气举井生产管理.pptx

自喷后期的问题自喷后期的问题q2 d1 Pq1 q 第一节第一节 气举采油气举采油概述概述 地层能量下降，所地层能量下降，所提供的压力小于举升提供的压力小于举升时要消耗的压力，油时要消耗的压力，油井停喷。井停喷。解决方法解决方法 减少自喷过程的压降，在地层所能供给减少自喷过程的压降，在地层所能供给的压能范围内，使油井恢复自喷。的压能范围内，使油井恢复自喷。分析压降公式，欲降低分析压降公式，欲降低P,P,需降低需降低m m m m。把气体从地面注入井筒内，可以增加把气体从地面注入井筒内，可以增加R R，从而，从而达到降低达到降低m m m m的目的。的目的。气源气源 1.要求:2.来源：a.高压天然气。b.低压天然气，经压缩机加压注入。a.具有足够的压力。b.必须不含氧气。人为地把气体压入井底，使油喷出地面，这种生产方法叫气举采油法。特点特点优点：优点：井口、井下设备简单，气举不受套管井口、井下设备简单，气举不受套管尺寸限制，生产灵活，管理比较方便尺寸限制，生产灵活，管理比较方便,作业费作业费用低。适用范围广，尤其适用于海上采油、用低。适用范围广，尤其适用于海上采油、深井、斜井、含腐蚀性气体或含砂多、不适深井、斜井、含腐蚀性气体或含砂多、不适于泵抽的油井。于泵抽的油井。缺点：缺点：地面设备复杂、投资大、需要气地面设备复杂、投资大、需要气源，源，要求套管能承受高压。要求套管能承受高压。1.11.1气举系统构成气举系统构成 1.1.压缩站；压缩站；2.2.地面配气站；地面配气站；3.3.单井生产系统；单井生产系统；4.4.地面生产系统。地面生产系统。重点：单井生产系统。重点：单井生产系统。地面生产系统与其他举升方式基本相同。地面生产系统与其他举升方式基本相同。1.1.气举装置与气举卸载气举装置与气举卸载 南海某油田水下井口气举采油流程示意图南海某油田水下井口气举采油流程示意图南海某油田水下井口气举采油流程示意图南海某油田水下井口气举采油流程示意图 图图2-14 2-14 气举前状态气举前状态油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置。气举过程气举过程 2 2、气举的启动压力和工作压力、气举的启动压力和工作压力 向环空注入压缩气时，环空液面被挤压向环空注入压缩气时，环空液面被挤压向下，油管中的液面则上升。当环空液面下向下，油管中的液面则上升。当环空液面下降到管鞋时，压风机达到最大压力，称为启降到管鞋时，压风机达到最大压力，称为启动压力动压力P Pe e e e。压缩气进入油管后，使油管内原。压缩气进入油管后，使油管内原油充气，液面不断上升，直至喷出地面。油充气，液面不断上升，直至喷出地面。3 3、气举采油的类型、气举采油的类型 气举采油主要分为连续气举和间歇气举，此气举采油主要分为连续气举和间歇气举，此外还有腔式气举和柱塞气举，其实后两种气举方外还有腔式气举和柱塞气举，其实后两种气举方式是间歇气举的特殊形式或者延伸。式是间歇气举的特殊形式或者延伸。若：若：P Pe e P Pc c，则气举无法实现。，则气举无法实现。P Pc c压缩机的额定输出压力。压缩机的额定输出压力。Pe PtPo 4.4.启动时压风机压力变化曲线启动时压风机压力变化曲线 启动压力的大小与气举方式、油管下启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、井径、油管直径以及静液面的位置入深度、井径、油管直径以及静液面的位置有关。有关。a a、液体溢出井口：、液体溢出井口：启动压力：启动压力：P Pe e=L=L L Lg (2-1a)g (2-1a)P Pe e 最大启动压力；最大启动压力；L L油管长度油管长度 b b、液体不溢出井口：、液体不溢出井口：启动压力：启动压力：P Pe e=(h=(h+h)h)L Lg (2-1b)g (2-1b)5.5.启动压力的计算启动压力的计算h h (D(D2 2 2 2-d-d2 2 2 2)/4=()/4=(/4)d/4)d2 2 2 2 h h 得：得：h=(Dh=(D2 2 2 2/d/d2 2 2 2-1)h-1)h 代入代入(2-1b)(2-1b)式得：式得：P Pe e=h=h LgD D2 2/d/d2 2 (2-1c)(2-1c)h h D D套管内径套管内径 d d油管直径油管直径 h h 油管在静液面油管在静液面下的沉没度。