人工举升理论第19讲气举采油

人工举升理论第19讲气举采油吴晓东气举采油技术概述1连续气举采油技术2间歇气举采油技术3气举采油配套工艺技术46气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。出油注气气举阀气举阀封隔器气举阀气举采油技术概述气举采油原理增压气举地面工艺流程图气举采油技术概述举升度高，举升高度可达3600m以上；产液量适应范围广，可适应不同产液量的油井；适用于斜井、定向井；适应于液体中有腐蚀介质和出砂井；特别适应于高气油比井；操作管理简单，改变工作制度灵活。优点必须有充足的气源；一次性投资高，但维护费用少；适用于一个油田或区块集中生产，不适宜分散开采；安全性较其他采油方式差。缺点气举采油技术概述气举采油优缺点气举采油采用的管柱结构开式气举进气出油半闭式气举进气出油闭式气举进气连续气举间歇气举开式气举进气出油开式气举进气出油半闭式气举进气出油半闭式气举进气出油闭式气举闭式气举进气连续气举间歇气举气举采油技术概述常用的半闭式气举管柱示意图第一级工作筒2310m第三级工作筒第四级工作筒第五级工作筒Y221-115封隔器喇叭口2-3/8加厚油管1490m1950m858m2630m2550m第一级工作筒2310m第三级工作筒第四级工作筒第五级工作筒Y221-115封隔器喇叭口2-3/8加厚油管1490m1950m858m2630m2550m第一级工作筒第一级工作筒2310m2310m第二级工作筒第二级工作筒第三级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第五级工作筒第六级工作筒（内含排液阀）第六级工作筒（内含排液阀）Y221-115封隔器Y221-115封隔器喇叭口喇叭口2-3/8加厚油管2-3/8加厚油管1490m1490m1950m1950m858m858m2630m2630m2550m2550m第一级工作筒第一级工作筒2310m2310m第三级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第五级工作筒Y221-115封隔器Y221-115封隔器喇叭口喇叭口2-3/8加厚油管2-3/8加厚油管1490m1490m1950m1950m858m858m2630m2630m2550m2550m第一级工作筒第一级工作筒2310m2310m第三级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第五级工作筒Y221-115封隔器Y221-115封隔器喇叭口喇叭口2-3/8加厚油管2-3/8加厚油管1490m1490m1950m1950m858m858m2630m2630m2550m2550m第一级工作筒第一级工作筒2310m2310m第二级工作筒第二级工作筒第三级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第五级工作筒第六级工作筒（内含排液阀）第六级工作筒（内含排液阀）Y221-115封隔器Y221-115封隔器喇叭口喇叭口2-3/8加厚油管2-3/8加厚油管1490m1490m1950m1950m858m858m2630m2630m2550m2550m气举采油技术概述气举采油的工作方式连续气举间歇气举常规间歇气举柱塞气举球塞气举气举采油气举采油技术概述国内外气举发展史气举采油技术始于1864年，美国宾夕弗尼亚州油田首次应用压缩空气作为工作介质开展气举采油试验。气举采油技术经过100多年的不断发展，目前已在各大油田得到广泛应用，其中在美国、俄罗斯等国家的应用最为广泛。在美国，气举采油法仅次于有杆泵法占第二位，气举井数约占机采井井数的11.2%，产量占机采井产量的2/5左右，气举井最高产液量达8000t/d，气举管柱的最大下深达3660m。在俄罗斯，气举井占机采井井数的5.5％，产油量占总产量的14％，在机采方式中仅次于电潜泵采油法居第二位。