第二章 自喷及气举采油new

1、wffrtpgHpp 节点流入节点流入顺流向计算上游压力顺流向计算上游压力psp节点流出节点流出逆流向计算下游压力逆流向计算下游压力rp rPrP以井系统下游端点以井系统下游端点 P Psp sp 为节点为节点以井系统上游端点以井系统上游端点PrPr为节点为节点逆流向计算逆流向计算spPrPspPrP沿流向计算沿流向计算节点流入节点流入节点流出节点流出nodeseppppnoderppprp油管地面管线ppppsepwfPPwfrPsepppppout地面管线油管inrppp油层油层到岩面流压油层到岩面流压分离器到油管吸入口分离器到油管吸入口rpconstrsepppppp地面管线油管油层地面

2、管线pppsepwh油管油层pppprwhqiptipwfiqp0IPRB 假设油井以不同产量假设油井以不同产量q qi i生产生产, ,由流入动态关系由流入动态关系, ,得出相应井底得出相应井底流压流压P Pwfiwfi, ,由压力梯度计算方法由压力梯度计算方法, ,计算出相应的井口压力计算出相应的井口压力P Ptiti。qiptipwfiqp0IPRB 假设油井以不同产量假设油井以不同产量q qi i生产生产, ,由流入动态关系由流入动态关系, ,得出相应井底得出相应井底流压流压P Pwfiwfi, ,由压力梯度计算方法由压力梯度计算方法, ,计算出相应的井口压力计算出相应的井口压力P P

3、titi。地面管线pppsepwh油管油层pppprwhd dqpptpwfB BqcC CIPRIPR1.1.如如P Pwf wf Pwf1 q q1 Pt Pt1而使而使q q1 1通过该油嘴需要通过该油嘴需要P PT T的油压，的油压， 所以，所以，q q1 1不能完全通过油嘴，不能完全通过油嘴， 而地层又以而地层又以q q1 1继续供给，继续供给， 造成井底流体堆积造成井底流体堆积 P Pwf wf 回到回到C C点。点。协调点的分析协调点的分析pt1q1pwf1PTd dpwfpIPRIPRB BC CptAqq2.2.如Pwf Pwf1 q q1 Pt Pt1而使q1通过该油嘴只需

4、要PT的油压， 引起大于q1的流量通过油嘴， 而地层又以q1继续供给， 造成井底亏空。 Pwf 回到C点。C CqPwfPqd dIPRIPRB BPtPTAq1Pwf1Pt1pt1q1pwf1PTd dpwfpIPRIPRB BC CptAqq翻越高点后是何情况？翻越高点后是何情况？q q5 5q q4681016p pq q4 4q q3 3q q2 2q q1 1d2q1qd1pq21. 1. 井筒内的压力关系井筒内的压力关系油管系统油管系统：P Pt t油压油压P Pfrfr沿油管流动时的摩阻损失沿油管流动时的摩阻损失 gHgH油管中的全部重力损失油管中的全部重力损失套管系统套管系统：

5、P Pwfwf=P=Pc c+P+PG G+L+L L Lg g L L液面以下液体的平均密度液面以下液体的平均密度LL环空中的液柱高度环空中的液柱高度P PG G环空气柱所造成的压力环空气柱所造成的压力 tfrwfPPgHP PtPBPcLH忽略忽略P PG G ， 则：则：P Pwf wf =P=Pc c+L+L L Lg gP Pwf wf P P Pb b时，气体在某一高度处分离出来。时，气体在某一高度处分离出来。套压和油压的关系：套压和油压的关系： m mgH+PgH+Pfrfr+P+Pt t=P=Pc c+L+L L Lg g当当 P Pwf wf P P Pt t自喷井正常生产时

6、，各压力之间的关系为：自喷井正常生产时，各压力之间的关系为： P Pwf wf P Pc c PPt t P PB B2 2生产分析生产分析a.a.井筒中流动阻力和液柱重力增大井筒中流动阻力和液柱重力增大, ,导致导致P Pt t 如：油管中结蜡、原油脱气、含水增多。如：油管中结蜡、原油脱气、含水增多。b.b.油嘴被刺大时，油嘴被刺大时， P Pt t ; ; 油嘴被堵时，油嘴被堵时， P Pt t 油管受堵油管受堵油嘴受阻油嘴受阻c.c.套压变化反映井底流压的变化。套压变化反映井底流压的变化。 若：若： P Pt t P Pc c P Pwfwf q q ， 一般认为是出油管线被堵所致。一般

7、认为是出油管线被堵所致。流压与油管内径的关系流压与油管内径的关系 为什么？为什么？各地层压力下油管敏感性分析各地层压力下油管敏感性分析机械采油机械采油( (人工举升人工举升) )连续气举连续气举间歇气举间歇气举 气举气举泵举泵举动力泵动力泵( (电潜泵、电潜泵、 射流泵射流泵) )柱塞气举柱塞气举容积泵容积泵( (有杆泵、螺杆泵、水力活塞泵有杆泵、螺杆泵、水力活塞泵) )腔室气举腔室气举气举注采系统气举注采系统高压高压气体气体高压高压气体气体混气液混气液peptpohhepg hh222citotiddhdh22cietidpghd2222citotitiddhhdd (2-1)(2-2)(2

