采油工程2自喷与气举采油.pptx

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1、第二章第二章第二章第二章 自喷与气举采油自喷与气举采油自喷与气举采油自喷与气举采油1 1、自喷井生产系统分析、自喷井生产系统分析2 2、气举采油原理、气举采油原理及油井举及油井举升系统设计方法升系统设计方法人工举升采油人工举升采油自喷采油自喷采油(Flowing Production)采油方法分类采油方法分类人工给井筒流体人工给井筒流体增加能量增加能量将井底将井底原油举升至地面原油举升至地面的采油方式。的采油方式。利用油层利用油层自身能自身能量量将原油举升到将原油举升到地面的采油方式。地面的采油方式。采油方法采油方法：将流到井底的原油采到地面将流到井底的原油采到地面所用的工艺方式和方法。所用的

2、工艺方式和方法。方法和方式。方法和方式。人工举升采油人工举升采油有杆泵采油有杆泵采油无杆泵采油无杆泵采油常规有杆泵采油常规有杆泵采油地面驱动螺杆泵采油地面驱动螺杆泵采油气举采油气举采油电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油水力活塞泵采油水力活塞泵采油电动潜油螺杆泵采油电动潜油螺杆泵采油射流泵采油射流泵采油柱塞泵采油柱塞泵采油第一节第一节 自喷井生产系统分析自喷井生产系统分析一、一、自喷井生产系统组成自喷井生产系统组成自喷井生产自喷井生产的四个基本的四个基本流动过程流动过程地面水平或倾斜管流地面水平或倾斜管流地层渗流地层渗流井筒多相管流井筒多相管流嘴流嘴流生产流体通过油嘴生产流体通过油嘴(节流器节

3、流器)的流动的流动自喷井自喷井所所特有特有的流动的流动完整的自喷井生产系统的压力损失示意图完整的自喷井生产系统的压力损失示意图回压回压P Ph h油藏压力油藏压力P Pe e井底流压井底流压PwfPwf油藏中的压力损失油藏中的压力损失P Pe eP Pwfwf油压油压P Pt t井筒中的压力损失井筒中的压力损失P PwfwfP Pt t地面出油管线地面出油管线中的压力损失中的压力损失P Ph h-P Psepsep分离器压力分离器压力P Psepsep嘴损嘴损P Pt tP Ph h油井自喷生产的条件油井自喷生产的条件 油气水混合物从地层流至计量站分离油气水混合物从地层流至计量站分离器器总的压

4、力损失总的压力损失为：为：生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失生产压差井筒损失油嘴损失地面管线损失问题：问题：油井稳定自喷生产的条件油井稳定自喷生产的条件？二、二、自喷井节点分析自喷井节点分析节点系统分析法节点系统分析法(Nodal Systems Analysis)：它是它是应用系统工程原理，以油井应用系统工程原理，以油井生生产系统为对象产系统为对象把从把从油藏到地面分离器油藏到地面分离器所构成的所构成的整整个个油井生产系统油井生产系统按按不同的流动规律分成若干个流不同的流动规律分成若干个流动动子系统子系统，在每个流动子

5、系统的，在每个流动子系统的起始及衔接处起始及衔接处设设置节点。在分析研究各个子系统流动规律的置节点。在分析研究各个子系统流动规律的基础基础上上分析分析各子系统的相互关系各子系统的相互关系及其及其各自对整个系统各自对整个系统工作的影响工作的影响，为优化，为优化系统运行参数系统运行参数和和进行系统调进行系统调控控提供依据。提供依据。节点系统分析法节点系统分析法最初用于分析和优化最初用于分析和优化电路和电路和供水管网系统供水管网系统，19541954年年GilbertGilbert提出把该方法用于提出把该方法用于油气井生产系统，后来油气井生产系统，后来BrownBrown等人对此进行了系统等人对此进

6、行了系统的研究。的研究。2020世纪世纪8080年代以来，随着计算机技术的年代以来，随着计算机技术的发展，该方法在发展，该方法在油气井生产系统设计及生产动态油气井生产系统设计及生产动态预测中得到了广泛应用预测中得到了广泛应用。节点分析的实质节点分析的实质是计算机程序化的单井动态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。产系统特性的途径。节点系统分

7、析对象：整个节点系统分析对象：整个油井生产系统油井生产系统自喷井生产系统组成自喷井生产系统组成：油藏渗流油藏渗流子系统子系统井筒流动井筒流动子系统子系统油嘴油嘴(节流器节流器)流动流动子系统子系统地面管流地面管流子系统子系统 自喷井生产系统节点位置自喷井生产系统节点位置1 1、分离器、分离器 2 2、地面油嘴、地面油嘴 3 3、井口、井口 4 4、安全阀、安全阀 5 5、节流器节流器 6 6、P Pwf wf 7 7、P Pwfs wfs 8 8、P Pr r 9 9、集气管网、集气管网 10 10、油罐、油罐节点系统分析实质：节点系统分析实质：协协调调条条件件质量质量守恒守恒能量能量(压力压

