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1、IPMPROSPER培训手册INTEGRATED PRODUCTION MODELLINGPROSPER北京阳光杰科科技有限公司目 录1. 概况12. 模型建立12.1选项22.2 PVT数据52.3 EQIPMENT数据92.4 IPR数据133. 模型与测试数据的拟合153.1 VLP拟合153.2 IPR拟合224. 运行计算254.1 系统分析254.2 梯度剖面304.3 为模拟器生产VLP曲线31PROSPER 模块功能简介PROSPER模块是井筒模拟、设计、优化模块。它在传统举升设计的基础上，强化了实际数据与理论模型的耦合，确保了举升设计的可靠性。PROSPER支持多种人工举升和
2、自喷举升设计：l PVT模型优选和校正l 丰富的油气藏IPR模型l 多分支井和分段射孔井IPR计算模拟l 射孔和完井表皮分解计算l 井筒工况模拟和诊断分析l 井筒冲蚀计算l 气井最小携液计算l 多变量敏感性功能，预测设计方案的稳定性1. 概况这是一个展示PROSPER基本功能的例子，主要内容有：l 油井模型建立和数据输入l PVT公式与实验数据的拟合l 多相流公式与测试数据的拟合l 用IPR拟合确定油藏压力l 敏感性分析l 井筒压力分布计算l 为GAP或油藏模拟器输出举升数据PROSPER文件类型类型名称备注*.OUT输出数据包含所有计算结果。当打开或保存输出文件，软件自动打开/生成同名的PV
3、T、SIN、ANL文件。*.PVTPVT数据包含井流体数据、PVT拟合数据和在PVT菜单下输入的PVT表格。*.SIN输入数据包含Options菜单中的选项，System菜单中输入的井IPR和设备数据。*.ANL分析数据包含Analysis菜单中所选择计算类型的分析和敏感性输入数据。GAP用.ANL文件批量计算井举升曲线。2. 模型建立在开始所有程序Petroleum Experts IPM 8.1中启动PROSPER后，点击FileNew，新建一个PROSPER文件。这时PROSPER主界面被分成6个部分：l Options Summaryl PVT Datal Equipment Data
4、l IPR Datal Calculation Summaryl 软件版本及许可信息前四个选项是输入数据选项，第五个包括所有计算和设计功能。每个选项都可以通过在PROSPER主界面双击直接进入，或者主菜单（按照工作流程从左到右、由上至下的顺序排布）也可以进入这些选项。2.1选项点击菜单OptionsOptions或者双击主界面Options Data区域，弹出System Summary（系统概况）菜单，定义井的基本特性如流体类型、完井类型、举升方法等。流体描述井流体油和水*流动类型油管流动*干气和湿气环空流动反凝析油管和环空流动方法黑油*井类型生产井*状态方程注入井分离器单级*人工举升无（自
5、喷）*双级气举多级电潜泵乳化无*水力驱动井下泵乳化+泵粘度修正螺杆泵水合物不警示*连续油管气举警示稀释液注入水粘度应用缺省公式*射流泵应用压力修正公式FRAMO多相泵粘度模型牛顿流体*有杆抽油泵非牛顿流体完井水蒸汽不计算*类型套管*计算凝结水蒸汽裸眼计算类型砾石充填是预测只预测压力否*压力和温度（陆上）油藏压力和温度（海上）*流入类型单井筒*模型粗略近似*多分支热焓平衡气锥是改进近似否*范围整个系统*仅管线输出显示计算数据*隐藏计算数据注：带*是本例的选项。 点击Done保存退出该窗口。这时PROSPER主界面根据设置的井信息，其它选项显示相应的待输入信息。如下图：2.2 PVT数据准确的预测
6、油藏、井筒和地面管线内压力、温度变化的前提条件之一是建立准确的PVT模型。当有实验室PVT数据时，PROSPER用非线性回归法修正PVT公式，同时优选与数据点拟合最佳的公式，这样能够使建立的PVT模型更精确。下面介绍怎样建立PVT模型和模型与实验室PVT数据的拟合。（1）输入黑油模型数据黑油模型需要的参数如下：参数值溶解气油比820scf/STB油重度34API气比重0.833水矿化度150000ppm%H2S0%CO20%N20点击菜单PVTInput Data，在弹出PVT对话框中输入黑油PVT模型。Solution GOR（原始溶解气油比）是原始泡点压力下油中溶解的气体数量。如果井也产出