8、-1a)epgLeghpgLepghhLh(2-3)(2-1b)(2-1c)peptpo安装气举阀后气举启动过程安装气举阀后气举启动过程对比两种启动过程对比两种启动过程tppepope*t1t2 作用作用注气通道；注气通道；举升管柱上注气孔的开关；举升管柱上注气孔的开关；降低启动压力；降低启动压力；气举阀可灵活的改变注气点深度，以适应井的气举阀可灵活的改变注气点深度，以适应井的供液能力；供液能力；间歇气举中，气举阀可控制周期注气量；间歇气举中，气举阀可控制周期注气量；利用气举阀改变举升深度，增大油井生产压差，利用气举阀改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁油层解除污染；以清洁油层解除污染； 气

9、举阀的单流阀可以防止产液从举升管倒流。气举阀的单流阀可以防止产液从举升管倒流。二、气举阀的作用与分类二、气举阀的作用与分类。节流阀在关闭状态时与气压阀相同，但一旦打开后，仅对。节流阀在关闭状态时与气压阀相同，但一旦打开后，仅对油压敏感。打开阀，需要提高套压，关闭阀则降低油压油压敏感。打开阀，需要提高套压，关闭阀则降低油压或套压；或套压；。气压阀在关闭状态时，有。气压阀在关闭状态时，有50-100%50-100%对套压敏感，而打开后对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感。为了开、关气举阀，必须分别提高或，仅对套压敏感。为了开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；降低套压；。液压阀与气压阀正好相反，为了

10、开、关气举阀，必须分别液压阀与气压阀正好相反，为了开、关气举阀，必须分别降低或提高油压；降低或提高油压；。复合控制阀，也称液压打开，气压关闭阀。即提高油压则复合控制阀，也称液压打开，气压关闭阀。即提高油压则打开阀，降低套压则关闭阀。打开阀，降低套压则关闭阀。所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔对所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔对Pt或或Pc 哪哪个更敏感。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配个更敏感。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。压力。用于连续气举的凡尔用于连续气举的凡尔,要在打开状态时对要在打开状态时对Pt敏感一些，敏感一些，油压下降，凡尔关闭一些，减小进气量；油压上升，油压下降

11、，凡尔关闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，以保持凡尔打开一些，增大进气量，以保持Pt趋于稳定。趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大限度扩张孔用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大限度扩张孔眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期间眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期间把液体段塞举出地面。把液体段塞举出地面。 充气波纹管气举阀结构充气波纹管气举阀结构AbpdAppcpcpt封包充气室在波纹管内预先充在波纹管内预先充入氮气，构成加载单入氮气，构成加载单元元由可伸缩的封由可伸缩的封包和充气室组成，起包和充气室组成，起到类似于弹簧加载的到类似于弹簧加载的作用。

12、作用。三、气举阀的结构与工作原理三、气举阀的结构与工作原理反举反举AbpdAp生生产产通通道道气气正举正举AbpdAp气气生生产产通通道道AbpdAppcpcpt(2-4)(2-5)AbpdAppcpcptpbptpbbdvoAAApAAAppRRpRptd11TEFpRptd1 (2-6)(2-9)AbpdAppcpcpt(2-10)试图打开凡尔的力试图打开凡尔的力: F: Fo o=P=Pc c(A(Ab b-A-Ap p)+P)+Pt tA Ap p 保持凡尔关闭的力保持凡尔关闭的力: F: Fc c=P=Pd dA Ab b+S+St t(A(Ab b-A-Ap p) )S St t由

13、弹簧张力所产生的等效压力。由弹簧张力所产生的等效压力。以以P Pvovo表示凡尔开启瞬间凡尔处的套管表示凡尔开启瞬间凡尔处的套管压力。压力。双元件套压操作凡尔双元件套压操作凡尔( (了解了解) )比套压操作凡尔多了一个弹簧，由弹簧和比套压操作凡尔多了一个弹簧，由弹簧和气室共同提供关闭力。气室共同提供关闭力。AbPdApPcPcPt封封包包充气室充气室St开启瞬间：开启瞬间：F Fo o= = F Fc c 于是，凡尔开启压力为于是，凡尔开启压力为: : P Pvovo=(P=(Pd dA Ab b-P-Pt tA Ap p)/(A)/(Ab b-A-Ap p)+S)+St tAbPdApPcP

14、cPt封封包包充气室充气室StttdvoSRRPPP1当凡尔打开时：当凡尔打开时：保持凡尔开启的力保持凡尔开启的力: : F Fo o=P=Pc c(A(Ab b-A-Ap p)+P)+Pc c A Ap p=P=Pc cA Ab b欲使凡尔关闭的力欲使凡尔关闭的力: F: Fc c=P=Pd dA Ab b+S+St t(A(Ab b-A-Ap p ) ) 欲使凡尔关闭，则：欲使凡尔关闭，则：F Fc cFFo o 即：即：P Pd dA Ab b+S+St t(A(Ab b-A-Ap p)P)Pc cA Ab b以以P Pvcvc表示凡尔关闭瞬间凡尔表示凡尔关闭瞬间凡尔处的套管压力处的套管