8、力)守恒守恒热量热量守恒守恒协调理论在采油应用方面的发展协调理论在采油应用方面的发展求解点的选择求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。主要取决于所要研究解决的问题。求解点求解点：为使问题获得解决的节点。为使问题获得解决的节点。协调曲线示意图协调曲线示意图节点流入曲线节点流入曲线节点流出曲线节点流出曲线协调点协调点 (一一)油藏与油管两个子系统的节点分析油藏与油管两个子系统的节点分析 管鞋压力与产量关系曲线管鞋压力与产量关系曲线给定已知条件：给定已知条件：油藏深度；油管直径；气油比；含水；油、气、油藏深度；油管直径；气油比；含水；油、气、水密度；油藏压力；饱和压力水密度；油藏压力；饱和压力

9、(低于油层压力低于油层压力)及单相流时的采油及单相流时的采油指数。指数。节点（井底）流入曲线节点（井底）流入曲线:IPRIPR曲线曲线节点（井底）流出曲线节点（井底）流出曲线:已知井口油压，设定一已知井口油压，设定一组产量，通过井筒多相组产量，通过井筒多相流计算得到一组管鞋压流计算得到一组管鞋压力。力。交点交点：该系统在该系统在所给条件下可获所给条件下可获得的油井产量及得的油井产量及相应的井底流压。相应的井底流压。1)1)井底为求解点井底为求解点当油压已知时，可以井底当油压已知时，可以井底为求解点。为求解点。油压与产量的关系曲线油压与产量的关系曲线2)2)井口为求解点井口为求解点（油压不确定）

10、（油压不确定）设定一组产量，通设定一组产量，通过过IPRIPR曲线曲线A A可计算可计算出一组井底流压，出一组井底流压，然后通过井筒多相然后通过井筒多相流计算可得一组井流计算可得一组井口油压曲线口油压曲线B B。节点（井口）流入曲节点（井口）流入曲线：油压与产量的关线：油压与产量的关系曲线系曲线IPRIPR曲线曲线P Pa a-P-Pb b是在油管中是在油管中消耗的压力消耗的压力曲线曲线B B的形状：油管的上下压差的形状：油管的上下压差(P(Pa a-P-Pb b)并不总是随着产量的增并不总是随着产量的增加而加大。产量低时，管内流加而加大。产量低时，管内流速低，速低，滑脱损失大滑脱损失大；产量

11、高时，；产量高时，摩擦损失大摩擦损失大，这两种情况均可，这两种情况均可造成管内压力损耗大。造成管内压力损耗大。应用：应用：计算出任意计算出任意产量下的井口油压产量下的井口油压的大小，并用于预的大小，并用于预测油井能否自喷。测油井能否自喷。(二二)从油藏到分离器从油藏到分离器无油嘴系统无油嘴系统的节点分析方法的节点分析方法1)1)井底为求解点井底为求解点 给定的已知条件：分离器压力；油藏深度；油藏压力；饱和压力给定的已知条件：分离器压力；油藏深度；油藏压力；饱和压力(低于油低于油层压力层压力)及单相流时的采油指数及单相流时的采油指数J J等。等。由于选取中间节点由于选取中间节点(井底井底)为求解

12、点，为求解点，求解时，要从两端求解时，要从两端(井底井底和和分离器分离器)开开始，设定一组流量，对这两部分分别始，设定一组流量，对这两部分分别计算至求解点上的压力计算至求解点上的压力(井底流压，亦井底流压，亦即油管鞋压力即油管鞋压力)与流量的关系曲线。与流量的关系曲线。生产系统从井底分成两部分：生产系统从井底分成两部分：油藏中的流动；油藏中的流动；从油管入口到分离器的管流系统。从油管入口到分离器的管流系统。简单管流系统简单管流系统求解点在井底的解求解点在井底的解节点（井底）流入曲线：节点（井底）流入曲线：油藏中流动的油藏中流动的IPRIPR曲线；曲线；节点（井底）流节点（井底）流出曲线：出曲线

13、：以分离以分离器压力为器压力为起点起点通通过水平或倾斜管过水平或倾斜管流计算流计算得井口油得井口油压压，再通过井筒，再通过井筒多相流计算得油多相流计算得油管入口压力与流管入口压力与流量的关系曲线。量的关系曲线。交点：交点：在所给在所给条件下可获得条件下可获得的油井产量及的油井产量及相应的井底流相应的井底流压。压。研究油井由于污染或采取研究油井由于污染或采取增产措施对油井产量的影响增产措施对油井产量的影响选取井底为求解点的目的选取井底为求解点的目的预测油藏压力降低预测油藏压力降低后的未来油井产量后的未来油井产量油井流动效率改变的影响油井流动效率改变的影响预测未来产量预测未来产量2)2)井口为求解

