气举采油工艺设计规范.ppt

气举采油工艺设计规范 Designing specifications for the gas lift technology,2010年8月,中国石油天然气集团公司企业标准,Q/SY1274-2010,背 景,中国石油天然气集团公司吐哈气举技术中心是中石油唯一的专业从事气举技术研究和服务的专业化技术创新中心。为中石油国内外油田开发提供气举技术支持。,2007年9月 气举中心成立,背 景,经过近20年的持续技术研究和实践， 吐哈气举技术中心在气举技术的开发、应用、产业化、市场开拓、服务方面已在国内外形成有特色的优势项目。 气举服务领域已从吐哈油田推广应用到塔里木、克拉玛依、青海、玉门、长庆、冀东和中石化西北局、中海油平湖等9 个国内油田和哈萨克斯坦、苏丹2 个国外服务市场。,背 景,在国外哈萨克斯坦让那若尔油田已建成压缩机站4座，安装干气压缩机组8台，湿气压缩机5台，气举规模达到363口，气举工艺成功率达100%，成为全世界陆上单个油藏规模最大的气举整装油田，年产油量240万吨左右，保证了该油田的高效、快速开发。 同时在哈萨克斯坦肯基亚克、PKKR、希望、苏丹、阿尔及利亚438B区块、伊朗等国外油气田开展气举业务，使所服务的油气区块将获得巨大的经济效益，气举技术服务取得显著的效益，科技创效处于国内同行业领先。,背 景,2009年9月至今，在冀东南堡1-3人工岛油田已建成压缩机站1座，安装压缩机组3台，气举规模达到32口，气举工艺成功率100%，最高产油1000t/d，现单井平均产油量约30t/d，建产能28万吨/年。保证了油田的快速建产、高效开发，开创了中石油滩海大斜度井气举采油成功先例。,背 景,邻井气气举采油技术应用 （1） 2007年在苏丹六区完成了两口井的邻井气气举采油先导性试验，单井产量增产9.1和7.4倍，得到甲方充分肯定，吐哈气举成功打入非洲市场。 （2） 在让那若尔油田邻井气气举采油应用42井次，平均单井增产21.25t/d，累计节约气举地面投资1700万元。,背 景,气举采油配套技术中，气举采油工艺设计是实施连续气举采油人工举升方式的关键技术，为气举举升方式的顺利实施发挥了重要作用。 吐哈油田气举采油工艺设计技术先进成熟，已广泛推广应用于油田生产实际，为了将这项技术被油田现场人员广泛引用采纳，有效指导气举采油方式的现场实施，提高设计水平，同时达到制定气举采油设计通用技术规范的目的，于2009年特向中国石油天然气集团公司提出气举采油工艺设计规范企业标准制定计划，由吐哈油田公司工程技术研究院气举技术中心负责起草制定，大庆油田公司、长庆油田公司参加起草。,目 次 前 言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 气举采油方式确定 5 单井连续气举采油工艺设计 6 施工要求 7 气举井投产要求 8 井控要求 9 健康、安全和环保要求 10 设计文件格式 附录 A（资料性附录）常规连续气举气举阀分布及工作参数设计方法 附录 B（资料性附录）气举完井管柱结构设计图 附录 C（规范性附录）气举采油工艺设计书格式及内容,气举采油设计规范,本标准由中国石油天然气集团公司勘探与生产专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司吐哈油田公司、大庆油田公司、长庆油田公司。 本标准主要起草人：雷 宇 王强 李勇 牛瑞云 袁灼平 冯仁东 徐兆明 畅孝科,前 言,气举采油设计规范,本标准规定了单井连续气举采油举升工艺设计的要求。 本标准适用于常规连续气举、邻井气连续气举、本井气连续气举和喷射连续气举采油。 