俄罗斯的气举采油主要用于开采高产井，气举井的最高产液量达1430t/d，气举管柱的最大下深为2000—3500m。国外气举发展史气举采油技术概述20世纪80年代，我国首先在辽河、中原油田相继采用了气举采油技术，取得了良好效果；至90年代，先后在新疆的吐哈油田和塔里木轮南油田开展气举技术的研究及应用，随后四川威远气田将气举采油技术应用于排水采气，都取得了明显的增产效果；近年来，随着气举工艺的发展，气举技术在国内油气井投产、油水井措施、增产作业等领域得到越来越广泛的应用，部分技术和产品已经参与了国际竞争并获得成功应用。国内气举发展史气举采油技术概述国内外气举发展史气举采油技术概述1连续气举采油技术2间歇气举采油技术3气举采油配套工艺技术46连续气举的举升原理与自喷井相似，它通过油套环空将高压气连续注入到井筒，并通过油管上的气举阀进入油管，用以降低液柱作用在井底的压力，当油管流动压力低于井底流压时，液体就被举升到井口。连续气举适用于供液能力强、地层渗透率较好的油井。连续气举采油技术连续气举采油原理无气举阀时的气举启动过程气举启动时压缩机压力变化曲线连续气举启动过程卸载凡尔1工作凡尔2高压气卸载凡尔1工作凡尔2地层产气、产液由上图可知，一般气举启动压力比工作压力大很多，对压缩机不利。为了降低启动压力使其和工作压力接近，往往在油管不同深度装上气举阀，达到卸载的作用。如右图所示连续气举采油技术气举阀分类按安装方式按加压元件按压力敏感程度绳索投入式固定式封包充气阀弹簧加压阀充气与弹簧联合加压阀套压控制阀油压控制阀气举阀分类气举阀是一个连通油管和油套环形空间的气举阀，要求它在两端压力平衡时打开，在油套环形空间的压力高于油管内压力一定程度时关闭连续气举采油技术气举设计是根据油井的生产能力和供气压力、供气量等参数，在气体能量利用率高的条件下，使油井配产达到要求。已知参数包括：产量（或注气量）、注气压力、井口压力、油井流入动态等设计内容包括：气举点深度、注气量（或产量）、气举阀个数、位置及孔径等连续气举优化设计连续气举设计方法主要包括定产量设计和定注气量设计。两种设计方法都要给定井口油管压力的值。连续气举采油技术指定产量设计定产量设计示意图油压ptf套压pso注气点平衡点prPwfLD-L已知产量、注气压力、井口油管压力及IPR曲线，求注气点深度及注气量等由指定产量根据IPR曲线计算相应井底流压；以井底为起点，按多相管流向上计算注气点以下的油管压力分布曲线A;由注气压力计算环空气柱压力曲线B，与A的交点即为平衡点；曲线A沿平衡点上移0.5MPa左右（用于克服阀阻力），对应的深度即为注气点深度；假设一组注气量，计算总气液比，从注气点向上利用多相管流计算油管压力分布曲线Di，找到与给定井口压力相等的井口油管压力，其对应的注气量即为所求注气量。AB实质步骤DiC连续气举优化设计连续气举采油技术指定注气量设计已知注气量、注气压力、井口油管压力及IPR曲线，求注气点深度及产量等假设一组产量，计算对应总气液比由地面注气压力计算环空气柱压力曲线B，减0.5MPa做平行线C；以定井口压力为起点，向下计算油管压力分布曲线Di。与C曲线交点为各个注气点；以各注气点为起点，根据油层生产气液比向下计算各产量的压力曲线Ai及流压Pwfi；绘制产量与流压图（油管工作曲线），它与IPR曲线的交点即为协调点，对应产量和流压即为所求值，进而可计算注气点深度。实质步骤油压ptf套压pso注气点2LD-LD3注气点3注气点1D2D1Pwf3Pwf2Pwf1BCA1A2A3连续气举采油技术连续气举优化设计设计中的相关计算环空气柱静压力：按近似直线分布计算油管内压力：应用多相管流模型计算气举井生产时的压力平衡式：avavscscgsccogZTpxgTpxp1)()(LHGHGppoDdfgiDufwhwf压力计算连续气举采油技术连续气举优化设计顶阀深度计算Hgv井中液面在井口附近，在注气过程中途即溢出井口时，可由下式计算顶阀的下入深度井中液面较深，中途末溢出井口时，可由下式计算顶阀的下入深度阀深度计算20maxgpHlgv2022maxcintilslgvddgpHH其它阀深度计算Hgvi101)1(gpHHliigvgvi)1(max1itippp连续气举优化设计设计中的相关计算连续气举采油技术气举采油技术概述1连续气举采油技术2间歇气举采油技术3气举采油配套工艺技术46间歇气举既可用于低产井，也可用于采油指数高、井底压力低，或者采油指数与井底压力都低的井。