采油工程-第02章自喷与气举采油

1、第二章第二章 自喷与气举采油自喷与气举采油主要内容一、自喷井生产系统分析二、气举采油原理及油井举升系 统设计方法自喷采油法（自喷采油法（Flowing Production)Flowing Production)采油方法采油方法人工举升法人工举升法气举（气举（Gas LiftGas Lift）电潜泵（电潜泵（Electrical Submersible PumpingElectrical Submersible Pumping）水力活塞泵（水力活塞泵（Hydraulic PumpingHydraulic Pumping）射流泵（射流泵（Jet PumpingJet Pumping）无杆泵无杆泵

2、游梁式深井泵采油（游梁式深井泵采油（Beam-pumpingBeam-pumping）螺杆泵采油（螺杆泵采油（Screw PumpingScrew Pumping）有杆泵有杆泵利用油层自身能量自身能量将原油举升到地面的采油方式。人工给井筒流体增增加能量加能量将井底原油举升至地面的采油方式。自喷井条件分析自喷井条件分析1.1.单相液体垂直管流：单相液体垂直管流： 自喷条件：自喷条件： 稳定自喷条件：稳定自喷条件： 垂直管流动垂直管流动bwhPPwhlwfPgHP22wfwhllH vPPgHfDtconsdHdPtan/自喷井条件分析自喷井条件分析2.2.气液混合物垂直管流：气液混合物垂直管流：

3、 （1 1）必要条件：）必要条件： 稳定自喷条件稳定自喷条件： 垂直管流动垂直管流动whmwfPgHPmmmmwhwfvDHfgHPP22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油层到井底的流动油层到井底的流动地层渗流地层渗流井底到井口的流动井底到井口的流动井筒多相管流井筒多相管流井口到分离器井口到分离器地面水平或倾斜管流地面水平或倾斜管流油井生产的油井生产的三个基本流三个基本流动过程动过程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自喷井生产系

4、统的基本流动过程自喷井生产系统的基本流动过程（1 1）地层中的渗流：）地层中的渗流：10-50%10-50% （2 2）井筒中的流动：）井筒中的流动：30-80%30-80% （3 3）嘴流：）嘴流：5-30%5-30% （4 4）地面管线流动：）地面管线流动：5-10%5-10% 利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方法称为法称为自喷采油法自喷采油法。 自喷采油原理自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中的气体主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分离出来而发生的膨胀。随压力的降低分离出来而发生的膨胀。 在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的在整个生产系统

5、中，原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补充能量，因此自喷采油是充能量，因此自喷采油是最简单最简单、最方便最方便、最经最经济济的采油方法。的采油方法。 图图2-1 2-1 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油藏中的压力损失油藏中的压力损失穿过井壁穿过井壁( (射孔孔眼、射孔孔眼、污染区污染区) )的的压力损失压力损失穿过井下穿过井下节流器的节流器的压力损失压力损失穿过井下穿过井下安全阀的安全阀的压力损失压力损失穿过地面穿过地面油嘴的压油嘴的压力损失力损失地面出油管线地面出油管线的压力损失的压

6、力损失地面管线总压力损失，包括地面管线总压力损失，包括 和和5P6P油管总压油管总压力损失，力损失，包括包括 和和 3P4P节点（节点（ node ）：）：油气井生产过程中的某个位置。油气井生产过程中的某个位置。普通节点：普通节点：两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有两段不同流动过程的衔接点，不产生与流量有关的压降。关的压降。函数节点：函数节点：节流装置两端压降与流量有关，称为函数节点节流装置两端压降与流量有关，称为函数节点解节点（解节点（solution node）：）：系统中间的某个节点，将系统中间的某个节点，将系统分为流入和流出两部分。系统分为流入和流出两部分。psepphptpwf

7、prprpwf IPR曲线曲线pwfpt 多相管流计算方法多相管流计算方法ptph 嘴流特性曲线嘴流特性曲线pBpsep 多相管流计算方法多相管流计算方法图2-2 自喷井生产系统节点位置pseppr为定为定值，不是产量的函数，故任何求解问题值，不是产量的函数，故任何求解问题必须从节点必须从节点1或节或节点点8开始。开始。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0510152025010203040506070产 量压力节点流入曲线节点流入曲线节点流出曲线节点流出曲

