（2）计算流入动态曲线。
假设一系列产量，对每一产量，根据地层压力和气井产能方程，计算井底压力，该压力就是流入节点压力，（3）计算流出动态曲线。
假设一系列产量，对每一产量，由井口压力和单相气体垂直管流计算方法，计算井底压力，该压力就是流出节点压力，（4）绘制流入和流出动态曲线。
（5）求解协调点。
3.取井口为解节点的节点分析作用：分析地面生产设施的影响（地面管线长度、管径及分离器压力等）。
（1）取井口为解节点。
则流入部分包括从地层外边界到井口；流出部分为井口，压力为恒定值，等于井口压力；节点流入压力：节点流出压力：（2）计算流入动态曲线。
流入节点压力是地层压力减去地层压力损失和井筒压力损失。
流入动态曲线按如下方法计算：即假设一系列产量，对每一产量完成下列计算；1）根据地层压力和气井产能方程，计算井底压力；2）由井底压力和单相气体垂直管流计算方法，计算井口压力，该压力就是流入节点压力；3）将计算结果列于表。
(3)计算流出动态曲线。
流出节点压力不随产量变化，恒等于井口压力，见(4)绘制流入和流出动态曲线。
(5)求解协调点。
结论：在不同解节点下进行节点分析所获得的产量相同，均为9.32X 104m3/d。
说明产量与解节点的位置无关。
但是解节点的位置不同，节点的压力不同，流入和流出动态曲线的形状不一样。
三、敏感性分析：井口压力、油管尺寸、表皮系数。
影响气井产能的因素：油管尺寸、表皮系数、射孔密度、井口压力、地层压力等。
采用敏感参数分析方法可以分析它们对气井产能的影响。
敏感参数分析是以节点分析为基础的。
1.井口压力对气井产能的影响：由图可见，降低井口压力，可以提高气井产量。
当井口压力高于6MPa时，井口需用针形阀节流调压。
当井口压力低于6MPa，则需采用压缩机将井口压力增压至6MPa。
2•油管尺寸对气井产能的影响分析油管尺寸对气井产能影响的步骤如下：（1）将解节点取在井底处；（2）计算流入动态曲线。
假设一系列产量，根据地层压力和产能方程计算井底压力，即流入节点压力；（3）计算流出动态曲线。
对分析的油管尺寸，假设一系列产量，根据井口压力和单相气体垂直管流方法，计算井底压力，即流出节点压力；（4）绘制流入和流出动态曲线；（5）求出流入和不同油管尺寸下流出动态曲线的协调点；（6）将油管尺寸和产量数据绘制成图。
结论分析：（1）由此可以看出，当油管直径从1”增到2” 时，其产量增加幅度很大；当管径增到2?”时,产量有一定的增加，但幅度减小；管径再增加产量增加非常小。
（2）对于1?”以上的油管，其摩阻造成的压降可以忽略不计。
油管尺寸的选择只需考虑满足井下作业的要求和气井积液条件。
（3）根据不同油管中气流的压力损失大小，选择不扼制产量的合理尺寸。
(4)当气井产液量增大成为控制产量的重要因素时，应考虑利用携液理论优选小油管尺寸。
3•表皮系数(井壁污染)对气井产量的影响结论：如果采用效果好的增产措施，该井的产能可大大提高。
因此提高增产措施效果，改善近井地带伤害程度是提高气井产能的重要途径。
第一节小结1.掌握什么是气井生产节点分析？为什么要进行节点分析？主要内容？气井节点系统分析就是将流入和流出动态特性综合在一起进行系统分析的一种方法。
在进行气井节点分析时，通常将节点压力和流量作成图，观察节点压力随流量和系统参数的变化，分析压力损失的大小。
气井节点系统分析时，应首先完成In flow和Outflow曲线的拟合计算，求得气井在当前生产状态下真实的Inflow和Outflow能力；而后将In flow 与Outflow 曲线综合到一个图解上，如图所示；再分析比较流入和流出特征，便可求得气井生产动态2•掌握气井生产系统的组成，以及描述方法？气井系统（生产模型）：采出流体从储层供给边界到计量分离器的整个流动过程。
气井生产系统由储层、举升油管、针形阀、地面集气管线、分离器等多个部件串联组成，典型气井生产系统如图6-1所示。
气流从储层流到地面分离器一般要经历多个流动讨程。
不同的流动过程遵循不同的流动规律，它们相互联系，互为因果地处于同一水动力学系统。
包括以下几个互相联系的组成部分：①气层：多孔介质（含裂缝）；②完井段：井眼结构发生改变的近井地带（由于钻井、固井、完井和增产措施作业所致）；③举升管柱：垂直或倾斜油管、套管或油套环空（带井下油嘴和井下安全阀）；④人工举升装置：用于排液的有杆泵、电潜泵或气举阀等；--- ⑤井口阻件：地面油嘴或针型阀等节流装置.⑥地面集气管线：水平、倾斜或起伏管线;⑦分离器。