下的沉没度。当地层当地层K K大，被挤压的液面下降很大，被挤压的液面下降很缓慢时，环空中的液体部分被地层吸收。缓慢时，环空中的液体部分被地层吸收。极端情况，全部吸收。环空液面到达管极端情况，全部吸收。环空液面到达管鞋时，油管液柱几乎没有升高，此时，鞋时，油管液柱几乎没有升高，此时，启动压力由沉没度决定。启动压力由沉没度决定。Pe Pe=h=h L Lg g Pe Pe 最小启动压力最小启动压力 因此：因此：PePe P Pe e P Pe e (2-1)(2-1)若若PePe大于压缩机的额定输出压力，该压大于压缩机的额定输出压力，该压缩机就无法把环空中的液体压入油管内，气缩机就无法把环空中的液体压入油管内，气体不能进入油管，就不能实现气举。体不能进入油管，就不能实现气举。要想实现气举，需大功率的压缩机来保要想实现气举，需大功率的压缩机来保证气举的启动。但正常生产时不需要这么大证气举的启动。但正常生产时不需要这么大的功率，造成浪费，增加了设备的成本。的功率，造成浪费，增加了设备的成本。为实现气举，同时降低成本，必须减小为实现气举，同时降低成本，必须减小PePe，有效的方法是安装气举凡尔。，有效的方法是安装气举凡尔。1).U 1).U 型管等压面原理；型管等压面原理；2).2).压压缩缩机机以以P Po o气气举举，不不能能把把环环空空液液面面完完全全压压入入油油管管内内，只只能能把把液液面面向向下下压压一一定定深深度度(液液面面位位于于油油管内压力等于管内压力等于P Po o点点)。6 6、气举的卸载过程、气举的卸载过程3).3).在这一位置上方的油管在这一位置上方的油管上打孔上打孔,气体可将油管内孔之气体可将油管内孔之上的这段液体举出。上的这段液体举出。4).4).液体举出，油管内压力液体举出，油管内压力下降下降,环空液面下降到一定深环空液面下降到一定深度后达到稳定度后达到稳定,打第二个孔。打第二个孔。5).5).当第二个孔进气时，当第二个孔进气时，第一个应封住。第一个应封住。6).6).逐级将液面压向一定位置。逐级将液面压向一定位置。能满足打开和封闭油管孔眼的装置能满足打开和封闭油管孔眼的装置 叫气举凡尔，这样只需要工作压力就能叫气举凡尔，这样只需要工作压力就能启动气举。启动气举。正常气举时开启的凡尔叫工作凡尔正常气举时开启的凡尔叫工作凡尔 上面其余的凡尔称启动凡尔上面其余的凡尔称启动凡尔1).1).1).1).注气通道；注气通道；注气通道；注气通道；2).2).2).2).油管柱上注气孔的开关；油管柱上注气孔的开关；油管柱上注气孔的开关；油管柱上注气孔的开关；3).3).3).3).降降降降低低低低注注注注气气气气的的的的启启启启动动动动压压压压力力力力。以以以以注注注注气气气气工工工工作作作作压压压压力力力力按按按按预预预预期期期期的产量进行开采；的产量进行开采；的产量进行开采；的产量进行开采；4).4).4).4).灵活改变注气深度，适应供液能的变化；灵活改变注气深度，适应供液能的变化；灵活改变注气深度，适应供液能的变化；灵活改变注气深度，适应供液能的变化；5).5).5).5).间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一个注气周期影响下一个注气周期影响下一个注气周期影响下一个注气周期,控制每次注气量；控制每次注气量；控制每次注气量；控制每次注气量；6).6).6).6).改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁油层解除污染；油层解除污染；油层解除污染；油层解除污染；7).7).7).7).气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流向油套环空。向油套环空。向油套环空。向油套环空。7、气举阀的作用、气举阀的作用8、气举凡尔的类型1)1)1)1)按压力控制方式可分为：按压力控制方式可分为：按压力控制方式可分为：按压力控制方式可分为：节流阀节流阀节流阀节流阀 气压阀或称套压操作阀气压阀或称套压操作阀气压阀或称套压操作阀气压阀或称套压操作阀 液压阀或称油压操作阀液压阀或称油压操作阀液压阀或称油压操作阀液压阀或称油压操作阀 复合控制阀复合控制阀复合控制阀复合控制阀节流阀节流阀节流阀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，关闭阀则降低油压或套压；要提高套压，关闭阀则降低油压或套压；要提高套压，关闭阀则降低油压或套压；要提高套压，关闭阀则降低油压或套压；气压阀气压阀气压阀气压阀在关闭状态时，有在关闭状态时，有在关闭状态时，有在关闭状态时，有50-100%50-100%50-100%50-100%对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感。