8、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1)1)井底为求解点井底为求解点当油压为已知时，当油压为已知时，可以井底为求解可以井底为求解点。点。图图2-4 2-4 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；油藏压力；单相流时的采油指数；油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数；油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。油管直径；以及饱和压力；气油比；含水；油气水密度。节点（井底）流入曲线节点（井底）流入曲线:IPR:IPR曲线曲线节点（井底）流出曲线节点（井底）流出曲线: : 由井口油压所计算的井由井

9、口油压所计算的井底流压与产量的关系曲底流压与产量的关系曲线。线。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。图图2-5 2-5 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设定一组产量，通过设定一组产量，通过IPRIPR曲线曲线A A可计算出一可计算出一组井底流压，然后通组井底流压，然后通过井筒多相流计算可过井筒多相流计算可得一组井口油压曲线。得一组井口油压曲线。节点（井口）流入曲线：节点（井口）流入曲线：油压与产量的关系曲线油压与产量的关系曲线IPRIPR曲线曲线Pa-Pb是在油管是在油管中消耗的

10、压力中消耗的压力曲线曲线B的形状的形状：油管的上下压：油管的上下压差差(Pa-Pb)并不总是随着产量的并不总是随着产量的增加而加大。产量低时，管内增加而加大。产量低时，管内流速低，滑脱损失大；产量高流速低，滑脱损失大；产量高时，摩擦损失大，这两种因素时，摩擦损失大，这两种因素均可造成管内压力损耗大。均可造成管内压力损耗大。使用：计算出任意使用：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。Q1( (二二) )从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法从油藏到分离器无油嘴系统的节点分析方法1)1)井底为求解点井底为求解点 给定的已知条件给定

11、的已知条件：油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数油藏深度；油藏压力；单相流时的采油指数油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水；油管直径；分离器压力；出油管线直径及长度；气油比；含水；饱和压力以及油气水密度。饱和压力以及油气水密度。2-6 2-6 简单管流系统简单管流系统选取了中间节点选取了中间节点( (井底井底) )为求解点，为求解点，求解时，要从两端求解时，要从两端( (井底和井底和分离器分离器) )开始，设定一组流量，对这两部开始，设定一组流量，对这两部分分别计算至求解点上的压力分分别计算至求解点上的压力( (井井底流压底流压) )与流量的关系曲线。与流量的关系曲线。整个

12、生产系统将从井底分成两部整个生产系统将从井底分成两部分：分：(1) (1) 油藏中的流动；油藏中的流动；(2) (2) 从油管从油管入口到分离器的管流系统。入口到分离器的管流系统。图图2-7 2-7 求解点在井底的解求解点在井底的解节点（井底）流入节点（井底）流入曲线：曲线：油藏中流动油藏中流动的的IPRIPR曲线；曲线；节点（井底）流节点（井底）流出曲线：出曲线：以分离以分离器压力为起点通器压力为起点通过水平或倾斜管过水平或倾斜管流计算得井口油流计算得井口油压，再通过井筒压，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：在所给条在所

13、给条件下可获得的油件下可获得的油井产量及相应的井产量及相应的井底流压。井底流压。研究油井由于污染或采研究油井由于污染或采取增产措施对完善性的影取增产措施对完善性的影响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图图2-8 2-8 预测未来产量预测未来产量图图2-9 2-9 油井流动效率改变的影响油井流动效率改变的影响2)2)井口为求解点井口为求解点 整个生产系统以井口为界分为整个生产系统以井口为界分为油油管和油藏部分管和油藏部分以及以及地面管线和分离地面管线和分离器部分器部分图图2-10 2-10 地面管线和分离器部分地面管线和

14、分离器部分图图2-11 2-11 油管和油藏部分油管和油藏部分图图2-12 2-12 求解点在井口的解求解点在井口的解流入曲线流入曲线：油藏压力为起点计算不：油藏压力为起点计算不同流量下的井口压力，即油管及油同流量下的井口压力，即油管及油藏的动态曲线。藏的动态曲线。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水平管流算水平管流动态曲线动态曲线。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：研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便研究不同直径油管和出油管线对生产动态的影响，便于选择油管及出油管线的直径。于选择油管及出油管线的直径。图图2