14、点井口为求解点地面管线和分离器部分地面管线和分离器部分油管和油藏部分油管和油藏部分生产系统分为生产系统分为地面管线和分离器地面管线和分离器、油管和油藏油管和油藏两个子系统。两个子系统。求解点在井口的解求解点在井口的解流出曲线流出曲线：以分离器压以分离器压力为起点计力为起点计算地面管流算地面管流动态曲线动态曲线。流入曲线流入曲线：油藏压力为起点计算油藏压力为起点计算不同流量下不同流量下的井口压力的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。，即油管及油藏的动态曲线。交点交点：产量及产量及井口压井口压力。力。求解点选在井口的目的求解点选在井口的目的研究不同研究不同直径直径油管油管和出油管线对生产和出油管线对

15、生产动态的影响，便于动态的影响，便于选择选择油管油管及及出油管出油管线的线的直径。直径。不同直径的油管和出油管线的井口解不同直径的油管和出油管线的井口解3)3)分离器为分离器为求解点求解点3)3)分离器为求解点分离器为求解点 分离压力与产量关系分离压力与产量关系以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制分离器压力分离器压力与与产量产量关系曲线关系曲线交点：给定交点：给定分离器压力分离器压力下的产量下的产量（实际生产（实际生产中，分离器中，分离器压力通常调压力通常调为定值）为定值）分离器压力对不同油井产量的影响分离器压力对不同油井产量的影响研究分离器压力对各类油

16、井生产的影响研究分离器压力对各类油井生产的影响说明说明：分离器压力对分离器压力对后后续工程设备续工程设备选择选择和和效率效率有影响，有影响，需要进行经济技需要进行经济技术的综合考虑术的综合考虑。求解点选在分离器处的目的求解点选在分离器处的目的4)4)平均油藏压力为求解点平均油藏压力为求解点4)4)平均油藏压力为求解点平均油藏压力为求解点 变化的影响变化的影响以油藏压力为求解点的以油藏压力为求解点的目的目的：研究在给定条件下油藏平研究在给定条件下油藏平均压力对油井生产的影响均压力对油井生产的影响预测不同油藏平均压力下预测不同油藏平均压力下的油井产量。的油井产量。分离器压力分离器压力井口压力井口压

17、力井底压力井底压力油藏平均压力油藏平均压力,油藏平均油藏平均压力与流量关系曲线。压力与流量关系曲线。假设一组产量假设一组产量(三三)从油藏到分离器从油藏到分离器有油嘴系统有油嘴系统的节点分析方法的节点分析方法 临界流动临界流动：流体的流速：流体的流速达到压力波在流体介质达到压力波在流体介质中的传播速度，即声波中的传播速度，即声波速度时的流动状态速度时的流动状态图图2-19 2-19 嘴流示意图嘴流示意图1.1.嘴流规律嘴流规律油压油压回压回压油气混合物通过油嘴时，油气混合物通过油嘴时，由于在此处气体膨胀，由于在此处气体膨胀，混合物体积流量很大，混合物体积流量很大，而油嘴直径又很小，而油嘴直径又

18、很小，因而，混合物流经因而，混合物流经油嘴时流速油嘴时流速极高极高，可能达到可能达到临界流动临界流动根据热力学理论，气体根据热力学理论，气体流动的流动的临界压力比临界压力比为：为：空气流过喷管的临界压力比为：空气流过喷管的临界压力比为：天然气流过喷管的临界压力比为：天然气流过喷管的临界压力比为：在临界流动条件下，流量不受嘴后压力在临界流动条件下，流量不受嘴后压力(回压回压)变化的影响。变化的影响。关系关系质量流量质量流量喷管后压力喷管后压力喷管前压力喷管前压力在临界压力比条件在临界压力比条件下最大流量，就是下最大流量，就是在在声速下的流量声速下的流量对于含水井：对于含水井：根据根据矿场资料矿场

19、资料统计，嘴流相关式可表示为：统计，嘴流相关式可表示为：根据根据油井资料油井资料分析，常用的嘴流公式为：分析，常用的嘴流公式为：油嘴、油压与产量的关系曲线油嘴、油压与产量的关系曲线以上的油嘴流动等式有以上的油嘴流动等式有很强的经验性很强的经验性，与与油田条件油田条件有关，因而在实际运用中有关，因而在实际运用中应根据油田的具体情况进行应根据油田的具体情况进行校正校正，得到得到适合本地区适合本地区的计算公式的计算公式当油嘴直径与气油比一定时，当油嘴直径与气油比一定时，产量产量Q和和井口压力井口压力pt成成线性线性关系。但只有满足关系。但只有满足油嘴的油嘴的临界流动临界流动，整个生产系统才能，整个生