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 SY/T6644-2006 使用注入压力操作阀的连续气举井设计推荐作法 SY/T 5810-2003 连续气举采油井设计及施工作业 Q/SY1142-2008 井下作业设计规范,1 范围,2 规范性引用文件,气举采油设计规范,气举采油设计规范,3 术语和定义,3.1 气举 gas lift 向井内注入高压气体，经环形空间或油管进入举升管，从而降低井底流压，将地层流入井底的流体举升到地面的一种人工举升方法。 3.2 连续气举采油 continuous flow gas -lift production 将注入气通过气举阀连续不断注入油套环空或油管的气举方式。 3.3 邻井气连续气举采油 continuous flow gas lift by the gas from neighboring well 在油井附近有高压气井的区块，采用高压气井气源替代增压压缩机提供的工艺气，进行连续气举生产的一种采油方式。 3.4 本井气连续气举采油 continuous flow gas lift by the gas from well-self 油井同时具备独立的油气两套或两套以上层系，利用油井本身的高压气层进行气举开采油层，高压气层的气体通过气举阀控制被注入油管内，进行气举的一种方式。 3.5 喷射连续气举采油 jet pump and gas lift combined 是用气体喷射泵替代常规连续气举采油的气举工作阀进行注气生产，以高压气体作为动力介质，以气体喷射泵作为能量转换装置，将井液举升到地面的气举采油方式。常利用气举阀卸载，一个喷射泵（或多级喷射泵）工作。,气举采油设计规范,3 术语和定义,3.6 注入压力操作阀 injection pressure operated valve 通常也称套压阀，其进气口与油套环空相通，由注入气压力（套管 压力）作用在阀波纹管有效面积上使其开关的气举阀。 3.7 生产压力操作阀 producing pressure operated valve 通常也称油压阀，其进气口与油管相通，由生产压力（油管压力）作用 在阀波纹管有效面积上使其开关的气举阀。 3.8 降低注气压力设计法 the decreasing injection gas pressure design method 是适用于注入压力操作阀的气举设计方法。通过逐级降低气举阀处的注 气压力值，以保证通过下一个工作气举阀注气以后关闭上部各卸载阀，达到 卸载生产的目的。 3.9 可变流压梯度法 the variable flowing pressure gradient method 是适用于生产压力操作阀的气举设计方法。随着深度的增加改变流压 梯度，注气压力值保持不变，阀处的流动油压的变化决定着气举阀的打开 （或关闭）。,气举采油设计规范,3 术语和定义,3.10 注入气液比 injection gas-liquid ratio 气举井每产出单位体积的液体，所需消耗的高压注入气在标准状态下的体积数。 3.11 生产气液比 producing gas-liquid ratio 气举井每产出单位体积的液体，所伴随产出气体在标准状态下的体积数。 3.12 启动压力 kick-off pressure 气举井开井投产时，注入高压气进入井筒，转入稳定生产前井口达到的最大注气压力。 3.13 工作压力 operating pressure 高压气体注入气举井，待油气从井口连续喷出趋于稳定后，转入正常生产时的井口注气压力。 