第二節(jié)氣舉采油基本原理

1、教學(xué)難點(diǎn)教法說明：教學(xué)內(nèi)容：1、氣舉啟動(dòng)過程2、氣舉設(shè)計(jì)中注氣點(diǎn)和注氣量的確定3、作圖法確定氣舉閥的分布課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的圖形和動(dòng)畫。 氣舉采油原理 氣舉啟動(dòng) 氣舉閥 氣舉設(shè)計(jì) 氣舉井試井 必須有足夠的氣源；需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜；一次性投資較大；系統(tǒng)效率較低。優(yōu)點(diǎn)井口和井下設(shè)備比較簡單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)高產(chǎn)量的深井；含砂量少、含水低、氣油比高和含有腐蝕性成分低的油井；定向井和水平井等。適用條件向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期間在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地面，從而排出井中液體。主要用于油層供給能力差，產(chǎn)量低的油井。氣舉連續(xù)氣舉將高壓氣體

2、連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較高的油井。間歇?dú)馀e一、氣舉分類(按注氣方式)二、氣舉啟動(dòng)當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一位置，當(dāng)啟動(dòng)壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時(shí)，環(huán)空液面將被擠壓下降。 (1)啟動(dòng)過程圖2-28 氣舉井（無凡爾）的啟動(dòng)過程a停產(chǎn)時(shí)如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程b環(huán)形液面到達(dá)管鞋啟動(dòng)壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋時(shí)的井口注入液面達(dá)到管

3、鞋時(shí)的井口注入壓力。壓力。當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升高，液流噴出地面。井底流壓隨之降低，油層產(chǎn)液，并隨注入的高壓氣體一同排出井筒，最后達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程c氣體進(jìn)入油管當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將不斷降低。圖2-29 氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線(2)氣舉過程中壓縮機(jī)壓力變化壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力啟動(dòng)壓力。當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從油層中流出，這時(shí)混合液密度又有所增加

4、，壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定(氣舉工氣舉工作壓力作壓力)。22*dDghpe（3）啟動(dòng)壓力計(jì)算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低到管鞋時(shí)，液體并未從井口溢出，啟動(dòng)壓力與油管液柱靜壓相平衡。即圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程b環(huán)形液面到達(dá)管鞋*hgLpe第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間的液面還沒有被擠到油管鞋時(shí)，油管內(nèi)的液面已達(dá)到井口，液體中途溢出井口。此時(shí)，啟動(dòng)壓力就等于油管中的液柱壓力:第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好時(shí)，且液面下降很緩慢時(shí)，則環(huán)形空間有部分液體被油層吸收。極端情況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管

5、鞋時(shí)，油管中的液面幾乎沒有升高。此時(shí)，啟動(dòng)壓力由油管中靜液面下的深度確定，即：ghpe* 一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力介于一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力介于 和和 之間。之間。epep 三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用 氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動(dòng)壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時(shí)，其工作壓力比啟動(dòng)壓力小得多，勢必造成壓縮機(jī)功率的浪費(fèi)。為了降低壓縮機(jī)的啟動(dòng)壓力與工作壓力之差，必須降低啟動(dòng)壓力。氣舉閥的作用：降低啟動(dòng)壓力。 作用原理：逐步排除油套環(huán)形空間的液體。圖2-41 凡爾深度計(jì)算示意圖氣舉閥實(shí)質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30 壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖pdpbu

6、ApAApF)(閥關(guān)閉條件：FApAAppdpbu)(閥打開條件：dupp bdApF 按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。按使凡爾保持打開或關(guān)閉的加壓元件分為：封包充氣凡爾、彈簧加壓凡爾、充氣室和彈簧聯(lián)合加壓的雙元件凡爾。按井下凡爾對(duì)套壓和油壓的敏感程度又分為：套壓控制凡爾與油壓控制凡爾。氣舉凡爾的分類(二）幾種常用的氣舉閥簡介自學(xué)要點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)狀況，類型；(2) 工作條件下閥的開啟壓力；(3) 工作條件下閥的關(guān)閉壓力；(4) 閥的工作壓差(閥的距)；(5) 靜氣柱壓力分布計(jì)算相關(guān)式。四、氣舉設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點(diǎn)深度、氣液 比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等

7、（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個(gè)集液箱，提高液體匯聚空間，以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套管是連通的。封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開式裝置相同。封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個(gè)固定閥，其作用是防止氣體壓力通過油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開式裝置氣舉裝置示意圖（二）連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(1) 油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動(dòng)態(tài)1.設(shè)計(jì)所需基本資料(2) 油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深；油、套管尺寸(3) 油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、 注氣量、油壓(4) 油井生產(chǎn)條件：出砂、

