采氣工程8第7章

氣田開(kāi)發(fā)第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)與舉升工藝

主講：張志全

2010年11月-2010年12月

氣嘴

分離器

地面管線

井筒

氣層氣井示意圖氣井系統(tǒng)前言第一節(jié)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

第二節(jié)

氣井生產(chǎn)工作制度分析第三節(jié)

氣井產(chǎn)氣管柱的確定

第四節(jié)

排水采氣方法第五節(jié)

氣舉排水采氣

第六節(jié)

電潛泵排水采氣第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與舉升工藝第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與舉升工藝第一節(jié)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

第二節(jié)

氣井生產(chǎn)工作制度分析第三節(jié)

氣井產(chǎn)氣管柱的確定

第四節(jié)

排水采氣方法第五節(jié)

氣舉排水采氣

第六節(jié)

電潛泵排水采氣

1系統(tǒng)的組成

2基本原理

3節(jié)點(diǎn)分析方法

4例題

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖“系統(tǒng)是相互作用的多元素的復(fù)合體”

系統(tǒng)分析：組分關(guān)聯(lián)整體小系統(tǒng)

簡(jiǎn)單系統(tǒng)直接綜合大系統(tǒng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)綜合

巨系統(tǒng)

復(fù)雜巨系統(tǒng)

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析二、基本原理盡管各氣井由于結(jié)構(gòu)不同，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)模型因井而異。開(kāi)采過(guò)程中，天然氣從地層流經(jīng)氣井系統(tǒng)的氣層供氣子系統(tǒng)、井筒子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。天然氣作為流體，應(yīng)該遵循流體流動(dòng)的基本定律——質(zhì)量守衡和能量守衡定律。質(zhì)量守衡定律在氣井系統(tǒng)中可以表達(dá)為：通過(guò)各部分（子系統(tǒng)）的流體質(zhì)量相等；而能量守衡則表現(xiàn)為：各部分的壓力具有累加性，即流體從前一子系統(tǒng)的流出壓力正好等于下一子系統(tǒng)的流入壓力。根據(jù)質(zhì)量守衡和能量守衡定律，就可以將油層子系統(tǒng)、井筒子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)的模型組合成氣井系統(tǒng)的模型。

二、基本原理3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析氣體通過(guò)系統(tǒng)的每一部分都有壓力消耗，即在每一部分都產(chǎn)生壓力降。這些壓力降包括：△P1=Pr-Pwfs—通過(guò)氣層的壓降；△P2=Pwfs-Pwf—通過(guò)完井段的壓降；△P3=PUR-PDR—通過(guò)井底氣嘴的壓降；△P4=PUSV-PDSV—通過(guò)井下安全閥的壓降；△P5=Pwh-PDSC—通過(guò)地面氣嘴的壓降；△P6=PDSC-Psep—通過(guò)集氣管的壓降；△P7=Pwf-Pwh—油管內(nèi)的總壓降；△P8=Pwh-Psep—井口到集氣站的總壓降。Pr為地層壓力；Pwfs為井底油層面上的壓力；Pwf為井底流壓；PUR

、PDR為井下節(jié)流器上、下游壓力；PUSV

、PDSV為井下安全閥的上、下游壓力；PDSC為地面氣嘴下游壓力；Pwh為井口油壓；Psep為分離器壓力。

三、節(jié)點(diǎn)分析方法3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（一）、節(jié)點(diǎn)設(shè)置