特点：1、降低液体滑脱损失，减少注气量；2、适应低产井、高含水井气举（产量20m3/d)。间歇气举原理与特点间歇气举主要分为常规间歇、柱塞间歇、球塞间歇等几类，其主要原理为：地面间歇注气，实现油井间歇生产。间歇气举采油技术各种间歇气举采油方式的适应性常规间歇气举柱塞气举球塞气举本井气柱塞气举外加气源柱塞气举●适用于低产井。●采油指数高，井底压力低或二者都低的井。●滑脱损失严重●瞬时需气量大●管柱类似连续气举，简单●举升效率低●适用于高含气井采油和气井排水●管柱内有柱塞作为液段和气段的分界面滑脱损失小●举升效率较高●瞬时需气量大●油井检修比较方便●柱塞的运动便于清蜡●要有高压气源●适用于低产井，特别是进行了连续气举之后的井●对于结蜡严重的井适应能力强。●瞬时气量大，大规模实施时对地面工程建设要求较高油井检修不用动管柱，时间短，工时少，经济性好。●显著降低滑脱损失●Y型双管柱●能明显提高举升效率。●大幅度提高柱塞的运行频率。●斜井，定向井适用较强间歇气举采油技术常规间歇气举工作原理第一级工作筒第二级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第六级工作筒Y221-115封隔器喇叭口2-3/8加厚油管第一级工作筒第一级工作筒第二级工作筒第二级工作筒第三级工作筒第三级工作筒第四级工作筒第四级工作筒第五级工作筒第五级工作筒第六级工作筒第六级工作筒Y221-115封隔器Y221-115封隔器喇叭口喇叭口2-3/8加厚油管2-3/8加厚油管间歇气举是将高压气周期性地注入井中，将地层流入井底的流体周期性地举升到地面的气举方式。间歇气举时，发生在井筒和地面管线的流动是不稳定的、间歇的气液段塞流动。这种流动比连续气举中的气液多相流动更为复杂，地面一般要配套使用间歇气举控制器。间歇气举采油技术柱塞气举是通过在油管柱内上下循环运动的柱塞把地层产液举出地面的人工举升方法。它是通过柱塞在举升气体和被举升液柱之间形成一种固体密封界面，使气体的窜流滑脱和液体回落大大减少，从而有效提高举升效率一个完整的柱塞举升周期由柱塞上行、液段产出、气体放喷及液段再生四个阶段组成。柱塞气举采油原理间歇气举采油技术球塞式气举采油原理a.完井状态b.举升循环开始c.举升状况1—出油管线；2—球接收器；3—球泵头；4—垂直阀；5—水平阀；6—时间控制阀；7—注气管线；8—井口；9—举升管；10—注气管；11—套管；12—气举球；13—收敛座及其密封短节；14—泄气孔；15—集聚腔反向弯管；16—投捞式固定阀。1276345891011121314151612763458910111213141615127634589101112131416151112212763458910111213141516127634589101112131415161276345891011121314161512763458910111213141615127634589101112131416151276345891011121314161511122间歇气举采油技术气举采油技术概述1连续气举采油技术2间歇气举采油技术3气举采油配套工艺技术46气举阀投捞技术气举采油配套工艺技术b)c)d)a)气举阀投放过程示意图气举阀投捞作业工具工况诊断技术实验法实测流压（流温）梯度油、套压连续记录优点：判断准确缺点：费时、费力，耗资大工况诊断主要有实验法和计算法两种。气举采油配套工艺技术通过分析实测流压流温梯度资料，可以