为了对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感。为了对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感。为了对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感。为了开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；液压阀液压阀液压阀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；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；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；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；复合控制阀复合控制阀复合控制阀复合控制阀，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，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，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，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。闭阀。闭阀。闭阀。2).2).2).2).按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为:卸载阀、工作阀和底阀。卸载阀、工作阀和底阀。卸载阀、工作阀和底阀。卸载阀、工作阀和底阀。3).3).3).3).按气举阀自身的加载方式可分为按气举阀自身的加载方式可分为按气举阀自身的加载方式可分为按气举阀自身的加载方式可分为:充气波纹管阀和弹簧气举阀。充气波纹管阀和弹簧气举阀。充气波纹管阀和弹簧气举阀。充气波纹管阀和弹簧气举阀。4).4).4).4).按气举阀安装作业方式分为：按气举阀安装作业方式分为：按气举阀安装作业方式分为：按气举阀安装作业方式分为：固定式气举阀和投捞式气举阀。固定式气举阀和投捞式气举阀。固定式气举阀和投捞式气举阀。固定式气举阀和投捞式气举阀。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P P P Pt t t t或或或或P P P Pc c c c 哪个更敏感哪个更敏感哪个更敏感哪个更敏感。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气举的凡尔举的凡尔举的凡尔举的凡尔,要在打开状态时对要在打开状态时对要在打开状态时对要在打开状态时对PtPtPtPt敏感一些，油压下降，凡尔关敏感一些，油压下降，凡尔关敏感一些，油压下降，凡尔关敏感一些，油压下降，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，闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，以保持以保持以保持以保持P P P Pt t t t趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在打开时，应最大限度扩张孔眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期限度扩张孔眼，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。以保证注气期间把液体段塞举出地面。间把液体段塞举出地面。