8、結(jié)蠟等情況(5) 流體物性：地面原油密度、水的密度、天然氣的相對(duì)密度、 地面原油粘度、表面張力(6) 地面管線和分離器數(shù)據(jù)：地面管線尺寸及長度、分離器壓力wffbfawhpLDGLGp)()1 ()(00avavgosogZTpgxTpxp2.氣舉井內(nèi)的壓力及分布油管內(nèi)的壓力分布以注氣點(diǎn)為界，明顯的分為兩段。在注氣點(diǎn)以上，由于注入氣進(jìn)入油管而增大了氣液比，故壓力梯度明顯地低于注氣點(diǎn)以下的壓力梯度。 套管內(nèi)的靜氣柱壓力分布(近似于直線)：氣舉井生產(chǎn)時(shí)的壓力平衡等式：圖2-36 氣舉井壓力及其分布（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度和注氣量2) 根據(jù)產(chǎn)量Qo、油層氣液比RP等以pwf為起點(diǎn)，

9、按多相垂直管流向上計(jì)算注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A。已知：產(chǎn)量、注入壓力、定油管壓力和IPR曲線計(jì)算：注氣點(diǎn)深度、氣液比和注氣量計(jì)算步驟4) 由平衡點(diǎn)沿注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線上移p(平衡點(diǎn)氣體壓力與注氣點(diǎn)油管內(nèi)壓力之差，一般取0.50.7Mpa)所得的點(diǎn)即為注氣點(diǎn)。 對(duì)應(yīng)的深度和壓力即為注氣點(diǎn)深度L和工作閥所在位置的油管壓力。1) 根據(jù)要求的產(chǎn)量Qo由IPR曲線確定相應(yīng)的井底流壓pwf。3) 由工作壓力pso計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力曲線B。此線與注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)。8) 根據(jù)最后確定的氣液比TGLR和其它已知數(shù)據(jù)計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線，可用它來確定啟動(dòng)閥的安裝位置

10、。5) 注氣點(diǎn)以上的總氣液比為油層生產(chǎn)氣液比與注入氣液比之和。假設(shè)一組總氣液比，對(duì)每一個(gè)總氣液比都以注氣點(diǎn)油管壓力為起點(diǎn)，利用多相管流向上計(jì)算油管壓力分布曲線D1、D2及確定井口油管壓力。6) 繪制總氣液比與井口壓力關(guān)系曲線，找出與規(guī)定井口油管壓力相對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR。7) 總氣液比減去油層生產(chǎn)氣液比得到注入氣液比。根據(jù)注入氣液比和規(guī)定的產(chǎn)量計(jì)算需要的注入氣量。圖2-37 定注氣壓力，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度及氣液比圖2-38 定注氣壓力，定井口壓力下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量圖2-40 定注氣量，定井口油壓下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量( 1-IPR曲線；2-計(jì)算的產(chǎn)量井底流壓曲線（油管工作曲線）（四）定井口壓力和限定

11、注氣量的條件下確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量已知：井口壓力、注氣量 計(jì)算：注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量計(jì)算步驟1) 假定一組產(chǎn)量，根據(jù)提供的注氣量和地層生產(chǎn)氣液比計(jì)算出每個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR; 2) 根據(jù)地面注入壓力pso計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力分布線B，用注入壓力減p作B線的平行線，即為注氣點(diǎn)深度線。3) 以定井口壓力為起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1、D2、D3。它們與注氣點(diǎn)深度線的交點(diǎn)，即為各個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)a1、a2、a3和注氣深度L1、L2、L3。4) 計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A1、A2、A3及井底流壓pwf1、pwf2、pwf35) 繪制油管工作曲線，與IPR曲線的

12、交點(diǎn)為協(xié)調(diào)產(chǎn)量和流壓。根據(jù)給定的注氣量和協(xié)調(diào)產(chǎn)量Q，計(jì)算出相應(yīng)的注入氣液比，總氣液比TGLR；6) 注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A，與注氣點(diǎn)深度線C的交點(diǎn)a，即為可能獲得的最大產(chǎn)量的注氣點(diǎn)，其深度L即為工作閥的安裝深度。 7) 根據(jù)最后確定的產(chǎn)量Q和總氣液比TGLR，計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線D。它可用來確定啟動(dòng)閥的位置。圖2-39 定注氣量，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度（五）氣舉閥位置確定方法1）計(jì)算法一般采用計(jì)算法或圖解法來確定閥位置和數(shù)量。當(dāng)井中液面較深，中途未溢出井口：2010226maxIDdgphLs20106maxIgpL當(dāng)井筒中液面在井口附近，在壓氣過程中即溢出井口： 第一個(gè)閥的下入深度 第二個(gè)閥的下入深度閥處壓力平衡等式為：圖2-41 凡爾深度計(jì)算示意圖當(dāng)?shù)诙€(gè)閥進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)閥關(guān)閉。閥處的環(huán)空壓力為paII，閥I處的油壓為ptI。6IIIIIII10)(1tappgLLh6IIII10ghppta1010)(6IIIIIIgppLLta五、氣舉井試井圖2-44 氣舉井試井曲線氣舉井試井方法：通過改變注入氣量來改變油井產(chǎn)量，測得油井產(chǎn)量和相應(yīng)的井底流壓與注入氣量的