自喷井采油资料课件

第二章第二章 自喷采油自喷采油第二章 自喷采油1 采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面上所采用的方法。上所采用的方法。自喷采油法：自喷采油法：完全利用油层自身的能量使完全利用油层自身的能量使 油气举升地面的方法油气举升地面的方法 人工举升人工举升(机械采油）：机械采油）：人为给井底的油流人为给井底的油流补充能量，将油采到地面的方法补充能量，将油采到地面的方法 第一节第一节 自喷采油自喷采油 采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面上所采用2自喷自喷人工人工举升举升有杆泵有杆泵采油方法采油方法常规（抽油机）常规（抽油机）地面驱动螺杆泵地面驱动螺杆泵无杆泵无杆泵电泵电泵离心泵离心泵电动潜油电动潜油螺杆泵螺杆泵水力泵水力泵水力活塞泵水力活塞泵 水力射流泵水力射流泵 水力涡轮泵水力涡轮泵 液动螺杆泵液动螺杆泵气举气举连续气举连续气举 间歇气举间歇气举自喷人工举升有杆泵采油方法常规（抽油机）地面驱动螺杆泵无杆泵3自喷井采油资料课件4一、自喷井井口装置的结构组成一、自喷井井口装置的结构组成一、自喷井井口装置的结构组成5自喷井采油资料课件6自喷井采油资料课件7（一）套管头（一）套管头作用：作用：连接下井各层套管，密连接下井各层套管，密封各层套管间的环形空间，为封各层套管间的环形空间，为安装防喷器、油管头和采油树安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连接，等上部井口装置提供过渡连接，并通过套管头本体上的两个侧并通过套管头本体上的两个侧口可以进行补挤水泥、监控井口可以进行补挤水泥、监控井液和平衡液等作业。液和平衡液等作业。组成：有本体、套管组成：有本体、套管悬挂器和密封组件组成，悬挂器和密封组件组成，按其悬挂的套管层数分为：按其悬挂的套管层数分为：单级套管头、双级套管头单级套管头、双级套管头和三级套管头。和三级套管头。（一）套管头8（二）油管头（二）油管头 油管头安装于采油树和套管头之间，其上法兰平面为计算油管头安装于采油树和套管头之间，其上法兰平面为计算油管补距和井深数据的基准面。油管补距和井深数据的基准面。油管头的作用油管头的作用 悬挂井内油管柱；密封油管与油层套管间的环形空间悬挂井内油管柱；密封油管与油层套管间的环形空间；通；通过油管头四通体上的两个侧口过油管头四通体上的两个侧口(接套管闸门接套管闸门)完成注平衡液及洗完成注平衡液及洗井等作业。井等作业。顶丝的作用是卡住油管柱防止井中压力将油管顶出顶丝的作用是卡住油管柱防止井中压力将油管顶出（二）油管头 9（三）采油树（三）采油树 采油树是指油管头以上的部分采油树是指油管头以上的部分 采油树的作用：是控制和调节油井生产，引导从井中喷出采油树的作用：是控制和调节油井生产，引导从井中喷出的油气进入出油管线，实现下井工具仪器的起下等。的油气进入出油管线，实现下井工具仪器的起下等。采油树的主要组成部件及附件的作用如下：1总闸门 用于控制油、气流入采油树的通道，2油管四通（或三通）它既是连接部件也是油气流出和下井仪器的通道。（三）采油树103生产闸门 其作用是控制油气流向其作用是控制油气流向出油管线。出油管线。4.清蜡闸门 清蜡或试井时把它打开，清蜡或试井后把它关闭。5采油树附件 1）井口节流器 又称油嘴套，油嘴的作用，油嘴的作用，是控制和调节油井的产量。是控制和调节油井的产量。油嘴油嘴的大小与井底回压、生产压差以的大小与井底回压、生产压差以及产量之间的关系，称为自喷采及产量之间的关系，称为自喷采油井的工作制度油井的工作制度。3生产闸门11 图2-7 油嘴结构示意图1螺帽式油嘴；2卡扣式油嘴；3可调式油嘴；4手轮；5盘根盒；6压帽；7壳体；8带孔闸板；9管路四通 图2-7 油嘴结构示意图12二、自喷井井场流程二、自喷井井场流程 油气在井口所通过的管路和设备，称为自喷井的井场流油气在井口所通过的管路和设备，称为自喷井的井场流程。程。一般自喷井的井场流程有以下作用：一般自喷井的井场流程有以下作用：（1）控制和调节油井的产量；）控制和调节油井的产量；（2）录取油井的动态资料，如记录油、套压，计量油、气）录取油井的动态资料，如记录油、套压，计量油、气产量，井口取样等；产量，井口取样等；（3）对油井产物和井口设备进行加热保温。）对油井产物和井口设备进行加热保温。由于井场流程是矿场油、气集输流程的一个组成部分，因此井场流程随油、气汇集形式的不同，加热保温的方式和油气计量的先后顺序不相同，井场流程也不相同，一般分为以下几种。二、自喷井井场流程13图 2-9 站上计量、供热流程1采油树；2热载体控制阀门3供热载体管线；4进站管线（一）站上计量、供热流程（一）站上计量、供热流程 这种流程只是在井口装置这种流程只是在井口装置上增加一个控制闸门，由站上上增加一个控制闸门，由站上供给井上的热载体通过热载体供给井上的热载体通过热载体控制闸门后和油井产物混合进控制闸门后和油井产物混合进入计量站或集油站。