间把液体段塞举出地面。间把液体段塞举出地面。当凡尔关闭时：当凡尔关闭时：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 充气室保持凡尔关闭的力充气室保持凡尔关闭的力:F Fc c=P=Pd dA Ab b以以P Pvovo表示凡尔将要开启瞬间表示凡尔将要开启瞬间凡尔处的套管压力凡尔处的套管压力AbPdApPcPcPt封封包包充气室充气室9、气举凡尔的工作原理、气举凡尔的工作原理1).1).套管压力操作凡尔套管压力操作凡尔开启瞬间开启瞬间:F:Fo o o o=F Fc c c c 即：即：P Pd d d dA Ab b b b=P=Pvovovovo(A(Ab b b b-A-Ap p p p)+P)+Pt t t tA Ap p p p 凡尔开启压力为凡尔开启压力为:(2-2):(2-2)P Pvovovovo=(P=(Pd d d dA Ab b b b-P-Pt t t tA Ap p p p)/(A)/(Ab b b b-A-Ap p p p)P Pd d d d凡尔在井下时封包内的压力；凡尔在井下时封包内的压力；R R 凡尔孔面积与封包面积之比，凡尔孔面积与封包面积之比，即即:R=A:R=Ap p p p/A/Ab b b b 当凡尔处的套管压力当凡尔处的套管压力 P Pc c c cPPvovovovo时，时，凡尔就被打开。凡尔就被打开。(2-4)(2-4)(2-6)(2-6)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 cA 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欲使凡尔关闭则欲使凡尔关闭则 F Fc cFFo o,即即:P:Pd dA Ab bPPc cA Ab b以以P Pvcvc表示凡尔关闭瞬间凡尔处的套管压力表示凡尔关闭瞬间凡尔处的套管压力F Fo o=F=Fc c 即：即：P Pvcvc=P=Pd d (2-7a)(2-7a)当凡尔处的套管压力当凡尔处的套管压力P Pc cPPd d时时,凡尔就会关闭凡尔就会关闭凡尔关闭压力仅与封包压力有关凡尔关闭压力仅与封包压力有关,与与P Pt t无关。无关。因为因为A Ab bAAp p，所以，对，所以，对P Pc c敏感。敏感。当凡尔关闭时：试图打开凡尔的力试图打开凡尔的力:F:Fo o o o=P=Pc c c c(A(Ab b b b-A-Ap p p p)+P)+Pt t t tA Ap p p p 保持凡尔关闭的力保持凡尔关闭的力:F:Fc c c c=P=Pd d d dA Ab b b b+S+St t t t(A(Ab b b b-A-Ap p p p)S St t t t由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 Pvovovovo表示凡尔开启瞬间凡尔处的套管压力。表示凡尔开启瞬间凡尔处的套管压力。2).2).双元件套压操作凡尔双元件套压操作凡尔比套压操作凡尔多了一个弹簧，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。由弹簧和气室共同提供关闭力。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 t 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 bAbPdApPcPcPt封封包包充气室充气室St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处的套管压力表示凡尔关闭瞬间凡尔处的套管压力 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)3).3).油压油压(液压液压)操作凡尔操作凡尔 在关闭条件下在关闭条件下,P,Pt t t t作用作用在封包上，而在封包上，而P Pc c c c则作用在则作用在凡尔上。与套压操作凡尔凡尔上。与套压操作凡尔相反，它对油压更敏感。相反，它对油压更敏感。Ab Pd ApPcPt封封包包充气室充气室St此时的开启压力是指凡此时的开启压力是指凡尔打开瞬间的油管压力尔打开瞬间的油管压力P Pvcvcvcvc=P=Pd d d d+S+St t t t(1-R)(1-R)4).