節(jié)點(diǎn)－兩段不同流動(dòng)規(guī)律的銜接點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)可以分為普通節(jié)點(diǎn)和函數(shù)節(jié)點(diǎn)兩種。普通節(jié)點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。對(duì)于圖（7.1）所示的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，分離器的壓力和地層壓力，通?？梢暈槌?shù)，在一段時(shí)間內(nèi)認(rèn)為這兩個(gè)壓力與系統(tǒng)流量無(wú)關(guān)。因此，其相應(yīng)的位置（分離器和氣井控制范圍的外邊界）即圖中的①和⑧可取為普通節(jié)點(diǎn)。在圖中的③、⑥和⑦點(diǎn)也屬于普通節(jié)點(diǎn)。函數(shù)節(jié)點(diǎn)（FunctionalNode）是指當(dāng)氣體通過(guò)井下安全閥、地面氣嘴等部件時(shí)，將產(chǎn)生與流過(guò)氣量相關(guān)的壓降，取這些部件為節(jié)點(diǎn)稱為函數(shù)節(jié)點(diǎn)（壓力函數(shù)節(jié)點(diǎn)）。函數(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降，其值可通過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。三、節(jié)點(diǎn)分析方法3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二）解節(jié)點(diǎn)的選擇在運(yùn)用節(jié)點(diǎn)分析法分析系統(tǒng)的具體問(wèn)題時(shí)，通常集中分析系統(tǒng)中的某一節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)一般稱為解節(jié)點(diǎn)。通過(guò)解節(jié)點(diǎn)的選擇，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)被劃分成始節(jié)點(diǎn)到解節(jié)點(diǎn)和解節(jié)點(diǎn)到末節(jié)點(diǎn)兩部分，即為流入和流出兩大部分。通過(guò)對(duì)這兩部分的模擬計(jì)算，求得流入和流出動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，并分析比較，便可了解氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。解節(jié)點(diǎn)的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無(wú)關(guān)。即解節(jié)點(diǎn)的位置可以在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)任意選擇，而不會(huì)影響系統(tǒng)分析得出的結(jié)果。但為了簡(jiǎn)化計(jì)算，解節(jié)點(diǎn)的位置應(yīng)該依據(jù)所要求解問(wèn)題的目的而定。原則上，應(yīng)該使解節(jié)點(diǎn)盡可能靠近分析對(duì)象。三、節(jié)點(diǎn)分析方法3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井節(jié)點(diǎn)分析方法與應(yīng)用：1、分析方法與步驟（1）選取解點(diǎn)；（2）建立流入部分模型，計(jì)算流入動(dòng)態(tài)；（3）建立流出部分模型，計(jì)算流出動(dòng)態(tài)；（4）作出流入、流出動(dòng)態(tài)曲線；（5）分析三、節(jié)點(diǎn)分析方法3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井節(jié)點(diǎn)分析方法與應(yīng)用：2、應(yīng)用（1）分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)三、節(jié)點(diǎn)分析方法

圖7.2系統(tǒng)分析曲線3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

由圖（7.2）可見(jiàn)，流入與流出動(dòng)態(tài)曲線的交點(diǎn)為A。在A點(diǎn)的左側(cè)，例如在產(chǎn)量q1下，對(duì)應(yīng)的井底流壓P1>P1/，說(shuō)明生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)流入能力大于流出能力，這說(shuō)明油管或流出部分的管線設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力過(guò)小或流出部分有阻礙流動(dòng)的因素存在，限制了氣井生產(chǎn)能力的發(fā)揮。而在A點(diǎn)的右側(cè)，例如在產(chǎn)量下，情況剛好相反。在該處表明氣層生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)流出管道系統(tǒng)的能力，說(shuō)明流出管路的設(shè)計(jì)過(guò)大，造成了不必要的浪費(fèi)或氣井的某些參數(shù)控制不合理，或氣層傷害降低了井的生產(chǎn)能力，需要進(jìn)行解堵、改造等措施。只有在A點(diǎn)，產(chǎn)層的生產(chǎn)能力剛好等于流出管路系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，表明井處于流入與流出能力協(xié)調(diào)的狀態(tài)，該點(diǎn)稱為協(xié)調(diào)產(chǎn)量點(diǎn)。三、節(jié)點(diǎn)分析方法3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井接點(diǎn)分析方法與應(yīng)用：（2）系統(tǒng)的優(yōu)化選擇