20、产系统才能稳定生产稳定生产，即使回压有所变化，油井，即使回压有所变化，油井产量也不会发生变化产量也不会发生变化2.2.有油嘴系统有油嘴系统的节点分析方法的节点分析方法功能节点：功能节点：存在压差的节点。存在压差的节点。压力不连续的节点。压力不连续的节点。一般地，功能节点位置上装有起特殊作用的设备，一般地，功能节点位置上装有起特殊作用的设备，如油嘴、抽油泵等。油井生产系统中，当存在功如油嘴、抽油泵等。油井生产系统中，当存在功能节点时，一般以能节点时，一般以功能节点为求解点功能节点为求解点。最大的区别在于最大的区别在于其有其有油嘴，油嘴，井下安全阀，井下安全阀，井下节流器井下节流器。（图（图2-1

21、2-1）这些节点上的这些节点上的压力压力是不连续的，是不连续的，液流液流穿过节点时产生穿过节点时产生压差压差功能节点功能节点系统分析思路系统分析思路：以以系统两端为起点系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、分别计算不同流量下节点上、下游的压力，并求得下游的压力，并求得节点压差流量曲线节点压差流量曲线。根据描述节点设备根据描述节点设备(油嘴、安全阀等油嘴、安全阀等)的流量的流量压压差相关式，求得差相关式，求得设备工作曲线设备工作曲线。两条两条压差流量压差流量曲线的交点为问题的解曲线的交点为问题的解，即节点，即节点设备产生的压差及相应的油井产量。设备产生的压差及相应的油井产量。自喷井三个流动过程

22、关系自喷井三个流动过程关系根据设定的根据设定的一系列产量一系列产量Q Q，分，分别从油层和分离器开始计算出别从油层和分离器开始计算出油嘴处的一系列的油嘴处的一系列的油压和回压油压和回压。将满足回压低于油压将满足回压低于油压一半一半（油（油嘴临界压力比近似取嘴临界压力比近似取0.50.5）的点绘）的点绘制成制成p pt t-Q-Q的曲线的曲线B.B.油嘴直径油嘴直径d d一定，绘制临界流一定，绘制临界流动下动下油嘴特性曲线油嘴特性曲线G G；(油嘴的参油嘴的参数曲线数曲线)油管曲线油管曲线B B与油嘴特性曲线与油嘴特性曲线G G的交点的交点C C即为该油嘴下的即为该油嘴下的产量与产量与油压。油压

23、。有油嘴系统有油嘴系统以油嘴为求解点以油嘴为求解点的节点分析方法的节点分析方法的步骤：的步骤：油层渗流消耗的压力油层渗流消耗的压力油管流动消耗的压力油管流动消耗的压力(四四)节点分析在设计及预测中的节点分析在设计及预测中的应用应用先绘出满足先绘出满足油嘴临界流动油嘴临界流动的的P Pt tQ Q油管工作曲线油管工作曲线B B；1.1.不同油嘴不同油嘴下的产量预测与油嘴选择下的产量预测与油嘴选择图图2-23 2-23 不同油嘴直径时的产量不同油嘴直径时的产量作出相应的作出相应的油嘴曲线油嘴曲线；根据根据交点交点所对应的产量所对应的产量确定与之对应的确定与之对应的(或较接近或较接近的的)油嘴直径油

24、嘴直径。注：油嘴的更换应注：油嘴的更换应不引起不引起绘制曲线绘制曲线B B的各参数的的各参数的变化变化油压油压较低时（较低时（p pt1t1），大直，大直径油管的产量比小直径的径油管的产量比小直径的要高；要高；油压油压较高时较高时(p(pt2t2)，大直径，大直径油管的产量比小直径的要油管的产量比小直径的要低。低。原因：大直径管中原因：大直径管中滑脱损滑脱损失失使总损失增大。使总损失增大。2.2.油管直径油管直径的选择的选择不同油管直径对产量的影响不同油管直径对产量的影响注：在某种条件下，注：在某种条件下，大直径大直径油管不一定比油管不一定比小直径小直径油管的产量高油管的产量高当油嘴直径不变时

25、，当油嘴直径不变时，油藏压力降低后产油藏压力降低后产量随着降低量随着降低，如果，如果要保持原来的产量，要保持原来的产量，就必须换用就必须换用较大的较大的油嘴直径油嘴直径。3.3.预测预测油藏压力油藏压力变化对产量的影响变化对产量的影响油藏压力下降对产量的影响油藏压力下降对产量的影响IPRIPR曲线曲线油嘴特性曲线油嘴特性曲线油管工作曲线油管工作曲线地层压力地层压力P Pr r连续连续下降下降，IPRIPR曲线曲线分别分别变为变为A A1 1,A,A2 2,A,A3 3.相应的油管工相应的油管工作曲线要向横轴方向移动，如作曲线要向横轴方向移动，如B B1 1,B,B2 2,B,B3 3.若要求油