15、-13 2-13 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)分离器为求解点分离器为求解点图图3-15 3-15 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，计算以油藏为起点，分离器为终点，计算并绘制分离器压力与产量关系曲线并绘制分离器压力与产量关系曲线交点：交点：已知已知的的分离器压分离器压力，所给条力，所给条件下分离器件下分离器压力及产量压力及产量图图2-16 2-16 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分离器压力对分离器压力对多井生产多井生产的影响的影响说明：说明：分离器压力分离器压力对后续工程对后续工程设备选择和

16、设备选择和效率有影响，效率有影响，需要进行经需要进行经济技术的综济技术的综合考虑。合考虑。4)4)平均油藏压力为求解点平均油藏压力为求解点图图2-18 2-18 变化的影响变化的影响rP以油藏压力为求解点以油藏压力为求解点的目的的目的：研究在给定条件下油藏研究在给定条件下油藏平均压力对油井生产的影平均压力对油井生产的影响响预测不同油藏平均压力预测不同油藏平均压力下的油井产量。下的油井产量。分离器压力分离器压力井口压力井口压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) )从油藏到分离器有油嘴系统的节点分

17、析方法从油藏到分离器有油嘴系统的节点分析方法 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中达到压力波在流体介质中的传播速度时的流动状态。的传播速度时的流动状态。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嘴的孔眼直径很小，一般油嘴的孔眼直径很小，一般只有几毫米，油气在只有几毫米，油气在嘴前压嘴前压力力pt和和嘴后压力嘴后压力ph作用下通作用下通过油嘴。过油嘴。图图2-20 2-20 关系关系)/(12PPfG 1112kkckpp528. 01ppc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：546. 01ppc天然气流过喷管的临界压力比

18、为：天然气流过喷管的临界压力比为：pc嘴前压力：嘴前压力：p1嘴后压力：嘴后压力：p2分析：分析：5 . 05 . 0214wtfpRdq对于含水井：对于含水井：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：tnmpcRdq tpRdq5 . 024根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：图图2-21 2-21 油嘴、油压与产量的关系曲线油嘴、油压与产量的关系曲线当油嘴直径和气油比一定时，当油嘴直径和气油比一定时，产量和井口油压成线性关系。产量和井口油压成线性关系。只有满足油嘴的临界流动，油只有满足油嘴的临界流动，油井生产系统才能稳

19、定生产，即油井生产系统才能稳定生产，即油井产量不随井口回压而变化。井产量不随井口回压而变化。2.2.有油嘴系统的节点分析方法有油嘴系统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，如油嘴、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，当存在功能节点时，一般以抽油泵等。油井生产系统中，当存在功能节点时，一般以功能节点为求解点。功能节点为求解点。节点系统分析思路：节点系统分析思路：以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游的压以系统两端为起点分别计算不同流量下节

20、点上、下游的压力，并求得力，并求得节点压差节点压差，绘制，绘制压差流量曲线压差流量曲线。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) )的流量的流量压差相关式，压差相关式，求得求得设备工作曲线设备工作曲线。两条压差流量两条压差流量曲线的交点曲线的交点为问题的解，即节点设备产生为问题的解，即节点设备产生的压差及相应的油井产量。的压差及相应的油井产量。图图3-22 3-22 自喷井三个流动过程关系自喷井三个流动过程关系根据设定产量根据设定产量Q，在油井，在油井IPR曲线上找出相应的曲线上找出相应的pwf；由由Q及及pwf按垂直管流得出满按垂直管流得出满足油嘴临界流动的足油嘴

21、临界流动的Qpt油管油管曲线曲线B；油嘴直径油嘴直径d一定，绘制临界一定，绘制临界流动下油嘴特性曲线流动下油嘴特性曲线C；油管曲线油管曲线B与油嘴特性曲线与油嘴特性曲线d的交点即为该油嘴下的产量与的交点即为该油嘴下的产量与油压。油压。 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应用节点分析在设计及预测中的应用先绘出满足油嘴临界流先绘出满足油嘴临界流动的动的ptQ油管工作曲线油管工作曲线B；1.1.不同油嘴下的产量预测与油嘴选择不同油嘴