3.14 油管效应 tubing effect 井下作用在阀座孔眼面积上的油管压力，对气举阀的打开起辅助作用。,气举采油设计规范,4 气举采油方式确定,4.2 选择方法 4.2.1 常规连续气举采油 满足以下适用条件选用常规连续气举采油方式。 a) 有充足的气源（主要为天然气，也可为N2和CO2，严禁使用空气）； b) 油井分布相对集中，便于地面建设； c）地层能量充足，能保持地层压力长期维持在较高的水平。 4.2.2 邻井气连续气举采油 满足以下适用条件选用邻井气连续气举采油方式。 a) 采油区块有高压气井； b）气井井口输出压力满足油井气举生产压力需要； c) 气井产气量可保证气举生产需气量要求，气井产能可满足油井长期生产要求。 4.2.3 本井气连续气举采油 满足以下适用条件选用本井气连续气举采油方式。 a）油气不同层，并有有效的隔层； b）气层具备足够压力，满足连续气举举升压力条件； c）气层产气量达到连续气举举升要求。 4.2.4 喷射连续气举采油 适用于替代含水上升后、举升效率低的常规连续气举井。,气举采油设计规范,5 单井连续气举采油工艺设计,5.1 设计原则 5.1.1 单井设计应满足开发方案、气举采油工程方案和单井地质设计要求。 5.1.2 提高单井气举举升效率，在设计产量满足配产要求的情况下，设计注入 气液比力求最小。 5.1.3 充分的利用增压设备具备的工作能力或高压气资源的能量。 5.2 设计基础数据 5.2.1 油藏数据：油藏埋深、地层压力、饱和压力、油藏温度及地温梯度、产出油气水密度、地层原油粘度、气液比、含水率、油井实际测试工作点（产量及对应流压）、油井实际的流入动态特性等。 5.2.2 完井数据：井深、井斜、套管组合、油套管尺寸和钢级、完井方式。 5.2.3 地面参数：供气压力、注入气组份、出油输送进站压力、注气管线和输油管线的尺寸及长度、地面分布状况等。 5.2.4 本井气连续气举采油设计除了以上设计基础参数外，还需对气层的产量和压力变化规律进行有效的预测，将预测到的气层压力、产量等条件作为气举阀分布的设计基础。,气举采油设计规范,5.3 油井动态曲线建立,通过流入动态IPR曲线和一组与实测数据对比拟合后的流出动态曲线的交点，得出在不同气液比的情况下的井底流压、产量， 根据注入气液比Rgli和产量Qi求出相对应的注气量Qgi ，绘出注气量与产量的曲线图，即气举井特性曲线。确定最合理的注气量与对应的产量。此过程可由计算机模拟计算。,气举采油设计规范,5.4 气举管柱类型和气举阀的确定 5.4.1 管柱类型选择 根据油藏的供液能力和油井工艺要求，选择开式、半闭式和闭式管柱类型。,开式管柱 半闭式管柱 闭式管柱,气举采油设计规范,5.4.2 气举阀类型 气举采油的核心工具是气举阀，气举阀按照操作压力的不同分为注入压力操作阀和生产压力操作阀两种类型。,生产压力操作阀,注入压力操作阀,气举采油设计规范,5.5 气举阀分布及工作参数设计 5.5.1 常规连续气举采油设计方法 a) 设计方法分为：适用于注入压力操作阀的降低注气压力设计法和适合于生产压力操作阀的可变流压梯度法。 b) 可选择设计软件或者人工设计方法，以进行气举阀分布、阀孔尺寸、调试打开压力等工作参数的设计计算。 c) 降低注气压力设计法符合SY/T 5810-2003连续气举采油井设计及施工作业相关规定，可变流压梯度法详见附录A，附录A是属于油套环空注气，油管出油的气举方式，介绍了两种不同类型气举阀的工艺设计方法。,气举采油设计规范,5.5.2 其它连续气举采油设计方法 a) 邻井气连续气举采油、本井气连续气举采油和喷射连续气举采油的气举阀工作参数设计方法同5.5.1。 