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

圖7.3系統(tǒng)優(yōu)化分析圖解3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

例1：對(duì)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析。假定如圖7.1系統(tǒng)不裝安全閥和氣嘴，已知：產(chǎn)能指數(shù)方程為

油管深度

H=3000m；地面水平集氣管

L=3000m；油管和集氣管內(nèi)徑

d=6.20㎝；管內(nèi)平均溫度=293K；氣體相對(duì)密度=0.6；分離器壓力=5MPa。目標(biāo)：在所給參數(shù)條件下，求系統(tǒng)最大產(chǎn)能。解：?、蹫榻恻c(diǎn)，系統(tǒng)被分割為兩部分（1）流入

(2)流出三、節(jié)點(diǎn)分析方法

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

分析步驟如下：表7.1（1）假設(shè)一系列氣體流量:5、7.5、10、12.5、15、17.5和20，單位為104m3/d；（2）在Psep=5MPa條件下，利用水平管輸氣公式計(jì)算各流量相應(yīng)的井口壓力Pwh值，計(jì)算結(jié)果列入表7.1第4欄；三、節(jié)點(diǎn)分析方法

qsc104m3/dpsepMPa水平輸氣管△P3-1MPaP3=PwhMPa5.050.17015.17017.550.37525.375210.050.64985.649812.550.98845.988415.051.36956.369517.551.79656.796520.052.25817.25813.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

表7.2（3）取=13.459MPa，利用所給氣井產(chǎn)能指數(shù)方程，計(jì)算各流量下的Pwf值，計(jì)算結(jié)果列入表7.2第3欄；（4）利用垂直管單相氣流公式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列入表7.2第6欄；

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

qsprIPR垂直管單相流P6△P8-6P3△P6-35.013.4612.4141.0449.8012.6127.513.4611.7071.7519.1982.50810.013.4610.8992.5598.4892.40912.513.469.9773.4827.6562.32115.013.468.91494.5446.6582.25617.513.467.66265.7965.4141.86620.013.466.10947.3494.6871.4223.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（5）在同一圖上畫出流入、流出動(dòng)態(tài)曲線，如圖7.4所示；

(6）由流入、流出動(dòng)態(tài)曲線的交點(diǎn)，求出系統(tǒng)在目前條件下的最大產(chǎn)能為15.4×104m3/d。

圖7.4

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

例2在圖（7.1）的生產(chǎn)系統(tǒng)中，井口安裝一個(gè)氣嘴，可供選擇的氣嘴尺寸分別為26/64，32/64和40/64in，即1.03、1.27和1.59㎝；其它參數(shù)同前例。試分析安裝氣嘴后對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)能的影響。解：（1）選氣嘴②為解點(diǎn)；（2）從例1，由流出動(dòng)態(tài)曲線求得不同流量下流出系統(tǒng)的P3值，并令P3=PDSC；同時(shí)，由流入動(dòng)態(tài)曲線可求得對(duì)應(yīng)流量下流入系統(tǒng)的P3值，且P3=Pwh。圖7.4

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

(3)令▽P1

＝Pwh-PDSC。

表7.3三、節(jié)點(diǎn)分析方法

△p1/MPa

Qsc/104m3/d0

15.4

2

12.5

3

9.5

4

4.5

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（4）氣嘴在非臨界狀態(tài)下工作，利用嘴流公式計(jì)算不同尺寸氣嘴的qsc～▽P2值表7.4

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

D/㎝（in）

QscPwh△p2=pwh－pDSC1.03(26/64)

5101520

5.5857.5859.101

0.4511.442.73

1.27(32/64)

5101520

5.5166.3437.9299.791

0.3460.6931.5592.533

1.59(40/64)

5101520

5.2405.9307.5858.998

0.070.281.221.74

3.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（5）在同一張圖上繪出系統(tǒng)的～曲線和各氣嘴的～曲線，如圖（7.5）所示。每一組曲線與系統(tǒng)的～曲線相交，每一交點(diǎn)相應(yīng)的流量為安裝該氣嘴后系統(tǒng)的產(chǎn)能，