7、自由气，不包括在其中。（2）输入PVT拟合数据在PVT对话框中点击Match Data，输入实验室测量的PVT闪蒸分离（接触分离）数据。同时可输入50组不同温度下闪蒸数据结果。参数值温度210 deg F饱和压力3256psig气油比820scf/STB油体积系数1.491RB/STB油粘度0.435cP本例中只简单输入泡点压力下的数据。每个表格可以输入15个压力值，其中必须包括饱和压力处的PVT值。点击Done保存返回至PVT对话框。（3）用输入的PVT数据拟合PVT黑油模型，然后选择最佳公式。在PVT对话框中选择Matching：点击Match All，即选择左角所有的参数运行回归计算。此
8、时PROSPER执行非线性回归，用一个乘数（Parameter 1）和一个移位（Parameter 2）修正每个公式能够最佳的拟合实验数据。拟合完成后点击确定。点击Parameters查看计算的拟合参数。各个表列出对于每个公式和所有PVT属性的拟合参数值。油体积系数有4个拟合参数，小于泡点压力用Parameter 1和Parameter 2，大于泡点压力用Parameter 3和Parameter 4。为了拟合实验数据公式需要修正的越少越好。Parameter 1越接近于1越好，Parameter 2越接近于0越好。标准偏差表示拟合过程的收敛程度，趋近于0最好。空白表示标准偏差值为0。经过分析
9、，Pb、GOR和FVF选择Standing公式，Oil viscosity选取Beggs et al公式。点击Done保存退出。Regression对话框上点击Plot，可以查看实验数据点和公式计算的PVT图。回到PVT对话框中，检查是否已经选取Standing和Beggs et al两公式。可以注意到拟合PVT模型后，对话框上出现一个闪烁的绿条PVT is MATCHED。2.3 EQIPMENT数据 输入井斜、地面设备、井下设备、地温梯度等信息。点击菜单SystemEquipment（Tubing etc）进入设备数据对话框。可以分别选择要输入的数据项，也可以先点击All按钮选上所有的选项
10、，再点击Edit按钮设置从井斜数据开始自动显示输入对话框，这样操作更方便快捷。按对话框上显示项的顺序，首先输入的是从井口到井底的井斜数据。井底数据要求至少是到达射孔层位顶部。井斜可以从文件导入或通过Paste按钮粘贴进表格。当输入井斜数据，PROSPER自动计算累积偏移和井斜角。点击Plot能够显示井斜轨迹。表格只能显示20个数据点，要输入的更多的数据点点击Filter。Filter能够从做多3000个点中筛选出20个点。测深feet垂深feet0043004273460045284900480011300103501140010430完成井斜信息后，点击Done保存后进入地面设备（Surfa
11、ce Equipment）对话框，可以输入地面管线和油嘴等信息。本例中没有此项数据，点击Cancel退出进入井下设备（Downhole Equipment）对话框。在Type列中选择相应设备如油管、套管、井下安全阀、节流阀等。只有流体经过的设备才输入。要注意的是采油树（Xmas tree）和井斜的基准面应当一致。关于井下设备的描述信息可以写在Label列。设备名称测深feet内径inchtubing10003.958SSSV3tubing110003.958casing114006 点击Done保存进入地温梯度（Geothermal Gradient）对话框。输入井中不同深度处流体流动温度。如