b) 邻井气气举采油设计需对气源井的资料进行分析和生产动态预测，以确保向气举井提供稳定的供气压力和注气量。 c）本井气气举采油设计需对气层的产量和压力变化规律进行有效的预测，以确保向本井气气举井提供足够的气量和压力，并根据气层的变化规律设计出更换阀孔尺寸的合理时机。 d) 喷射气举采油设计是用可投捞式气体喷射泵代替工作气举阀。 5.5.3 设计工作参数要求 a) 设计出的各级气举阀深度可在5m内调整。 b) 气举阀阀孔尺寸系列：2.4 mm、2.8 mm、3.2 mm、3.6 mm、4.0 mm、4.8 mm、6.4 mm、8.0mm。 c) 各级气举阀调试架打开压力允许的误差范围为0.03MPa。 d) 封隔器距离最后一级气举阀的深度大于50m。,气举采油设计规范,5.6 完井管柱结构设计 5.6.1 管柱结构设计简单、可靠，应满足气举井完井施工、气举阀更换、油井测试、油井清蜡及修井作业的要求。,连续（邻井气）气举典型完井管柱 喷射气举采油典型完井管柱,气举采油设计规范,本井气连续气举采油典型完井管柱图,气举采油设计规范,5.6.2 选择配套的气举工作筒、气举阀、封隔器和钢丝滑套等气举完井工具，确定工具的型号和规格，且工作参数满足工艺要求。 5.6.3 气举工作筒的选择根据压力等级确定： 普通的气举采油管柱推荐选用可耐压35MPa的常规偏心工作筒； 压裂气举生产一趟管柱，可根据压裂施工压力选择相应的耐高压工作筒； 腐蚀流体环境下的工作筒，选用可耐腐蚀性的整体锻造式工作筒或螺纹联结式偏心工作筒。,气举采油设计规范,6.1 通井 6.1.1下入套管刮削器刮削套管至人工井底，在封隔器坐封段处上下20m反复刮削三次以上，确保套管内壁干净，无毛刺。 6.1.2下通井规通井至人工井底，并核实深度。 6.1.3通井时应平稳操作，管柱下放速度控制为小于或等于20m/min，下到距离设计位置100m时，下放速度小于或等于10m/min。 6.2 洗井 6.2.1 应采用正循环洗井方式，直至进出口介质达到一致。 6.2.2采用注气压力操作阀的油井不允许进行反循环洗井作业，防止刺坏气举阀。如油井确需进行反循环洗井作业，应将管柱上气举阀更换为盲阀，打开滑套进行洗井作业，作业完成后关闭滑套，将盲阀更换为调试好的气举阀，以避免洗井作业对气举阀和工作筒造成冲蚀伤害。,6 施工要求,气举采油设计规范,6. 3 起下管柱 6.3.1 按工艺设计要求组配好气举管柱，长度误差小于1。 6.3.2测量要下井的每根油管及完井工具长度，测量误差小于1，并作好记录。 6.3.3完井工具丝扣与油管连接时，丝扣处应涂抹密封脂或缠聚四氟乙烯密封胶带，并上紧扣，确保丝扣在生产作业要求的压力条件下不渗漏。 6.3.4接管柱时，偏心工作筒的箭头方向（即母扣端）应向上，并取下其上的保护胶带（偏心筒内装有气举阀）。 6.3.5下管柱时，要保证油管及井下工具的卫生清洁，严防各种脏物或砂土粘附油管造成阀孔堵塞。 6.3.6 严格控制起、下油管速度，油管下放速度不应超过20m/min，当下油管至接近设计井深的最后2根，以及起完井工具和最后2根油管时，速度控制为小于或等于5.0m/min。 6.3.7下封隔器时，要考虑到管柱的伸长，需校准封隔器下入位置，封隔器位置可在1m内调整。 6.3.8 封隔器使用前应在室内进行密封试验，检验合格后方可下井坐封，且封隔器的坐封位置应避开套管接箍位置。 6.3.9 其余完井工具的位置可在5m内调整，尽量少用油管短节。,气举采油设计规范,6. 4 井口及地面系统 6.4.1 按要求安装井口，连接好注气管线，出油管线及油/套压表、回压表，保证各连接部位无渗漏，仪表完好。 