圖7.5

三、節(jié)點(diǎn)分析方法

3.2氣井生產(chǎn)工作制度分析

氣井生產(chǎn)工作制度，又稱工藝制度，是指適應(yīng)氣井產(chǎn)層地質(zhì)特征和滿足生產(chǎn)需要時(shí)產(chǎn)量和壓力應(yīng)遵循的關(guān)系。

序號(hào)工作制度名稱適用條件1定產(chǎn)量制度

氣藏開(kāi)采初期2定井底滲流速度制度C=const疏松的砂巖地層，防止流速大于某值時(shí)砂子從地層中產(chǎn)出3定井壁壓力梯度制度

氣層的巖石不緊密，易坍塌的氣井4定井口（井底）壓力制度

凝析氣井，防止井底壓力低于某值時(shí)油在地層中凝析出來(lái)；當(dāng)輸氣壓力一定時(shí)，要求一定的井口壓力，以保證輸入管網(wǎng)5定井底壓差制度氣層巖石不緊密、易坍塌的井；有邊、底水的井，防止生產(chǎn)壓差過(guò)大引起水錐三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素1．自然因素1）產(chǎn)層由非膠結(jié)的砂子或膠結(jié)很差的砂巖構(gòu)成時(shí)

2）在凝析氣藏開(kāi)發(fā)中

3）底水錐進(jìn)

2．工藝因素影響氣井生產(chǎn)工作制度的工藝因素有很多，如：1）延長(zhǎng)無(wú)壓縮機(jī)開(kāi)采階段；2）防止氣井過(guò)早水淹；3）減少輸氣干線前壓縮機(jī)站和人工制冷裝置的功率；

三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素

3.2氣井生產(chǎn)工作制度分析4）地層溫度比較低的氣井，要確定一個(gè)可允許的無(wú)水合物形成的產(chǎn)量或采取其它防水合物的措施。5）CO2含量高的氣井，當(dāng)氣體沿油管流動(dòng)的速度超過(guò)一定值后（約11m/s），對(duì)管柱的接頭產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，若氣體有水，則電化學(xué)腐蝕作用更強(qiáng)。除了采取相應(yīng)的材料和防腐蝕措施外，另一種輔助方法是盡可能保持一種腐蝕小的流速。6）當(dāng)氣井井底有積液時(shí)，要設(shè)法保持能帶出液體的流速。

7）在惡劣的氣候條件或艱苦地區(qū)鉆井，要求最大限度的縮短鉆井周期，這也會(huì)影響到氣井生產(chǎn)工作制度的確定。獲得了儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并調(diào)查過(guò)市場(chǎng)需氣量后，才有可能進(jìn)行全面分析，決定氣井的合理管徑大小。

3.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素3.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定

首先，如果管柱在靠近井底處安裝有封隔器，則管柱可以保護(hù)套管不受產(chǎn)氣管柱內(nèi)流體的高壓作用。其次，它可以保護(hù)套管不受液體的腐蝕作用。第三，如果尺寸及組合得當(dāng)，使用產(chǎn)氣管柱可以使井身內(nèi)不會(huì)留有烴類液體和水。第四，管柱的尺寸必須足夠大，因而可以使氣井在井口回壓的作用下能通過(guò)最大氣量。第四項(xiàng)是在有各種限制情況下所起到的作用最重要的一個(gè)。一、產(chǎn)氣管尺寸對(duì)產(chǎn)氣量的影響產(chǎn)氣管尺寸對(duì)產(chǎn)氣量的影響可以采用系統(tǒng)分析方法進(jìn)行分析。如第一節(jié)中的例1和例2。