弹簧凡尔（压差式凡尔）正常情况下，在弹簧正常情况下，在弹簧的作用下的作用下,凡尔坐在下凡凡尔坐在下凡尔座上尔座上,处于开启状态。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。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+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 A Au u 上凡尔座孔眼面积上凡尔座孔眼面积 凡尔开启压力：凡尔开启压力：(P(Pt t)o o=P=Pc c-凡尔开启压差：凡尔开启压差：P Po o=P=Pc c-(P-(Pt t)o o=由于由于A Ad d/A Au u11，P Po o(P(Pt t)c c l l 此凡尔通常用作启动凡尔，一旦关闭，此凡尔通常用作启动凡尔，一旦关闭，就完成了使命就完成了使命,再不容易打开。正常气举过再不容易打开。正常气举过程中程中,希望它一直关闭。希望它一直关闭。l 为了减少井下凡尔数，要求凡尔有尽为了减少井下凡尔数，要求凡尔有尽量大的量大的 PcPc，可增大，可增大St St；l 为使启动后凡尔有可靠的关闭状态，为使启动后凡尔有可靠的关闭状态，要获得小的要获得小的 PoPo，则应减小，则应减小Ad/AuAd/Au，即增加，即增加孔径差。孔径差。10、气举阀的安装与调试安装方式主要有两种：安装方式主要有两种：固定式固定式（阀只能同油管一齐进出）（阀只能同油管一齐进出）投捞式投捞式 偏心工作筒用于安装、固定气举阀偏心工作筒用于安装、固定气举阀,并为投捞气举阀起导向作用。并为投捞气举阀起导向作用。调试的步骤为：调试的步骤为：充氮气充氮气:(大于设计打开压力大于设计打开压力0.03-0.03-0.05MPa)0.05MPa)老化处理：老化处理：(模拟井下承压模拟井下承压,加至加至2.98MPa,2.98MPa,并保持并保持15min)15min)恒温：恒温：15.615.6 C(60C(60 F),F),并保持并保持15min 15min 气压阀的气室压力气压阀的气室压力:(2-8)(2-9a)C Ct t t t氮气压力随井筒温度变化的修正系数。氮气压力随井筒温度变化的修正系数。(2-9b)(2-9c)试验架打开压力：试验架打开压力：(2-10)T Tv v v v井下阀所处位置的预测温度井下阀所处位置的预测温度,F F。p ptitititi第第i i级阀位置处的预测油压。级阀位置处的预测油压。单封隔器及单流阀完井单封隔器及单流阀完井 与半闭式装置类似，并在油与半闭式装置类似，并在油 管柱底端装有固定单流阀。避免管柱底端装有固定单流阀。避免 了开式装置的弊端，使高压气体了开式装置的弊端，使高压气体 和井筒液体不能进入地层。和井筒液体不能进入地层。3.闭式气举装置闭式气举装置10.110.1气举的最大产量气举的最大产量 1).1).最佳油气比最佳油气比 在在一一定定q q下下,dp/dz,dp/dz最最小小的的R R叫叫该该产产量量下下的的最佳油气比。最佳油气比。2).2).最佳油气比曲线最佳油气比曲线 同同样样管管径径下下，产产量量不不同同，最最佳佳油油气气比比不不同同。产产量量越越高高，最最佳佳油油气气比比越越小小。作作出出q q与与R R最佳的关系曲线，叫最佳油气比曲线。最佳的关系曲线，叫最佳油气比曲线。1010气举生产参数的确定气举生产参数的确定q最最佳佳R 假假设设井井口口要要求求的的压压力力一一定定，根根据据不不同同的的产产量量q qi i i i与与之之对对应应的的最最佳佳气气液液比比R Ri i i i，可可算算得得不不同同产产量量下下的的井井底底流流压压。所所得得的的井井底底流流压压与与产产量量的的关关系系曲曲线线叫叫最最佳佳油油气气比比油油管管曲曲线线。它它与与IPRIPR曲曲线线的的交交点点就就是是满满足足最最佳佳油油气气比比的的气气举举产量，因而也是气举可能的最大产量。产量，因而也是气举可能的最大产量。因此因此:（1 1）气举的产量是有限的；）气举的产量是有限的；（2 2）气举的产量还取决于入井动态。）气举的产量还取决于入井动态。3)3)最佳油气比油管曲线最佳油气比油管曲线qP最佳油气比油管曲线最佳油气比油管曲线我我们们已已知知在在最最佳佳油油气气比比下下的的产产量量，根根据据最最佳佳油油气气比比曲曲线线可可定定出出其其油油气气比比。