6.4.2 从油井井口到油气集输、气体处理、注气整个气举生产过程都采用密闭集输流程工艺，以确保气举生产过程安全。天然气放空系统安全可靠。 6.4.3 若采用放喷投产方式，应安装放喷管线、井口分离器、井口点火系统，并按照当地长年季风风向，放喷系统安装于下风口，出口距井口30m以上，地面出液管线必须是钢质硬管线，管线应平直，转弯夹角应大于120，每隔10-15m用地锚固定。出液管线各处无剧烈节流且固定必须牢靠。 6.4.4 若工艺气采用净化处理天然气，要求经压缩机增压后的高压天然气露点温度应低于沿管线各地段的最低温度；若工艺气采用伴生气，地面管汇需考虑排积液措施，管线和配气间需要配套防冻堵工艺；若工艺气含腐蚀介质，应考虑整个气举系统的防腐、防毒措施。 6.4.5 本井气连续气举井井口装置压力等级应满足气层开采的要求，并且要配置安全装置，如地面(井口)安全阀等。,气举采油设计规范,7.1 气举投产前，要求对全注气流程吹扫，确保注气管线内清洁，无异物。 7.2 缓慢控制举升气体进入油井，初期注气速度为每小时套压均匀上升2MPa，直至井口套压上升至3MPa后，提高注气速度至每小时套压均匀上升4MPa，直至从第一级气举阀开始注气。 7.3 一级阀注气后，调整地面供气量至设计注气量的1/22/3，避免出现过高的回压，减少对出油系统的压力冲击（放喷投产可不考虑这一限制条件）。 7.4 维持供气量为设计注气量2/3的条件下持续工作1218h后，调整地面供气量至设计注气量，油井进入稳定生产阶段。 7.5 由于本井气气举投产无法通过油井自身能量进行卸载，需利用外加气源来完成，通常选用制氮车或液氮泵车进行投产卸载，用制氮车向油套环空注气，严格控制升压速度，直到气举阀开始注气。待油管出油或地层气并确认该井诱喷成功后，停止制氮车。,7 气举井投产要求,气举采油设计规范,8.1 根据地质设计参数选择压井液性能、类型及密度，提出防喷器组合的压力等级。 8.2 各种流程及施工管线全部使用硬管线，尽量减少异径弯头，并按技术规程固定好，试压检验合格后方能施工。 8.3 井控设备在井口安装后，现场必须试压，明确提出试压压力值及试压要求。 8.4 检查井口阀门，地面管线试压，做到不刺不漏，灵活好用。 8.5 对压井液、消防器材及安全检查点进行全面验收。 8.6 作业过程中，长时间空井筒或停工，应装好采油树。 8.7 在高压、高含硫化氢、高危地区作业施工前，应制定相应的井控应急预案和防污染措施，并组织实施。,8 井控要求,气举采油设计规范,9.1 每项工序应严格按照设计施工，遇特殊情况及时请示现场指挥人员。 9.2 各项工序应严格按照QHSE作业程序进行施工，严禁盲目施工。 9.3 各种井下工具在下井前彻底检查，经检验合格后方可下井。 9.4 施工现场须准备必要的消防器材，做好防喷、防火、防爆炸、防工伤、防触电工作。 9.5 井口返出的液体应妥善处理，避免造成环境污染。,9 健康、安全和环保要求,格式符合Q/SY1142-2008井下作业设计规范相关规定，见附录C。,10 设计文件格式,气举采油设计规范,附录A,常规连续气举采油人工设计方法,A1 设计内容 设计内容主要包括以下几方面： a各级气举阀下入深度。 b各级气举阀阀孔尺寸。 c各级气举阀调试架打开压力和关闭压力。 A2 降低注气压力设计法 降低注气压力设计法用于采用注入压力操作阀的分布设计。,气举采油设计规范,附录A,A2 降低注气压力设计法,1）建立基本图,气举采油设计规范,附录A,2) 气举阀的分布设计计算,A2 降低注气压力设计法,气举采油设计规范,附录A,A2 降低注气压力设计法,3）气举阀阀孔尺寸的选择,作Pwh点到各注气点的流压梯度线，计算出各级阀深度处的气液比； 计算各级阀通过气量Qgi，并进行温度修正；,Qgi=Cgti* Qc(Rgl- Rgl),Cgti 温度和气体密度的修正系数； Qc产液量； Rgl生产气液比； Rgl溶解气液比。