一、產(chǎn)氣管尺寸對(duì)產(chǎn)氣量的影響二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑要舉起一定直徑的液滴，井中的氣體速度必須超過(guò)不流動(dòng)氣體中液滴的自由降落速度，這個(gè)速度由下式給出:當(dāng)氣流速度等于液滴沉降的最終速度時(shí)，直徑為d的液滴就能被氣流夾帶到地面，即

二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑3.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定液滴變形的慣性力（）與阻止這種變形的表面壓力（）之比，用韋伯?dāng)?shù)（Webernumber）來(lái)表示

許多實(shí)驗(yàn)表明，在韋伯?dāng)?shù)達(dá)到30之前，存在著穩(wěn)定的液滴。因此，穩(wěn)定的自由降落液滴的最大直徑為

則攜帶最大液滴的最小氣體流速為

3.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑為安全計(jì)，Turner等人建議取安全系數(shù)為20%。有為了礦場(chǎng)使用，對(duì)水可以采用如下數(shù)值：=60N/m，

=1081kg/m3。則

對(duì)于凝析油：=20N/m，=726kg/m3。則

3.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑1、優(yōu)選管柱：優(yōu)點(diǎn)：1）屬自力式氣舉，能充分利用氣藏自身能量，不需人為施加外部能源助噴，2）變井由間歇生產(chǎn)為較長(zhǎng)時(shí)期的連續(xù)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；3）．設(shè)計(jì)成熟、工藝可靠，成功率高；4）設(shè)備配套簡(jiǎn)單、施工管理方便，易推廣。缺點(diǎn)：1）．工藝井必須有一定的生產(chǎn)能力，無(wú)自噴能力的井必須輔以其他誘噴措施復(fù)產(chǎn)或采用不壓井修井工藝作業(yè)；2）．工藝的排液能力較小，一般在120m2/d左右；3．對(duì)小油管常受井深影響。一般在2600m左右

3.4

排水采氣

一、排水采氣方法2、泡沫優(yōu)點(diǎn)

:1)

投資小、經(jīng)濟(jì)效益顯著;2)設(shè)備配套簡(jiǎn)單，管理施工方便;3)易于推廣.

缺點(diǎn)

:1)要求井有一定的自噴能力，自噴能力喪失的水淹井須輔之以放噴或其他誘噴措施，以恢復(fù)自噴能力;2)需定時(shí)定量向井筒添加泡排劑，工藝的排液能力不高，一般100m3/左右，氣液比比較小;3)井身結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格;4)工藝參數(shù)的確定難度較大.

3.4

排水采氣

一、排水采氣方法3、連續(xù)氣舉

優(yōu)點(diǎn)

:1)工藝井不受井斜、井深和硫化氫限制及氣液比影響;2)排液量大,單井增產(chǎn)效果顯著;3)可多次重復(fù)啟動(dòng),與投撈式裝置配套，可減少修井作業(yè)次數(shù);4)設(shè)備配套簡(jiǎn)單，管理方便;5)易測(cè)取液面和壓力資料，設(shè)計(jì)可靠，經(jīng)濟(jì)效益高

缺點(diǎn)

:1)井受注氣壓力對(duì)井底造成的回壓影響，不能把氣采至枯竭;2)需要高壓氣井或工藝壓縮機(jī)作高壓氣源;3)套管必須能承受注氣高壓;4)高壓施工，對(duì)裝置的安全可靠性要求高;

3.4

排水采氣

一、排水采氣方法4、柱塞氣舉

優(yōu)點(diǎn)

:

1)裝置設(shè)計(jì)、安裝和管理方便;2)適用于各種條件的井,尤其適用于高氣液比的井，但也可用于氣液比低到534.3～890.5m3/m3的井；3)勿需外部電源；4)井下設(shè)備可用鋼絲繩起吊設(shè)備安裝；

5)柱塞上下移動(dòng)可防止結(jié)蠟和積垢。缺點(diǎn)

:

1)不能把氣采至枯竭;2)適合于正常情況下排液量小于30m3/d左右的井;3)為達(dá)到正確調(diào)節(jié)，要求較多的工程監(jiān)測(cè);