12、果没有流动温度剖面测试数据，可以只输入井口温度和地层中部静温。地层温度和井与地层之间的总导热系数。 点击Done进入平均热容（Average Heat Capacities）对话框，输入油、气、水的热容。点击Done取用默认值。现在完成了井设备数据的输入。点击设备输入对话框Summary按钮，可以查看设备图。点击Draw Downhole浏览设备图，可以查看有没有输入错误。点击Main直接返回到PROSPER主界面。2.4 IPR数据建立IPR模型。PROSPER主界面点击菜单SystemInflow performance（或双击IPR Data区域），显示IPR输入对话框，选择IPR模型和
13、基本油藏参数。对话框的右上角有两个按钮：Select Model（模型选择）和Input Data（模型参数输入）。输入的数据根据选择的模型不同而不同。模型和参数输入完成后按钮的颜色由红色变成绿色。选择Darcy模型和手工输入表皮，输入油藏压力、油藏温度、含水等相应参数。参数范围机械/几何表皮手工输入表皮油藏压力5000psig（平均油藏压力）油藏温度210 deg F含水0%总GOR820scf/STB相对渗透率No点击Input Data，输入所选流入模型的油藏参数。参数范围油藏渗透率50md油藏厚度200feet泄油面积500acresDietz形状因子31.6（对于圆形泄油面积）井筒半
14、径0.354feet输入机械/几何表皮。点击Caluculat显示根据输入数据计算IPR曲线，之后显示计算的IPR曲线。图中的Formation PI是没有考虑表皮的采液指数，AOF表示无阻流量。目前为止完成了IPR的定义。建议IPR的参数发生变化后在一定要重新计算IPR。3. 模型与测试数据的拟合当有井测试数据时，PROSPER可以调整多相流公式与井底流压和产量数据拟合。下面说明怎样把上面建立的PROSPER模型与测试数据拟合。拟合过程包括两个步骤：VLP拟合为拟合井下压力测试调整多相流公式。IPR拟合为VLP/IPR协调点与测试产量拟合调整IPR。3.1 VLP拟合VLP的拟合分为三步。（
15、1）输入井测试数据点击MatchingMatchingVLP/IPR(Quality Check)，进入VLP/IPR拟合对话框。THPpsigTHTdeg F含水%产液量STB/d测压深度ft测点压力psigGORscf/STB自由GORscf/STB油藏压力psig93013415720011000394082005000在表中可输入井测试数据，如测试日期、测试注释、油管头压力/温度、含水、产液量、测压深度、测点压力、油藏压力、气油比。GOR是溶解气油比，GOR Free是气顶或注入气突破的自由气产量。测量的总GOR必须是GOR和GOR Free之和。可输入多达1000个测试点。（2）比较
16、多相流公式和选择最佳公式在运行公式比较之前，需要调整温度预测模型（本例中是粗略近似）来拟合测试中的温度数据。按下对应行号按钮就是选择了要拟合的测试数据。然后点击Estimate U value按钮。软件将计算拟合井测试温度的总导热系数值，可以调整温度预测模型，以拟合测试温度数据（因为温度影响PVT属性）。点击确定，然后再点击Done回到主屏幕。回到Equipment Data下地温梯度对话框，修改总导热系数值为刚才拟合的值7.98438 BTU/h/ft2/F。现在可以进行多相管流公式比较了。同上述操作一样，选择测试数据点，然后再选择Correlation Comparison。软件将再次显示
17、地温梯度中输入的U值，点击确定后弹出管流公式比较对话框。在对话框右侧选择要比较的公式。本例中选择的公式有：Hagedorn Brown、Fancher Brown、Petroleum Experts 2、Petroleum Experts 4和Duns and Ros Modified。Fancher Brown和Duns and Ros Modified两个公式只适用于检查测试数据质量。Fancher Brown公式不考虑滑脱效应，因此预测的井筒压降偏低，代表压力梯度的最低界限。相反地，如果是流型是段塞流，Duns and Ros Modified预测值表示压力梯度的最高界限。如果测试数据是