26、压大于一定值若要求油压大于一定值生产生产(E E点点)，则在纵轴上沿油压，则在纵轴上沿油压值点做值点做水平线水平线，此时水平线与油，此时水平线与油管曲线管曲线B B3 3不相交不相交，则表明油藏压，则表明油藏压力降到力降到A A3 3以前，油井已经以前，油井已经不能自不能自喷喷生产了。生产了。4.4.停喷压力停喷压力预测预测停喷压力预测停喷压力预测实际情况实际情况在实际的自喷油井工作中，情况要在实际的自喷油井工作中，情况要复杂得多复杂得多。以上的节点分析系统以上的节点分析系统尚未考虑尚未考虑的因素有：的因素有：1、多油层多油层的情况的情况2 2、油井生产过程中油井生产过程中的复杂情况，如出砂、

27、的复杂情况，如出砂、结蜡、井下节流器及安全阀等情况。结蜡、井下节流器及安全阀等情况。注：注：在节点分析计算的过程中，在节点分析计算的过程中，多相流计算是至关重要的多相流计算是至关重要的。但要。但要根据油田的本身情况而定，这样根据油田的本身情况而定，这样才能使计算更加准确。才能使计算更加准确。小小 结结(1)(1)自喷井生产系统一般包括自喷井生产系统一般包括四个基本流动四个基本流动过程，每一过程，每一过程遵循各自的流动规律。过程遵循各自的流动规律。(2)(2)自喷井生产系统设计与分析采用自喷井生产系统设计与分析采用节点系统分析方法节点系统分析方法，求解点的选择求解点的选择取决于需要解决的问题。取

28、决于需要解决的问题。(3)(3)为了保证自喷井生产的稳定性，对有油嘴系统的为了保证自喷井生产的稳定性，对有油嘴系统的设设计计要求嘴流达到要求嘴流达到临界流动条件临界流动条件。(4)(4)自喷井生产系统设计的内容主要包括自喷井生产系统设计的内容主要包括产量的预测、产量的预测、油嘴的选择、生产管柱的选择、出油管线的选择、停喷油嘴的选择、生产管柱的选择、出油管线的选择、停喷条件的预测条件的预测等。等。第二节第二节 气举采油原理及油井举气举采油原理及油井举升系统设计方法升系统设计方法必须有足够的必须有足够的气源气源；需要压缩机组和地需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统面高压气管线，地面设备系统复

29、杂复杂；一次一次性投资较大；性投资较大；系统效率较低系统效率较低。利用从地面向利用从地面向井筒注入高压气体井筒注入高压气体将原油举升将原油举升至地面的一种人工举升方式。至地面的一种人工举升方式。气举定义：气举定义：优点：优点：井口和井下设备比较井口和井下设备比较简单简单缺点：缺点：高产量高产量的深井；气油的深井；气油(液液)比高的油井；比高的油井；定向井和水平井等。定向井和水平井等。适用条件：适用条件：现阶段油田现阶段油田较少较少采用气举采油采用气举采油一一.气举采油原理气举采油原理原理原理：依靠从依靠从地面注入井内的地面注入井内的高压气体与油层高压气体与油层产出流体在井筒产出流体在井筒中混合

30、，中混合，利用气利用气体的体的膨胀膨胀使井筒使井筒中的混合中的混合液液密度密度降低降低，将流到井，将流到井内的原油举升到内的原油举升到地面。地面。气举采油系统示意图气举采油系统示意图气举采油系统示意图气举采油系统示意图 我国先后在辽河、中原、吐哈、塔里木等油田应我国先后在辽河、中原、吐哈、塔里木等油田应用了气举采油技术。用了气举采油技术。气举管柱、气举阀、天然气压缩气举管柱、气举阀、天然气压缩机及地面配气站等已形成系列，高压（机及地面配气站等已形成系列，高压（12MPa12MPa以上）以上）天然气压缩机部分进口。目前，我国自行研究开发了天然气压缩机部分进口。目前，我国自行研究开发了相关设计软件

31、和诊断方法，已获得良好的应用效果。相关设计软件和诊断方法，已获得良好的应用效果。向井筒向井筒周期性周期性地注入气体，推动停注地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体。主要用至地面，从而排出井中液体。主要用于于油层供给能力差，产量低油层供给能力差，产量低的油井。的油井。气举分类（按气举分类（按注气方式注气方式分类分类）气举气举连续连续气举气举将高压气体将高压气体连续连续地注入井内，排出地注入井内，排出井筒中液体。适应于井筒中液体。适应于供液能力较好、供液能力较好、产量较高产量较高的油井。的油井。间歇间歇气举气举气举井与自喷井气举