4)除了與氣舉一起采用外，要求油套管之間連通，以保證正常操作。

3.4

排水采氣

一、排水采氣方法5、機(jī)抽

優(yōu)點(diǎn)

:1）

設(shè)備簡(jiǎn)單，可用天然氣和電作動(dòng)力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；

2）設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、成熟；

3）投資少，并可使裝備多井重復(fù)使用；

4）不受采出程度影響，能把氣采至枯竭。缺點(diǎn)

:1）受井斜、井深和硫化氫影響較大；

2）鑒于氣水井與油井性質(zhì)差異較大，尚未完全解決配套問(wèn)題

。

3.4

排水采氣

一、排水采氣方法6、電潛泵優(yōu)點(diǎn)

:1）排量大(400m3/d)，揚(yáng)程高(2500m)、可形成大的生產(chǎn)壓差，將氣井采至枯竭；2）易于安裝井下溫度、壓力傳感元件，在地面通過(guò)控制屏，隨時(shí)直觀測(cè)出泵吸入口處溫度、運(yùn)行電流、壓力等參數(shù)；3）自動(dòng)化程度較高，安裝、操作、管理方便；4）不受井斜限制。缺點(diǎn)

:

1）需要裝高壓電源；2）主要裝備在井下，對(duì)于單井設(shè)備系統(tǒng)，氣井復(fù)活后，難于取出進(jìn)行重復(fù)運(yùn)用，使裝備的一次性投資較大；3）電機(jī)、電纜壽命受井溫影響，由于高溫下電纜易損壞，使井深受限制，目前僅能應(yīng)用于3000m左右井深

。

一、排水采氣方法3.4

排水采氣

氣舉是一種舉升井下流體的方法。這種方法是通過(guò)某種機(jī)械手段，把具有較高壓力的氣體注入到井筒中，用作舉升液流的介質(zhì)。氣舉可分為①連續(xù)氣舉、②間歇?dú)馀e、③柱塞氣舉三種①連續(xù)氣舉：就是將高壓氣體連續(xù)地注入氣舉管內(nèi)，使井筒中的液體充氣并減輕產(chǎn)出液混合物的密度，達(dá)到降低井底壓力的目的，在地層與井底之間形成足夠的生產(chǎn)壓差，從而獲得所需的產(chǎn)量。②間歇?dú)馀e：就是周期性地向井筒注入高壓氣，靠高壓氣的膨脹能將積聚在井筒中的液體舉升到地面的一種舉升方法。③柱塞氣舉：間歇?dú)馀e的一種特殊形式，柱塞作為一種固體的密封界面，將被舉升的液段與舉升氣體分開(kāi)，減少氣體竄流和液體回落，以提高氣舉的效率。

一、基本概念3.5

氣舉排水采氣

一間歇?dú)馀e設(shè)計(jì)方法建立在產(chǎn)量的基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法百分載荷方法百分載荷方法對(duì)工作氣舉閥深度，或油井生產(chǎn)能力都不知道的間歇?dú)馀e井比較適用。1氣舉閥的分布

頂部氣舉閥的深度為：其余各氣舉閥深度按下式計(jì)算，一直分布到井底為止：

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

2每次循環(huán)需注氣量的確定間歇?dú)馀e一次循環(huán)所需注氣量,等于當(dāng)液段達(dá)到井口時(shí),在液段下部平均壓力和平均溫度條件下，充滿液段下部的油管柱所需的氣量。根據(jù)氣體定律可得：

為一次循環(huán)所需的氣量（標(biāo)準(zhǔn)條件下），m3；為油管中氣柱段的長(zhǎng)度,m；At為油管的內(nèi)截面積,m2；為油管內(nèi)液段下面的平均壓力，MPa；為油管內(nèi)液段下面的平均溫度，℃；Z為對(duì)應(yīng)、的天然氣壓縮因子。