18、合理的，数据点应当分布在由这两个公式做边界的范围内。如果不在范围内，应当重新检查数据。接着点击对话框上Calculate按钮，弹出对话框后继续点击Calculate，软件将用选择公式计算压力剖面。计算结束后，点击Plot查看计算的压力剖面。根据图形可以观察以下两点：l 井测试数据分布在Fancher-Brown和Duns and Ros Modified两公式压力线之间。这说明模型和测试数据较合理。l 放大图形（在图形上拉一个方框选择目标区域），注意到离测试点最近的压力梯度线是Petroleum Experts 2。所以，选择公式Petroleum Experts 2作为拟合测试点的最佳公式。
19、（3）公式和测试数据拟合完成最佳公式选择后，可以调整公式使它能最佳拟合井下压力测试数据。PROSPER用非线性回归技术，为重力项（Parameter 1）和摩擦项（Parameter 2）添加乘数，修正多相流公式。在VLP/IPR Matching界面上选择Match VLP进行VLP拟合。在显示的Match对话框中选择要拟合的公式（本例中是Petroleum Experts 2），然后点击Match按钮。软件将回归计算能够精确拟合测试点的一组参数。计算结束后，点击Statistics查看回归结果。如果数据一致，两个参数应当接近1，允许误差在10%内。如果误差较大，应当重新检查测试数据和模型。
20、完成公式拟合后，两个拟合参数（P1和P2）将添加到公式名称后，表示该公式已经被拟合，如Petroleum Experts 2 1.00 0.99。现在完成了VLP的拟合过程。点击Done|Done回到VLP/IPR Matching对话框。当不只有一个测试数据可用于流动公式校正时，推荐使用下面的步骤保证模型预测的可靠性。l 使用最少数量的测试点（或者只用一个）校正公式。l 检查校正模型预测其它测试点的情况。3.2 IPR拟合调整IPR使VLP和IPR的交点与井测试产量吻合。在VLP/IPR Matching界面上点击VLP/IPR按钮。在下面的对话框中选择VLP拟合的公式后点击Calculat
21、e按钮。PROSPER将用拟合的VLP公式为拟合数据（井口压力、产量、含水等）计算VLP曲线。计算的产量和井底流压显示在结果数据表中。PROSPER用选择的VLP公式计算流入节点深度处的流压，用这个方法可以方便的修正从测压深度换算到油层的流压。如果需要，计算得到的流压可以直接传输到Vogel IPR中。点击Plot按钮查看计算结果和测试数据的比较。图中右侧列出的值中：measured data是根据测试压力使用选择公式外推计算得到，不是实测值；calculated data是VLP和IPR曲线的交点。本例中测试产量7200stb/day，VLP和IPR交点处7292.6stb/day。现在将调
22、整IPR以能更好的拟合测试点。要调整的参数取决于采用的IPR模型。对于Darcy模型，用到的参数有渗透率、表皮系数或油藏压力。本例中，假设井的PI不能修改，但是没有近期的油藏压力数据。可以调整油藏压力来拟合IPR。在VLP/IPR Matching界面中把油藏压力从5000psig修改至4982psig。点击VLP/IPR按钮，再点击Calculate用新油藏压力值重新计算。点击Plot查看VLP/IPR的交点和测试数据点吻合。关闭Plot图，点击IPR回到在IPR模型中更新油藏压力值4982psig和含水15%。也可以调整其它不确定的IPR参数如油藏渗透率、油藏厚度、表皮系数等。到此为止，已
23、经完成了井模型的建立。4. 运行计算本章介绍如何用井模型执行各种计算。Match（IPR+VLP）：计算井产量和运行敏感性分析。Gradient Traverse：计算压力、温度、速度等参数沿井筒剖面和运行敏感性分析。VLP：计算可以输出到模拟器（GAP、REVEAL、MBAL和第三方数值模拟器）的举升曲线。4.1 系统分析既然PVT、VLP、IPR已经与测量数据拟合，我们就可以用模型进行系统分析。定油藏和流动条件（井口压力、含水、气油比），根据节点分析方法确定井的特征。（1）运行一个简单的节点分析选择主菜单CalculationSystem（Ipr+Vlp），开始节点运算。本例中，给定下列流