22、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；根据交点所对应的产根据交点所对应的产量确定与之对应的量确定与之对应的( (或较或较接近的接近的) )油嘴直径。油嘴直径。油压较低时，大直径油管的产量比小直径的要高；2.油管直径的选择图2-24 不同油管直径对产量的影响Q1Q2油压高时，大直径油管的产量比小直径的要低。原因：滑脱损失、摩擦损失相互作用。当油嘴直径不变时，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。3.3.预测油藏压力变化对产量的影响预测油藏压力变化对产量的影响图图2-25 2-

23、25 油藏压力下降对产量的影响油藏压力下降对产量的影响如果要保持原来的如果要保持原来的产量，就必须换用产量，就必须换用较大的油嘴直径。较大的油嘴直径。油井生产过程中，油井生产过程中，pr连续下降，相应的油连续下降，相应的油管曲线要向横轴方向管曲线要向横轴方向移动。移动。4.4.停喷压力预测停喷压力预测图图2-26 2-26 停喷压力预测停喷压力预测若要求油压大于一定若要求油压大于一定值生产，则在纵轴上值生产，则在纵轴上沿油压值点做水平线，沿油压值点做水平线，若水平线与油管曲线若水平线与油管曲线不相交，则表明油井不相交，则表明油井不能自喷生产。不能自喷生产。小小 结结(1) (1) 自喷井生产系

24、统一般包括四个基本流动过程，每一自喷井生产系统一般包括四个基本流动过程，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节点系统分析方法，自喷井生产系统设计与分析采用节点系统分析方法，求解点的选择取决于需要解决的问题。求解点的选择取决于需要解决的问题。(3) (3) 为了保证自喷井生产的稳定性，对有油嘴系统的设为了保证自喷井生产的稳定性，对有油嘴系统的设计要求嘴流达到临界流动条件。计要求嘴流达到临界流动条件。(4) (4) 自喷井生产系统设计的内容主要包括产量的预测、自喷井生产系统设计的内容主要包括产量的预测、油嘴的选择、生产管柱的选择、出油管线

25、的选择、停喷油嘴的选择、生产管柱的选择、出油管线的选择、停喷条件的预测等。条件的预测等。必须有足够的必须有足够的气源气源；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；一次性投资较大一次性投资较大；系统效率较低系统效率较低。优点优点井口和井下设备比较简单，适用性强，运行费用低。井口和井下设备比较简单，适用性强，运行费用低。缺点缺点高产量的深井；含砂量少、含水低、气油比高和含有腐蚀高产量的深井；含砂量少、含水低、气油比高和含有腐蚀性成分低的油井；定向井和水平井等。性成分低的油井；定向井和水平井等。适用条件适用条件向井筒周期性地注入气体，推动停注向

26、井筒周期性地注入气体，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。主要用于油层供给能力差，产量低的油井。于油层供给能力差，产量低的油井。气举气举连续气举连续气举将高压气体连续地注入井内，排出将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。适应于供液能力较好、井筒中液体。适应于供液能力较好、产量较高的油井。产量较高的油井。间歇气举间歇气举一、气举分类一、气举分类( (按注气方式按注气方式) )二、气举启动二、气举启动当油井停产时，井筒中的积液将当油井停产时，井筒中的积液将不断增加，油套管内的液面在同一不断增加，油套管

27、内的液面在同一位置，当启动压缩机向油套环形空位置，当启动压缩机向油套环形空间注入高压气体时，环空液面将被间注入高压气体时，环空液面将被挤压下降。挤压下降。 (1)(1)启动过程启动过程图图2-28 2-28 气举井（无凡尔）的启动过程气举井（无凡尔）的启动过程aa停产时停产时如不考虑液体被挤入地层，环空如不考虑液体被挤入地层，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，油管内液面上升。随着压缩机压力的不断液面上升。随着压缩机压力的不断提高，当环形空间内的液面将最终提高，当环形空间内的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井达到管鞋（注气点）处，此时的井口注入压力为启动压力。口注入