15、压力: : 关闭瞬间：关闭瞬间：F Fo o= = F Fc c 即：即：P Pvcvc= = P Pd d +S+St t(1-R)(1-R) AbPdApPcPcPt封封包包充气室充气室St弹簧凡尔（压差式凡尔）弹簧凡尔（压差式凡尔） 正常情况下，在弹簧的作用下正常情况下，在弹簧的作用下, ,凡尔坐凡尔坐在下凡尔座上，处于开启状态。在下凡尔座上，处于开启状态。因孔眼节流，因孔眼节流，P Pt tPP P Pc c( (即即S St t) )时，凡尔关闭。时，凡尔关闭。AdPcPcPtAu关闭状态下：关闭状态下：试图打开凡尔的力试图打开凡尔的力: F: Fo o=A=Ad dS St t+P

16、+Pt tA Au u 保持凡尔关闭的力保持凡尔关闭的力: F: Fc c=P=Pc cA Au u欲使凡尔打开则：欲使凡尔打开则：F Fo oFFc c, A, Ad dS St t+P+Pt tA Au u PPc cA Au u 即即:A:Ad d/A/Au uS St t+P+Pt tPPc c凡尔开启压力：凡尔开启压力：(P(Pt t) )o o=P=Pc c- - tudSAAtudSAA由于由于A Ad d/ /A Au u11， P Po o (P (Pt t) )c c凡尔开启压差：凡尔开启压差： P Po o=P=Pc c-(P-(Pt t) )o o= =AdPcPcPt

17、Au 此凡尔通常用作启动（卸载）凡尔，一旦关闭，此凡尔通常用作启动（卸载）凡尔，一旦关闭，就完成了使命就完成了使命, ,再不容易打开。正常气举过程中再不容易打开。正常气举过程中, ,希希望它一直关闭。望它一直关闭。 为了减少井下凡尔数，要求凡尔有尽量大的为了减少井下凡尔数，要求凡尔有尽量大的 P Pc c，可增大可增大S St t ； 为使启动后凡尔有可靠的关闭状态，要获得小的为使启动后凡尔有可靠的关闭状态，要获得小的 P Po o，则应减小则应减小A Ad d/ /A Au u，即增加孔径差。，即增加孔径差。 )80(02048. 011)80(vFtTCoo60 F110.021560tv

18、CTh图图2-21气举阀卸载过程气举阀卸载过程封隔器封隔器固定阀固定阀 eSccsP hP 21822321.324 101eSscSccscitocitof TZqeP hPDdDd0.03415ghSTZ环形空间静气柱压力分布环形空间静气柱压力分布: :环形空间流动气柱压力分布环形空间流动气柱压力分布: :0.9121.251.142lgRecitoeDdfHagendorn-Brown(1963)垂直油井或高含水气井垂直油井或高含水气井Orkiszewski(1967)垂直油井垂直油井Duns-Ros垂直油井垂直油井Mukherjee-Brill(1985)垂直、定向井或地面管线；高含水

19、气井垂直、定向井或地面管线；高含水气井Beggs-Brill(1973)垂直、定向井或地面管线；高含水气井垂直、定向井或地面管线；高含水气井Aziz (1992)垂直油、气井垂直油、气井Hasan-Kaber(1985)垂直油井垂直油井Ansari机理模型机理模型(1990)垂直油井垂直油井QGIqLpwfqingqLqingqL最大产量最大产量最经济产量最经济产量pwf11A20koIpLg压井液222020koIsspdLhxhgD压井液A1ABBAABBpwhpkopsoTwhA ABCD1#2#3#注气点注气点柱塞气举柱塞气举柱塞气举（柱塞气举（了解了解） 为常规间歇气举生产的一种变型

20、。为常规间歇气举生产的一种变型。 油管中的活动柱塞形成气液间的固体界面，油管中的活动柱塞形成气液间的固体界面，不仅可不仅可降低间歇气举的液体回落，增加每周期的产液，还能降低间歇气举的液体回落，增加每周期的产液，还能阻止或减缓气体窜流阻止或减缓气体窜流, ,降低气体注入量，提高气体举降低气体注入量，提高气体举升效率。还能防止油管结蜡和结垢。升效率。还能防止油管结蜡和结垢。 柱塞气举分为：柱塞气举分为： 普通柱塞气举普通柱塞气举 注气柱塞气举注气柱塞气举 地层气液比大于最小气液比，小于等于最佳气液比地层气液比大于最小气液比，小于等于最佳气液比时，可采用普通柱塞气举。时，可采用普通柱塞气举。 其循环过程分为三个阶段：其循环过程分为三个阶段： 柱塞上行柱塞上