已知生产油气比：已知生产油气比：R Rp p 要求的最佳油气比为要求的最佳油气比为R R最佳最佳 则注入气量：则注入气量：10.2 10.2 注入气量注入气量根据协调点得井底压力根据协调点得井底压力P Pwfwf，而：而：P Pwfwf=P=Psisi-P-Pfrfr+P+Pg g因此：因此：P Psisi=P=Pwfwf+P+Pfrfr-P-Pg g其中：其中：P Psisi地面注气压力地面注气压力 P Pg g环空气柱产生的压力环空气柱产生的压力10.3 10.3 注入压力注入压力11 11 气举设计气举设计 依据设备的注气量、注气压力及依据设备的注气量、注气压力及IPRIPR确定。确定。内容：气举方式、装置类型、气举点深度、内容：气举方式、装置类型、气举点深度、气液比、产量、凡尔位置、类型、气液比、产量、凡尔位置、类型、尺寸及装配要求。尺寸及装配要求。连续气举连续气举间歇气举间歇气举气举方式气举方式装置类型装置类型半闭式半闭式开式开式闭式闭式11.1 11.1 气举井内的压力分布气举井内的压力分布 环空气柱静压力分布环空气柱静压力分布近似为直线：近似为直线：P Pg g g g(X)(X)X X处的气柱压力处的气柱压力,(,(绝对绝对););P Pkokokoko井口压力井口压力,(,(绝对绝对);g);g重力加速度重力加速度 gs gs gs gs 标准状况下的气体密度；标准状况下的气体密度；X X深度深度 T Ts s s s、P Ps s s s 标准状况下的温度和压力；标准状况下的温度和压力；T Tavavavav、Z Zavavavav平均温度、气体压缩因子。平均温度、气体压缩因子。注气点以上注气点以上,压力梯度低压力梯度低注气点以下注气点以下,压力梯度高压力梯度高气举时的压力平衡式：气举时的压力平衡式：P Pt t t t+G+GfafafafaL+GL+Gfbfbfbfb(D-L)=P(D-L)=PwfwfwfwfP Pwf Pt Pko D DL L油管内压力分布油管内压力分布1).1).已知已知IPRIPR、q qL L、P Pt t、P Pkoko 确定确定q qg g、L L(1)(1)由由q qL L和和IPRIPR曲线定曲线定P Pwfwf(2)(2)根据根据q qL L、井底流压、井底流压、生产油气比，按多相管生产油气比，按多相管 流法算压力分布曲线。流法算压力分布曲线。P Pwf Pt Pko D DL L平衡点平衡点平衡点平衡点注气点注气点注气点注气点11.2 11.2 生产参数的计算生产参数的计算例(3)(3)计算环空的气柱压力分布曲线得交点，计算环空的气柱压力分布曲线得交点，即平衡点；即平衡点；(4)(4)取取0.5-0.7MPa,0.5-0.7MPa,得注气点位置。得注气点位置。(5)(5)从注气点起，取不同的总气液比按两相从注气点起，取不同的总气液比按两相 垂直管规律，计算出井口压力垂直管规律，计算出井口压力P Ptitititi，根据，根据 所要求的所要求的P Pt t t t,内插求出气液比：内插求出气液比：(6)(6)由所求出的总由所求出的总R R、生、生产油气比及产量，确定产油气比及产量，确定注气量：注气量：q qgigi=(R-R=(R-Rp p)q qL LP P P Pt2t2t2t2平衡点平衡点平衡点平衡点注气点注气点注气点注气点Pwf P Pt1t1Pko LPtP P P Pt3t3t3t3 P(7)(7)由由R R、PtPt计算压力分计算压力分布曲线，即生产时的油布曲线，即生产时的油管压力分布曲线。可作管压力分布曲线。可作为气举凡尔的设计压力为气举凡尔的设计压力线。线。2).2).已知已知P Pt t,q,qg g,P,Pkoko,IPR,IPR确定确定q qo o和注气点深度和注气点深度 (1)(1)假假定定若若干干个个产产量量，由由生生产产油油气气比比和和注注入入气气量量得得气气举举油油气气比比R Ri i=(q=(qg g+q+q0i0iR Rp p)/q)/q0i0i;根根据据井口压力由多相流计算不同产量的压降曲线。井口压力由多相流计算不同产量的压降曲线。(2)(2)计计算算套套管管的的压压力力分分布布线线，并并减减去去0.5-0.5-0.7MPa0.7MPa后后得得平平行行线线C,C,与与压压降降曲曲线线的的交交点点是是不不同产量的注气点。同产量的注气点。