28、压力为启动压力。图图2-28 气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程b环形液面到达管鞋环形液面到达管鞋启动压力启动压力: :当环形空间内的当环形空间内的液面达到管鞋时的井口注入液面达到管鞋时的井口注入压力。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，液于油管内混合液密度降低，液面不断升高，液流喷出地面。面不断升高，液流喷出地面。井底流压随之降低，油层产液，井底流压随之降低，油层产液，并随注入的高压气体一同排出并随注入的高压气体一同排出井筒，最后达到一个协调稳定井筒，最后达到一个协调稳定状态。状态。图图2-28 气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的

29、启动过程c气体进入油管气体进入油管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，井于油管内混合液密度降低，井底流压将不断降低。底流压将不断降低。图图2-29 2-29 气举井启动时的压缩机压气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线力随时间的变化曲线(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，环形空间内的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井口高，环形空间内的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井口注入压力为注入压力为启动压力启动压力。

30、当井底流压低于油层压力时，当井底流压低于油层压力时，液流则从油层中流出，这时混液流则从油层中流出，这时混合液密度又有所增加，压缩机合液密度又有所增加，压缩机的注入压力也随之增加，经过的注入压力也随之增加，经过一段时间后趋于稳定一段时间后趋于稳定( (气举工气举工作压力作压力) )。22*dDghpe（3 3）启动压力计算）启动压力计算第一种情况：第一种情况：不考虑液体不考虑液体被挤入地层，而且当环空被挤入地层，而且当环空液面降低到管鞋时，液体液面降低到管鞋时，液体并未从井口溢出，启动压并未从井口溢出，启动压力与油管液柱静压相平衡。力与油管液柱静压相平衡。即即图图2-28 气举井（无阀）的启动过

31、程气举井（无阀）的启动过程b环形液面到达管鞋环形液面到达管鞋*hgLpe第二种情况：第二种情况：不考虑液体被挤入地层，其静液面接近井不考虑液体被挤入地层，其静液面接近井口，环形空间的液面还没有被挤到油管鞋时，油管内的口，环形空间的液面还没有被挤到油管鞋时，油管内的液面已达到井口，液体中途溢出井口。此时，启动压力液面已达到井口，液体中途溢出井口。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: :第三种情况：第三种情况：当油层的渗透性较好时，且液面下降很缓慢当油层的渗透性较好时，且液面下降很缓慢时，则环形空间有部分液体被油层吸收。极端情况下，液时，则环形空间有部分液体被油层吸收。极端

32、情况下，液体全部被油层吸收，当高压气到达油管鞋时，油管中的液体全部被油层吸收，当高压气到达油管鞋时，油管中的液面几乎没有升高。此时，启动压力由油管中静液面下的深面几乎没有升高。此时，启动压力由油管中静液面下的深度确定，即：度确定，即：ghpe* 一般情况下，气举系统的启动压力介于一般情况下，气举系统的启动压力介于 和和 之间。之间。epep 三、气举阀三、气举阀( (一）气举阀的作用一）气举阀的作用 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

33、压力比启动压力小得多，势必造成压缩机功率的浪费。工作压力比启动压力小得多，势必造成压缩机功率的浪费。为了降低压缩机的启动压力与工作压力之差，必须降低启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。动压力。三、气举阀三、气举阀气举阀的作用：排出油套环形空间的液体；排出油套环形空间的液体；降低启动压力。气举阀进气的过程就是油管内液柱的卸载过程 Unloading开开开开开关关关作用原理：逐步排除油套环形空间的液体。气举阀的特性：1、进气通道。2、可根据压力高低打开、关闭。3、防止液体倒流。气举阀实质：气举阀实质：一种用于井下的压力调节器一种用于井下的压力调节器图图2-30 2-30 压

34、力调节器结构示意压力调节器结构示意图图pdpbuApAApF)(阀关闭条件：阀关闭条件：FApAAppdpbu)(阀打开条件：阀打开条件：dupp bdApF 受力分析：受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAP Fc=PdAb阀即将开始打开时：阀即将开始打开时：Fo=Fc此时套管压力此时套管压力Pc为即将开启瞬间时的压力，称为阀开为即将开启瞬间时的压力，称为阀开启压力启压力PoptdtdopPRRRPRRPPP111式中：式中：R=AP/Ab油管效应；油管效应系数油管效应；油管效应系数Pvc为阀即将关闭瞬间阀处的套管压力为阀即将关闭瞬间阀处的套管压力:仅与封包压力有关，与油管压力无关仅与封