,根据气量和上、下游压差，从气体流量图版中选择与过气量相应的阀孔直径 。,气举采油设计规范,附录A,A2 降低注气压力设计法,4）阀的井下打开压力计算,确定第一级阀的打开压力po1:,po1= pc1+ pt1 T.E.F,确定第二级阀的打开压力po2:,po2= pc2+ pt2 T.E.F,依此方法可确定第三级阀及以下各级阀的井下打开压力。,Pt2- 第二级阀处最小油管流压； Pc2-第二级阀处套压； Ptmax2-第二级阀处最大油管流压。,pc2= pc1-（ptmax2-pt2）T.E.F,Pc1-第一级阀处套压； Pt1- 第一级阀处最小油管流压； T.E.F-油管效应系数。,气举采油设计规范,附录A,A2 降低注气压力设计法,5）阀的台架调试打开压力计算,proi= poi / Cti,=( pci+ pti T.E.F)/ Cti,由于充气波纹管气举阀的打开压力受温度影响，阀所在处的温度随深度不同而不同。因此在台架上调试阀的打开压力时，需将阀在井下的打开压力转换成在标准温度下（15.6 ）的打开压力。,Proi -第 i 级阀在标准温度下的打开压力； Poi -第 i 级阀在井下的打开压力； Cti -第 i 级阀温度下的修正系数。,气举采油设计规范,附录A,A3 可变流压梯度设计法,1）建立基本图（与降低注气压力设计法完全相同）,2）气举阀的分布设计,气举采油设计规范,附录A,A3 可变流压梯度设计法,3）气举阀阀孔尺寸的选择,作Pwh点到各阀处的设计油压Pti之间的压力梯度线，计算出各级阀深度处的气液比； 计算各级阀通过气量Qgi，并进行温度修正；,Qgi =Cgti * Qc(Rgl- Rgl),选择阀孔尺寸，计算方法同降低注气设计法。上游压力取阀深度处的套压，下游压力取阀深度处的设计油压，根据气量和上、下游压差，从气体流量图版中选择与过气量相应的阀孔直径。,气举采油设计规范,附录A,A3 可变流压梯度设计法,4）波纹管气举阀在井下的关闭压力pb：,pb=pt (1-Ap/Ab)+pcX Ap/Ab,5）阀的台架调试打开压力ptro：,气举采油设计规范,附录C,（规范性附录） 气举采油工艺设计书格式及内容,C.1 封面,x x x油田 x x x井 气举采油工艺设计 设计单位： 设 计 人： 中 国 石 油 X X X X 年 月 日,气举采油设计规范,附录C,（规范性附录） 气举采油工艺设计书格式及内容,C.2 审批页,审核意见： 签 字：_ _年_月_日 审批意见: 签 字：_ _年_月_日,气举采油设计规范,附录C,（规范性附录） 气举采油工艺设计书格式及内容,C.3 目录,目 录 一、施工目的及要求 二、设计依据 三、产能预测 四、气举管柱类型和气举阀确定 五、举升工艺参数设计 六、完井管柱设计及说明 七、气举完井施工要求 八、气举投产要求 九、井控要求 十、健康、安全与环保要求,气举采油设计规范,附录C,（规范性附录） 气举采油工艺设计书格式及内容,一、施工目的及要求 二、设计依据 三、产能预测 四、气举管柱类型和气举阀确定 五、举升工艺参数设计 1、气举井设计结果 2、各级气举阀工作参数 六、完井管柱设计及说明 1、气举采油方式 2、气举井口说明 3、气举管柱及配套工具规格及型号 4、配套工具工艺参数 5、气举完井管柱结构示意图 七、气举完井施工要求 八、气举投产要求 九、井控要求 十，健康、安全与环保要求,C.4 正文,汇报结束 谢谢大家！,