32、井与自喷井气举井气举井主要依靠外来高压气体的能量。主要依靠外来高压气体的能量。自喷井自喷井主要依靠油层本身的能量。主要依靠油层本身的能量。为了获得最大的油管工作效率，应当将油管下到油层为了获得最大的油管工作效率，应当将油管下到油层中部，这样可使油管在最大的沉没度下工作，即使将中部，这样可使油管在最大的沉没度下工作，即使将来油层压力下降，也能使气体保持较高的举油效率。来油层压力下降，也能使气体保持较高的举油效率。二、气举启动二、气举启动当油井停产时，井筒中的积当油井停产时，井筒中的积液将不断增加，油套管内的液液将不断增加，油套管内的液面在面在同一位置同一位置，当启动，当启动压缩机压缩机向油套环形

33、空间注入高压气体向油套环形空间注入高压气体时，环空液面将时，环空液面将被挤压下降被挤压下降。(1)(1)启动过程启动过程气举井（无气举阀）的启动过程气举井（无气举阀）的启动过程a a停产时停产时如如不考虑不考虑液体被挤入地层，环空液体被挤入地层，环空中的液体将全部进入油管，油管内中的液体将全部进入油管，油管内液面液面上升上升。随着压缩机压力的不断。随着压缩机压力的不断提高，环形空间内的液面将最终达提高，环形空间内的液面将最终达到到管鞋（注气点）管鞋（注气点）处，此时的井口处，此时的井口注入压力为注入压力为启动压力启动压力。启动压力启动压力启动压力启动压力:当环形空间内的液当环形空间内的液当环形

34、空间内的液当环形空间内的液面达到管鞋面达到管鞋面达到管鞋面达到管鞋(注气点注气点注气点注气点)时的井口时的井口时的井口时的井口注入压力。注入压力。注入压力。注入压力。气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程b b环空液面到达管鞋环空液面到达管鞋当高压气体进入油管后，当高压气体进入油管后，由于油管内由于油管内混合液密度降低混合液密度降低，液面不断升高，液流喷出地液面不断升高，液流喷出地面。面。气举井的启动过程气举井的启动过程c c气体进入油管气体进入油管压缩机向油套环形空间注入高压气体，随着压缩机向油套环形空间注入高压气体，随着压缩机压力的不断提高压缩机压力的不断提高，环形空间内的环形空

35、间内的液面液面将最终将最终达到管鞋（注气点）处达到管鞋（注气点）处，此时的井口注入压力，此时的井口注入压力为启动压力。为启动压力。当高压气体进入油管后，由当高压气体进入油管后，由于油管内混合液密度降低，于油管内混合液密度降低，井井底流压将不断降低底流压将不断降低。(2)(2)气举过程中压缩机压力变化气举过程中压缩机压力变化当井底流压低于油层压力时，当井底流压低于油层压力时，液流则从液流则从油层中流出油层中流出，这时，这时混混合液密度又有所增加合液密度又有所增加，压缩机，压缩机的的注入压力也随之增加注入压力也随之增加，经过，经过一段时间后一段时间后趋于稳定趋于稳定(气举工气举工作压力作压力)。气

36、举井启动时的压缩机压力随时间气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线的变化曲线（3 3）启动压力计算）启动压力计算第一种情况：第一种情况：不考虑不考虑液体被挤入地层，而且当液体被挤入地层，而且当环空液面环空液面降低到管鞋降低到管鞋时，液体时，液体并未从井口溢出并未从井口溢出，启动压力与油管，启动压力与油管液柱相平衡。即液柱相平衡。即若压缩机的最大额定压力若压缩机的最大额定压力小于小于启动压力，则气举启动压力，则气举无法无法举出井筒中的液体。举出井筒中的液体。静液面距管鞋的深度静液面距管鞋的深度油管液面上升的高度油管液面上升的高度第二种情况：第二种情况：不考虑不考虑液体被挤入地层，其静液面液体被

37、挤入地层，其静液面接近接近井井口，环形空间的液面口，环形空间的液面还没有还没有被挤到油管鞋时，油管内的被挤到油管鞋时，油管内的液面液面已达到井口已达到井口，液体，液体中途溢出井口中途溢出井口。此时，启动压力。此时，启动压力就等于油管中的液柱压力就等于油管中的液柱压力:油管长度油管长度第三种情况：当油层的第三种情况：当油层的渗透性较好渗透性较好，且被挤压的，且被挤压的液面下降液面下降很缓慢很缓慢时，从环形空间挤压出的液体时，从环形空间挤压出的液体有部分被油层吸收有部分被油层吸收。在在极端极端情况下，液体情况下，液体全部全部被油层吸收，当高压气到达油管被油层吸收，当高压气到达油管鞋时，鞋时，油管中