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

3氣舉閥參數(shù)的確定對(duì)于深度為的氣舉閥，閥處打開(kāi)壓力可用下式計(jì)算根據(jù)氣體定律，可以確定出從環(huán)空中析放出氣體所需要降低的壓力，MPa；氣舉閥的關(guān)閉壓力可取為,MPa；氣舉閥的閥座面積與風(fēng)包面積比R=2/pvo；根據(jù)R即可確定出閥孔徑dv，mm；閥處風(fēng)包壓力用下式計(jì)算

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

4最佳循環(huán)次數(shù)N的確定和產(chǎn)量預(yù)測(cè)間歇?dú)馀e的日排液量可用下式表達(dá)：q為間歇?dú)馀e日排液量，m3/d；n為每天的循環(huán)次數(shù),次/d；γl為產(chǎn)液的壓力梯度，MPa/m；pr為地層平均壓力，MPa；T為每次循環(huán)的注氣時(shí)間，d；pm為注氣期間作用于地層的回壓，MPa。Qm為注氣期末油管中液體的最小體積（回落量），m3；回落量可近似地取為22%/1000m。

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

4最佳循環(huán)次數(shù)N的確定和產(chǎn)量預(yù)測(cè)假定T和pm不受每天循環(huán)次數(shù)n的影響，則對(duì)任何一口具體的氣井，J(Pr-Pm)就可以認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，于是間歇?dú)馀e的排液量的優(yōu)化，取決于循環(huán)次數(shù)n的函數(shù)f(n)的優(yōu)化。

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

所以當(dāng)df(n)/dn=0時(shí)，f(n)有極大值，其對(duì)應(yīng)的n即是最佳循環(huán)次數(shù)N，且有：exp(b/N)=(1+b/N)exp(bT)

由上式，利用牛頓-拉夫遜迭代法，就可求得b,T值一定時(shí)的N。

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

三柱塞氣舉氣井停噴與否取決于井底積液的多少。當(dāng)套管壓力恢復(fù)到能使環(huán)空的氣體突破油管尾部足以舉升油管中的積液和柱塞時(shí)，井才能生產(chǎn)。柱塞下面舉升氣體的壓力必須大于柱塞上部壓力的1/3才能進(jìn)行有效的舉升。柱塞氣舉的能量主要來(lái)源于地層氣，這就要求氣液比相當(dāng)高，通常約大于534.3～890.5m3/m3。當(dāng)?shù)貙託饽芰坎蛔銜r(shí)，它可以額外注氣?？繗饩陨砟芰窟M(jìn)行舉升的稱為常規(guī)柱塞氣舉；需要額外注入氣體的稱為組合式柱塞氣舉。

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

三柱塞氣舉

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

圖7.10柱塞舉升裝置示意圖三柱塞氣舉

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

圖7.11柱塞氣舉一個(gè)循環(huán)的壓力變化三柱塞氣舉1965年，美國(guó)的（Foss&Gaul）總結(jié)了文杜里（Ventura）油田85口柱塞舉升井的實(shí)測(cè)資料，給出了靜力學(xué)的分析方法。

當(dāng)柱塞和柱塞上部的液體段塞一起在油管內(nèi)某一深度上升時(shí)，其壓力平衡公式為：井口套壓+油套環(huán)空中由氣柱重量產(chǎn)生的壓力-油套環(huán)空中氣體摩阻損失=油管中柱塞之下的氣體摩阻損失+柱塞下部的氣柱壓力+柱塞的摩阻損失+舉升柱塞和液體段塞所需的壓力+液體段塞的摩阻損失+液體段塞上部氣體的摩阻損失+液體段塞上部由氣柱重產(chǎn)生的壓力+井口油管回壓+柱塞下部生產(chǎn)液體所產(chǎn)生的壓力

設(shè)計(jì)方法3.5

氣舉排水采氣

三柱塞氣舉1.最小套壓正如前面所述，柱塞上升過(guò)程中的臨界點(diǎn)是柱