(3)(3)由各注气点的压力与深度起，按生由各注气点的压力与深度起，按生产油气比，计算各产量下的压降曲线得产油气比，计算各产量下的压降曲线得井底压力井底压力P Pwfiwfi。(4)(4)作出井底压力与产量的关系曲线，作出井底压力与产量的关系曲线，它是一半气举，一半自喷的油管曲线，它是一半气举，一半自喷的油管曲线，它与它与IPRIPR的交点就协调生产点。的交点就协调生产点。(5)(5)计算出协调产量下压力分布曲线与计算出协调产量下压力分布曲线与C C线的交点为注气点。线的交点为注气点。qoPwfqPwfLPt Pko Pwf1注气点注气点C CPPwf2PwfPwf 3(1)(1)液面离井口距离较小液面离井口距离较小 a.a.下压过程下压过程 b.P b.Pt t t t=L=LI I I IL L L Lg g =P=Pmaxmaxmaxmax L LI I I I=P=Pmaxmaxmaxmax/L L L Lg g-20-20 L LI I I I第一凡尔的下入深度；第一凡尔的下入深度；P Pmaxmaxmaxmax压缩机额定输出压力。压缩机额定输出压力。11.3 11.3 气举凡尔的安装位置气举凡尔的安装位置1).1).第一个气举凡尔的下入深度第一个气举凡尔的下入深度(2)(2)液面离井口距离较远液面离井口距离较远a.(a.(/4)d/4)d2 2 2 2 h=(h=(/4)(D/4)(D2 2 2 2-d-d2 2 2 2)h)h h=(Dh=(D2 2 2 2/d/d2 2 2 2-1)h-1)h b.b.P Pt t=(=(h+hh+h)L Lg g=P=Pmax max 解出解出:h:h =(d=(d2 2 2 2/D/D2 2 2 2)P)Pmaxmaxmaxmax/L L L Lg g 设设L Ls s s s为停喷时的液面深度，为停喷时的液面深度，则则 L LI I I I=h=h +L+Ls s s s =L =Ls s s s+(d+(d2 2 2 2/D/D2 2 2 2)P)Pmaxmaxmaxmax/L L L Lg g-20-20 h hh h L Ls s(1)(1)举升过程：随油管流体被举升到举升过程：随油管流体被举升到地面，环空液面下降。后期举升量减地面，环空液面下降。后期举升量减少，液面下降缓慢，最后几乎停止。少，液面下降缓慢，最后几乎停止。(2)P(2)Pt2t2=P=Pt1t1+ZZL Lg g=P=Pmaxmax(3)(3)Z=(PZ=(Pmaxmax-P-Pt1mint1min)/)/L Lg g(4)L(4)LIIII=L=LI I+(P+(Pmaxmax-P-Pt1mint1min)/)/L Lg g-10-10(5)(5)关关闭闭压压差差:P:Pt1mint1min是是液液面面到到凡凡尔尔IIII处处时时凡凡尔尔I I处处的的油油管管压压力力。这这时时，我我们们要要求凡尔求凡尔I I关闭，关闭，P Pmaxmax-P-Pt1mint1min叫关闭压差。叫关闭压差。2).2).第二个凡尔的安装深度第二个凡尔的安装深度(1)(1)推广前式：推广前式：Li=Li-1+(Pmax-Pti-1)/Lg-10 Li第第i i个凡尔的下入深度；个凡尔的下入深度；P Pti-1ti-1 第第i-1i-1个凡尔关闭时的油管压力。个凡尔关闭时的油管压力。结论：确定以后各级凡尔的下入深度，关键是结论：确定以后各级凡尔的下入深度，关键是 确定上一凡尔的关闭压差；或确定上一确定上一凡尔的关闭压差；或确定上一 凡尔的后期油管压力。凡尔的后期油管压力。(2)(2)气举凡尔处的压力气举凡尔处的压力P Ptiti 根据设计气举参数时的油管压力分布曲线确定根据设计气举参数时的油管压力分布曲线确定 (3)(3)凡尔孔径凡尔孔径 根据凡尔处的压差，注入气量，根据凡尔处的压差，注入气量，由气体咀流公式确定凡尔孔径。由气体咀流公式确定凡尔孔径。3).3).第第i i个尔凡尔的下入深度个尔凡尔的下入深度间歇气举成本低、灵活性好，常用于低压地层、中低产量井。一、常规间歇气举一、常规间歇气举 它是连续气举的一种变型。它是连续气举的一种变型。在开采的中后期，将连续气举改为间歇在开采的中后期，将连续气举改为间歇 气举，可以节省气源或增加排液深度气举，可以节省气源或增加排液深度 。间歇气举有时可作为强化排液的手段；间歇气举有时可作为强化排液的手段；间歇气举可建立更低的井底流压。间歇气举可建立更低的井底流压。