38、的液面几乎没有升高油管中的液面几乎没有升高。在这种情况下，启动。在这种情况下，启动压力由油管中静液面下的沉没深度确定，即：压力由油管中静液面下的沉没深度确定，即：最小启动压力最小启动压力注：一般情况下，气举注：一般情况下，气举系统的启动压力系统的启动压力只能介只能介于于p pe e 和和p pe e之间。之间。三、气举阀三、气举阀(一）气举阀工作原理一）气举阀工作原理 气举生产过程中，由于启动压力较高，这就要求压缩气举生产过程中，由于启动压力较高，这就要求压缩机额定输出压力较大，但由于气举系统在正常生产时，其机额定输出压力较大，但由于气举系统在正常生产时，其工作压力比启动压力小得多工作压力比启

39、动压力小得多，势必造成压缩机功率的，势必造成压缩机功率的浪费浪费，增加增加投入成本投入成本。为了降低压缩机的启动压力与工作压力之。为了降低压缩机的启动压力与工作压力之差，必须降低启动压力。差，必须降低启动压力。气举阀的作用：气举阀的作用：1 1、气体进入举升管柱的通道和开关；、气体进入举升管柱的通道和开关；2 2、降低启动压力，增加气举举升深度，从而增大油井、降低启动压力，增加气举举升深度，从而增大油井生产压差；生产压差；3 3、气举阀可灵活地改变注气深度，以适应油井供液能力的、气举阀可灵活地改变注气深度，以适应油井供液能力的变化；变化；4 4、间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一注

40、、间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一注气周期，气举阀可控制周期注气量；气周期，气举阀可控制周期注气量；5 5、气举阀上的单流阀可以防止产液从举升管倒流。、气举阀上的单流阀可以防止产液从举升管倒流。气举阀的分类：气举阀的分类：1 1、按压力控制方式，气举阀可分为节流阀、气压阀、液压阀、按压力控制方式，气举阀可分为节流阀、气压阀、液压阀和复合控制阀四种类型。和复合控制阀四种类型。2 2、按气举阀在井下所起得作用，可分为卸载阀、工作阀和底、按气举阀在井下所起得作用，可分为卸载阀、工作阀和底阀。阀。3 3、按气举阀自身的加载方式，可分为充气波纹管气举阀和弹、按气举阀自身的加载方式，可分为充

41、气波纹管气举阀和弹簧气举阀。簧气举阀。4 4、按气举阀安装作业方式，可分为固定式气举阀和投捞式气、按气举阀安装作业方式，可分为固定式气举阀和投捞式气举阀。举阀。气举阀实质气举阀实质：一种用于井下的一种用于井下的压力调节器压力调节器图图2-30 2-30 压力调节器结构示意图压力调节器结构示意图阀打开条件阀打开条件：阀关闭条件：阀关闭条件：图图2-30 2-30 压力调节器结构示意图压力调节器结构示意图(二）几种常用的气举阀简介（自学）二）几种常用的气举阀简介（自学）自学要点：自学要点：(1)(1)结构状况，类型；结构状况，类型；(2)(2)工作条件下阀的开启压力；工作条件下阀的开启压力；(3)

42、(3)工作条件下阀的关闭压力；工作条件下阀的关闭压力；(4)(4)阀的工作压差；阀的工作压差；(5)(5)静气柱压力分布计算相关式。静气柱压力分布计算相关式。连续气举的排液过程连续气举的排液过程四、气举设计四、气举设计 气举设计是根据气举设计是根据给定的设备条件（可提供的注给定的设备条件（可提供的注气压力和注气量）气压力和注气量）和和油井流入动态（油井流入动态（IPRIPR曲线）曲线）确确定的。气举设计定的。气举设计内容包括内容包括：气举方式和气举装置类：气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、型；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求。尺寸及装配要求。

43、一口井进行气举设计时，先确定是采用一口井进行气举设计时，先确定是采用连续气连续气举还是间歇气举举还是间歇气举。一般对于低压、低采油指数的油。一般对于低压、低采油指数的油井通常都采用间歇气举。对于井通常都采用间歇气举。对于无法确定无法确定采用哪种方采用哪种方式最合适的井，应该进行不同的设计，从式最合适的井，应该进行不同的设计，从技术和经技术和经济济方面进行综合考虑。方面进行综合考虑。（一）气举装置类型（一）气举装置类型在油管柱底部下一个在油管柱底部下一个集液箱集液箱，提高液体汇聚空间，提高液体汇聚空间，以达到提高总产油量的目的。以达到提高总产油量的目的。仅限于连续气举，下井的油管柱仅限于连续气举

44、，下井的油管柱不带封隔器不带封隔器，使气，使气体从油套环空注入，产液自油管举出，油、套管是体从油套环空注入，产液自油管举出，油、套管是连通的。连通的。封隔器封隔器封隔油套环空，其余均与开式装置相同。封隔油套环空，其余均与开式装置相同。封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个固定固定阀阀，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。半闭式装置半闭式装置闭式装置闭式装置箱式装置箱式装置开式装置开式装置气举装置类型气举装置类型设计内容：设计内容：气举方式和气气举方式和气举装置类型；举装置类型；气举点深度、气举点深度、气液比