35、包压力有关，与油管压力无关阀的距（阀的距（spread)：阀开启压力与关闭压力之差。：阀开启压力与关闭压力之差。)(11tdvctdvcopPPRRPRRPPPPP阀的距随油管压力的增大而减小；与油管效应阀的距随油管压力的增大而减小；与油管效应有关，随面积比有关，随面积比R增大而增大，增大阀孔径可增增大而增大，增大阀孔径可增大阀距。大阀距。按按安装方式安装方式分为：绳索投入式、固定式。分为：绳索投入式、固定式。按使凡尔保持打开或关闭的按使凡尔保持打开或关闭的加压元件加压元件分为：封包分为：封包充气凡尔、弹簧加压凡尔、充气室和弹簧联合加压充气凡尔、弹簧加压凡尔、充气室和弹簧联合加压的双元件凡尔。

36、的双元件凡尔。按井下凡尔对套压和油压的按井下凡尔对套压和油压的敏感程度敏感程度又分为：套又分为：套压控制凡尔与油压控制凡尔。压控制凡尔与油压控制凡尔。气举凡尔的分类气举凡尔的分类( (二）几种常用的气举阀简介二）几种常用的气举阀简介自学要点：自学要点：(1) 结构状况，类型；结构状况，类型；(2) 工作条件下阀的开启压力；工作条件下阀的开启压力；(3) 工作条件下阀的关闭压力；工作条件下阀的关闭压力；(4) 阀的工作压差阀的工作压差(阀的距阀的距)；(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。四、气举设计设计内容：气举方式（连续、间歇气举）；气举方式（连续、间歇气举）；气举装置

37、类型（开式、闭式、半闭式）；气举装置类型（开式、闭式、半闭式）；气举点深度、气液比和产量；气举点深度、气液比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求等。阀位置、类型、尺寸及装配要求等。四、气举设计四、气举设计（一）气举装置类型（一）气举装置类型在油管柱底部下一个集液箱，提高液体在油管柱底部下一个集液箱，提高液体汇聚空间，以达到提高总产油量的目的。汇聚空间，以达到提高总产油量的目的。仅限于连续气举仅限于连续气举，下井的油管柱不带封隔器，使气，下井的油管柱不带封隔器，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。封隔器封隔油套环空，其余均与

38、开式装置相同。封隔器封隔油套环空，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固定封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个固定阀，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。阀，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开式管柱半闭式管柱闭式管柱（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、油井流入动态油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动态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：井深；油、套管尺寸井深；油、套

39、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(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(5) (5) 流体物性：流体物性：地面原油密度、水的密度、天然气的相对密度、地面原油密度、水的密度、天然气的相对密度、 地面原油粘度、表面张力地面原油粘度、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、分离器压力地面管线尺寸及长度、分离器压力wffbfawhpLDGLGp)()1 ()(00avavgosogZTpgxTpxp2.2.

40、气举井内的压力及分布气举井内的压力及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，由于注入气进入油管而增大了气液比，于注入气进入油管而增大了气液比，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：图图2-36 2-36 气举井压力及其分布气举井压力及其分布平衡点气体压力与注气点油管内压力之差：平衡点气体压力与注气点油管内压力之差： MPaP7 .

41、 05 . 0克服气举阀阻力克服气举阀阻力 （三）在给定产量和井口压力下确定注气点深度和注气量（三）在给定产量和井口压力下确定注气点深度和注气量2) 根据产量根据产量Qo、油层气液比、油层气液比RP等以等以pwf为起点，按多相垂直为起点，按多相垂直管流向上计算管流向上计算注气点以下的压力分布曲线注气点以下的压力分布曲线A。已知已知：产量、注入压力、定油管压力和产量、注入压力、定油管压力和IPRIPR曲线曲线计算计算：注气点深度、气液比和注气量注气点深度、气液比和注气量计算步骤计算步骤4) 由平衡点沿注气点以下的压力分布曲线上移由平衡点沿注气点以下的压力分布曲线上移p(平衡点气体平衡点气体压力与