12 间歇气举(1)气体举升液段在油管中上升，并在油管壁形成液膜。同时液体继续从地层流入油管。(2)液段产出阶段，油管中液体段塞长度比上一阶段变短得更快（气体窜入、液体回落、液柱顶部离开井口）。应在井底聚积最大可能的液体量。流体的举升可分为四个阶段：流体的举升可分为四个阶段：l l(3)(3)夹带液的产出：气泡突破液体到达地面。夹带液的产出：气泡突破液体到达地面。液柱压力减小液柱压力减小,系统阻力随之减小，导致气系统阻力随之减小，导致气体流速迅速增加。伴随气流带出大量液滴。体流速迅速增加。伴随气流带出大量液滴。l l(4)(4)液柱的重新形成阶段：未产出的液滴及液柱的重新形成阶段：未产出的液滴及液膜回落到油管底部与油层流入的液体汇液膜回落到油管底部与油层流入的液体汇合。再把气体注入环空合。再把气体注入环空,开始新的循环周期。开始新的循环周期。l l只要井底流动压差存在只要井底流动压差存在,地层就有液体产出。地层就有液体产出。(1)(1)每周期实际注气量每周期实际注气量 ：是最容易控制的重：是最容易控制的重要参数。实际注入气量总是等于所需注入气要参数。实际注入气量总是等于所需注入气量。太小会造成举升液量下降或液体回落量量。太小会造成举升液量下降或液体回落量增加，太大将降低效率。增加，太大将降低效率。(2)(2)间歇气举阀：要求优化设计阀孔径，并间歇气举阀：要求优化设计阀孔径，并能快速打开。能快速打开。3 3、常规间歇气举的敏感性参数、常规间歇气举的敏感性参数(3)(3)油管载荷：给定的生产系统存在最优的油管载荷：给定的生产系统存在最优的油管载荷，可以用多种模型进行预测。油管载荷，可以用多种模型进行预测。井口压力影响初始液段大小和总循环时井口压力影响初始液段大小和总循环时间，从而影响间歇气举过程。建议设计和生间，从而影响间歇气举过程。建议设计和生产中使用较小值。产中使用较小值。(4)(4)注气压力：注气压力相对较低时，系统注气压力：注气压力相对较低时，系统效率随注气压力的增大而增大。反之，系统效率随注气压力的增大而增大。反之，系统效率降低。存在一个最优注气压力。效率降低。存在一个最优注气压力。(5)(5)油管尺寸：油管尺寸：选定最佳油管尺寸应基于增产收益选定最佳油管尺寸应基于增产收益 和花费增长的关系。和花费增长的关系。(6)(6)液体回落与气体窜流：液体回落与气体窜流：液体回落量大约为液体回落量大约为161623%23%。快速。快速 打开阀有助于减少第一阶段的窜流，打开阀有助于减少第一阶段的窜流，气体窜流随举气深度增加而增大。气体窜流随举气深度增加而增大。为常规间歇气举生产的一种变型。为常规间歇气举生产的一种变型。油油管管中中的的活活动动柱柱塞塞形形成成气气液液间间的的固固体体界界面面，不不仅仅可可降降低低间间歇歇气气举举的的液液体体回回落落，增增加加每每周周期期的的产产液液，还还能能阻阻止止或或减减缓缓气气体体窜窜流流,降降低低气气体体注注入入量量，提提高高气气体体举升效率。还能防止油管结蜡和结垢。举升效率。还能防止油管结蜡和结垢。二、柱塞气举柱塞气举分为：普通柱塞气举柱塞气举分为：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地层气液比大于最小气液比,小于等于小于等于 最佳气液比时，可采用普通柱塞气举。最佳气液比时，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：柱塞上行柱塞上行 柱塞下落柱塞下落 压力恢复压力恢复 当地层气液比小于最小气液比时当地层气液比小于最小气液比时,必须给系统注气必须给系统注气,即采用注气柱塞气举。即采用注气柱塞气举。其循环划分为四个不同的阶段：其循环划分为四个不同的阶段：柱塞上行柱塞上行 液段产出液段产出 气体放喷气体放喷 段塞再生段塞再生/气体压力恢复气体压力恢复 最低气液比最低气液比 能进行柱塞举升的最小气液比。当能进行柱塞举升的最小气液比。当地层气液比大于它时，才能仅依靠地层地层气液比大于它时，才能仅依靠地层能量进行柱塞气举。能量进行柱塞气举。最佳气液比最佳气液比 井在最佳周期下运行所需的气液比。井在最佳周期下运行所需的气液比。柱塞最大循环次数柱塞最大循环次数 在井底和井口几乎没有停留的条件下，在井底和井口几乎没有停留的条件下，每天最大可能的循环次数。它主要取决柱塞每天最大可能的循环次数。它主要取决柱塞气举完成一个工作