24、动条件：第一个节点压力（psig）含水（%）GOR（scf/STB）25015820其它的选项：l 因为模型不包括地面管线，地面管流公式对本例没有影响。l 垂直多相流公式选择Petroleum Experts 2（注意拟合参数已经显示在名称后面）。l 选择末端节点（即井底）作为求解点。l 产量方法选用Automatic Linear（自动线性），将在0和AOF（无阻流量）间按线性插入20个值。点击Calculate。计算结束后对话框中显示计算的IPR和VLP结果和求解点数据。对话框右侧显示求解点产量和流动压力、温度。选择Plot选项绘制VLP/IPR曲线。（2）敏感性分析为得到不同生产条件下井
25、的工作特征，可以运行各种参数如WC、GOR、油藏压力等的敏感性分析。本例中将对含水、表皮和油管/管线直径做敏感性分析，参数范围如下：参数范围含水0,40,80%表皮系数0,2,4油管/管线直径3.958,4.892点击Cases按钮，在弹出的对话框中，选择每个组合框下参数，输入上面列出的范围。点击Done返回上一界面。软件询问油管尺寸敏感性分析的起始节点和终止节点。起始节点选Xmas（采油树），终止节点选油管末端（11,000ft处）。点击Continue，然后选择Calculate开始系统分析计算。计算结束后，点击PlotSystem PlotPlot All Cases查看敏感性参数范围的
26、VLP和IPR曲线图。点击Finish返回系统计算界面。在左下角Sensitivity Cases区域选择敏感性参数组合后，右上部区域显示对应的求解点结果，同时下部绘图区域显示IPR及VLP区县交汇结果。点击Sensitivity Plot按钮可以显示改变敏感性参数时求解点结果的变化。假设要查看某一油管直径的不同表皮下产液量和含水之间的关系，在Sensitivity Plot窗口中点击Variables按钮，然后在弹出的对话框中按下图选择：点击Done显示敏感性图形。图中结果显示，对于3.958ID 油管，不同含水下可以通过减低表皮系数达到目标产量1100-1200STB/day。4.2 梯度
27、剖面求解系统结果后，可以生成任一求解工作点下的梯度曲线，来确定井筒中的流动梯度和流动型态。在PROSPER中可以用两种方法得到：在System Calculation区域单击Sensitivity PvD按钮或者选择主菜单CalculationGradient(Traverse)。要生成任一工作产量/压力求解点下梯度曲线，通过在系统求解对话框中的Sensitivity Cases区域选择不同case，来确定相应的生产条件，进而进行Gradient计算。接着点击Sensitivity PvD，再点击Calculate计算相应条件下到求解点的沿井筒压力梯度：选择Plot绘制梯度剖面：点击Main直
28、接回到主界面。点击主菜单FileSave As设置保存文件名Oilwell.out。4.3 为模拟器生产VLP曲线点击主菜单CalculationVLP(Tubing Curves)，为一口油井生成系列井口压力、含水和气油比VLP曲线。界面中的顶部节点压力、含水和气油比可以取任意值，因为敏感性分析将为一系列敏感性参数生成曲线，这个界面中的值将被后面输入的敏感性值覆盖。如果井筒内安装了固定井下压力仪，可以输入压力仪器的下入深度。VLP计算将报告井下压力和测压深度。继续输入如下敏感性参数：参数范围初始节点压力200，600，1000，3000psig含水0，40，80%气油比400，820，2000scf/STB继续点击Done和Calculate。曲线计算结束后，可以绘制曲线和选择Export Lift Curve输出。曲线可以输出成不同格式，适用于众多模拟器。为GAP或者MBAL（.TPD格式）输出曲线，选择Petroleum Experts GAP/MBAL，然后点击Continue，输入文件名将举升曲线保存至.tpd文件。注：为了保证生产VLP曲线的高质量推荐以下事项：l 输入产量和敏感性参数的范围竟可能宽些，涵盖井所有可能遇到的工作条件。l 用竟可能多些产量（最多20个）和敏感性参数值（最多10个）计算。34