42、注气点油管内压力之差，一般取压力与注气点油管内压力之差，一般取0.50.7Mpa)所得的点所得的点即为即为注气点注气点。 对应的深度和压力即为注气点深度对应的深度和压力即为注气点深度L和工作阀所在位置的油管和工作阀所在位置的油管压力。压力。1) 根据要求的产量根据要求的产量Qo由由IPR曲线确定相应的曲线确定相应的井底流压井底流压pwf。3) 由工作压力由工作压力pso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。此线与注气点。此线与注气点以下的压力分布曲线以下的压力分布曲线A的交点即为的交点即为平衡点平衡点。8) 根据最后确定的气液比根据最后确定的气液比TGLR和和其它已知数据计算其它

43、已知数据计算注气点以上的油注气点以上的油管压力分布曲线管压力分布曲线，可用它来确定启，可用它来确定启动阀的安装位置。动阀的安装位置。5) 注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和。注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和。假设一组总气液比，对每一个总气液比都以注气点油管压力为假设一组总气液比，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布曲线起点，利用多相管流向上计算油管压力分布曲线D1、D2及及确定井口油管压力。确定井口油管压力。6) 绘制总气液比与井口压力关系曲绘制总气液比与井口压力关系曲线，找出与规定井口油管压力相对线，找出与规定井口油

44、管压力相对应的应的总气液比总气液比TGLR。7) 总气液比减去油层生产气液比得总气液比减去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规定的产量计算需要的注入气量需要的注入气量。图图2-37 2-37 定注气压力，定井口压力定注气压力，定井口压力下确定注气点深度及气液比下确定注气点深度及气液比图图2-40 定注气量，定井口油压下的定注气量，定井口油压下的协调产量协调产量( 1-IPR曲线；曲线；2-计算的产计算的产量井底流压曲线（油管工作曲线）量井底流压曲线（油管工作曲线）图图2-38 定注气压力，定井口压力下定注气压力，定井口压力下的协调产量的协

45、调产量（四）定井口压力和限定注气量的条件下确定注气点深度和产量（四）定井口压力和限定注气量的条件下确定注气点深度和产量已知已知：井口压力、注气量：井口压力、注气量 计算计算：注气点深度和产量：注气点深度和产量计算步骤计算步骤1) 假定一组产量，根据提供的注气量和地层生产气液比计算出假定一组产量，根据提供的注气量和地层生产气液比计算出每个产量所对应的每个产量所对应的总气液比总气液比TGLR; 2) 根据地面注入压力根据地面注入压力pso计算环形空间气柱压力分布线计算环形空间气柱压力分布线B，用注入，用注入压力减压力减p作作B线的平行线，即为线的平行线，即为注气点深度线注气点深度线。3) 以定井口

46、压力为起点，计算每个产量下的油管压力分布曲线以定井口压力为起点，计算每个产量下的油管压力分布曲线D1、D2、D3。它们与注气点深度线的交点，即为各个产量所。它们与注气点深度线的交点，即为各个产量所对应的对应的注气点注气点a1、a2、a3和和注气深度注气深度L1、L2、L3。4) 计算每个产量对应的计算每个产量对应的注气点以下的压力分布曲线注气点以下的压力分布曲线A1、A2、A3及及井底流压井底流压pwf1、pwf2、pwf35) 绘制油管工作曲线，与绘制油管工作曲线，与IPR曲线的交点为协调产量和流压。曲线的交点为协调产量和流压。根据给定的注气量和协调产量根据给定的注气量和协调产量Q，计算出相应的注入气液比，计算出相应的注入气液比，总气液比总气液比TGLR；6) 6) 注气点以下的压力分布曲线注气点以下的压力分布曲线A A，与注气点深度线与注气点深度线C C的交点的交点a a，即为可，即为可能获得的能获得的最大产量的注气点最大产量的注气点，其深，其深度度L L即为工作阀的安装深度。即为工作阀的安装深度。 7) 根据最后确定的产量根据最后确定的产量Q和总气液和总气液比比TGLR，计算，计算注气点以上的油管注气点以上的油管压力分布曲线压力分布曲线D。它可用来确定启。它可用来确定启动阀的位置。动阀的位置。图图2-39 2-3