45、和产量；气液比和产量；阀位置、类型、阀位置、类型、尺寸及装配要尺寸及装配要求等。求等。（二）连续气举设计基础（二）连续气举设计基础(1)(1)油层数据：油层数据：油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动态态1.1.设计所需基本资料设计所需基本资料(2)(2)油井基础数据：油井基础数据：井身结构；油、套管尺寸井身结构；油、套管尺寸(3)(3)油井生产数据：油井生产数据：产量、含水、生产气油比、注气压力、产量、含水、生产气油比、注气压力、注气量、油压注气量、油压(5)(5)流体物性：流体物性：饱和压力、地面原油密度、水的密度、饱和压力、地面原油密度、水的密度、天

46、然气的相对密度、地面原油粘度、表面张力天然气的相对密度、地面原油粘度、表面张力(6)(6)地面管线和分离器数据：地面管线和分离器数据：地面管线尺寸及长度、分地面管线尺寸及长度、分离器压力离器压力(4)(4)油井生产条件：油井生产条件：出砂、结蜡等情况出砂、结蜡等情况2.2.气举井内的压力分布气举井内的压力分布油管内的压力分布以注气点为界，油管内的压力分布以注气点为界，明显的分为两段。在注气点以上，由明显的分为两段。在注气点以上，由于于注入气进入油管注入气进入油管而增大了而增大了气液比气液比，故压力梯度明显地低于注气点以下的故压力梯度明显地低于注气点以下的压力梯度。压力梯度。套管内的静气柱压力分

47、布套管内的静气柱压力分布(近似于直线）近似于直线）气举井生产时的压力平衡等式气举井生产时的压力平衡等式：气举井压力及其分布气举井压力及其分布（三）在给定产量和井口压力下确定注气点（三）在给定产量和井口压力下确定注气点深度和注气量深度和注气量已知：产量已知：产量Q Q、注入压力、注入压力P Psoso、定油管压力、定油管压力P Pt t和和IPRIPR曲线曲线；计算：注气点深度、气液比和注气量。计算：注气点深度、气液比和注气量。计算步骤：计算步骤：2)2)根据根据产量产量Q Q、油层气液比油层气液比等以等以P Pwfwf为起点，按为起点，按多相垂直管流向上多相垂直管流向上计算计算注气点以下的压力

48、分布曲线注气点以下的压力分布曲线A A。1)1)根据要求的产量根据要求的产量Q Q由由IPRIPR曲线曲线确定相应的确定相应的井底流压井底流压P Pwfwf。3)3)由由工作压力工作压力P Psoso计算环形空间气柱压力曲线计算环形空间气柱压力曲线B B。此线与注气。此线与注气点以下的压力分布曲线点以下的压力分布曲线A A的交点即为的交点即为平衡点平衡点。4)4)由平衡点沿注气点以下的压由平衡点沿注气点以下的压力分布曲线上移力分布曲线上移P(P(平衡点气平衡点气体压力与注气点油管内压力之体压力与注气点油管内压力之差，一般取差，一般取0.50.50.7Mpa)0.7Mpa)所得所得的点即为注气点

49、。对应的深度的点即为注气点。对应的深度和压力即为注气点深度和压力即为注气点深度L L和工作和工作阀所在位置的油管压力。阀所在位置的油管压力。5)5)注气点以上的注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和之和。假设一组。假设一组总气液比总气液比，对每一个总气液比都以注气，对每一个总气液比都以注气点油管压力为起点，利用多相管流向上计算油管压力分点油管压力为起点，利用多相管流向上计算油管压力分布曲线布曲线D1D1、D2D2及确定及确定井口油管压力井口油管压力。6)6)绘制总气液比与井口压力关绘制总气液比与井口压力关系曲线，找出与规定系曲线，找出与规定井口

50、油管井口油管压力相对应的总气液比压力相对应的总气液比TGLRTGLR。定产量和井口压力确定注气点定产量和井口压力确定注气点深度和注气量的协调图深度和注气量的协调图7)7)总气液比总气液比减去减去油层生产气液比得油层生产气液比得到到注入气液比注入气液比。根据注入气液比和。根据注入气液比和规定的产量计算需要的规定的产量计算需要的注入气量注入气量。注入气液比注入气液比=总气液比总气液比-生产气液比生产气液比注入气量注入气量=配产量配产量注入气液比注入气液比8)8)根据最后确定的根据最后确定的气液比气液比TGLRTGLR和其和其它已知数据计算注气点以上的油管它已知数据计算注气点以上的油管压力分布曲线压