入计量站或集油站。上述流程之外双管蒸汽保温和三管热油或热水伴热的流程也属于此种类型，只是从站上送到井口的蒸汽或热油、热水，不在井口和油井产物混合。图 2-9 站上计量、供热流程（一）站上计量、供热流程 14三、自喷井的分层采油（一）分层开采的目的意义分层开采的目的意义 为什么要进行分层采油 当采用合注合采，或分注合采的方法开发多油层非均质油田时，由于油层渗透率在纵、横方向上的非均匀性而产生层间差异、平面差异、层内差异，致使注入水的水线在纵、横方向上不能均匀推进，中低渗透层的生产能力得不到充分发挥，为了在开发好高渗透层的同时，充分发挥中、低渗透层的生产能力，使油井稳产高产，提高采收率，所以采取分层采油。三、自喷井的分层采油15 1层间差异 1层间差异162平面差异2平面差异17 3层内差异 3层内差异18分层开采井下设备分层开采井下设备封隔器：封隔器：封隔油套环空，将封隔油套环空，将油层分成互不干扰的独立系油层分成互不干扰的独立系统。统。配产器：配产器：内装油嘴，对其油内装油嘴，对其油层控制合适的生产压差，实层控制合适的生产压差，实现各层段定量产油。现各层段定量产油。625-3型活动式配产器分层开采井下设备封隔器：封隔油套环空，将油层分成互不干扰的独19（二）分层开采的方法（二）分层开采的方法自喷分层开采可分为单管封隔器分采，双管分采和油套分采三种方式。、单管封隔器分采：是指在油井中下入多级封隔器将油层分隔开，在油管柱上与油层对应的部位安装配产器，配产器内装油嘴控制开采。（二）分层开采的方法20自喷井采油资料课件21、双管分采是 在套管内下入两根油管柱，分别开采上下两组油层。这种分采方法适用于上下油层地层压差大或高含水油层的油井分采。该方法的优点是可避免油层的层间干扰，其缺点是施工较为复杂。、双管分采是22、油套分采（）油套管简易分采（）油套管互换分采（）上下油层轮换分采。、油套分采23一、自喷井的四种流动过程一、自喷井的四种流动过程 自喷井从油层流到地面转油站可以分为四个基自喷井从油层流到地面转油站可以分为四个基本流动过程本流动过程地层渗流、井筒多相管流、嘴流、地层渗流、井筒多相管流、嘴流、地面管线流地面管线流(水平管流)渗流渗流：从油层流入井底。流体是在多孔介质中渗流从油层流入井底。流体是在多孔介质中渗流，故称之。垂直管流垂直管流：从井底到井口从井底到井口，流体在油管中上升，一般在油管某断面处压力已低于饱和压力，故属于油、气或油、气、水多相流嘴流嘴流：流体通过油嘴流体通过油嘴。流速较高。水平管流水平管流：流体进入出油管线后，沿地面管线流动，属多相水平管流。四个流动过程之间既相互联系又相互制约，同处四个流动过程之间既相互联系又相互制约，同处于一个动力系统中于一个动力系统中第二节第二节 自喷井自喷井 流动过程及能量分析流动过程及能量分析一、自喷井的四种流动过程第二节 自喷井 流动过程及能量分析24油压套压流压油压套压流压25 （二）四种流动过程存在的能量供给与消耗二）四种流动过程存在的能量供给与消耗 四种流动过程的压力损失情况如下。1地层渗流：能量来源于原始地层压力和气体的膨胀，压力损失是地层渗流：能量来源于原始地层压力和气体的膨胀，压力损失是由油、气、水三相流体在地层渗流过程中渗流阻力所产生的压力由油、气、水三相流体在地层渗流过程中渗流阻力所产生的压力损失。损失。2油井垂直管流：压力损失油井垂直管流：压力损失(含重力损失、摩擦损失和气流速度变化含重力损失、摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失引起的动能损失)占总压力损失的占总压力损失的3080。能量来源于井底。能量来源于井底流压和气体的膨胀能。流压和气体的膨胀能。3嘴流：油气通过油嘴节流后的压力损失一般占总压力损失的嘴流：油气通过油嘴节流后的压力损失一般占总压力损失的530。4出油管线流动：压力损失主要是摩擦损失和气流速度变化引起的出油管线流动：压力损失主要是摩擦损失和气流速度变化引起的动能损失，一般占总压力损失的动能损失，一般占总压力损失的510，能量来源于井口油，能量来源于井口油压和气体的膨胀能压和气体的膨胀能。（二）四种流动过程存在的能量供给与消耗26 流体从地层流到地面分离器的总压力损失等于各个流动流体从地层流到地面分离器的总压力损失等于各个流动过程所产生的压力损失之和。过程所产生的压力损失之和。即即 p=p地层地层+p井筒井筒+p油嘴油嘴+p地面管线地面管线 为了保持自喷井高产稳产，取得最佳经济效益，有必要掌为了保持自喷井高产稳产，取得最佳经济效益，有必要掌握各个流动过程的流动规律，从而合理地控制和调节工作方握各个流动过程的流动规律，从而合理地控制和调节工作方式。式。流体从地层流到地面分离器的总压力损失等于各个27（一）单相流体的流入动态（一）单相流体的流入动态单相流：单相流：当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内流动着的是单相液体。其流规律与普通水力学中单相液体流动着的是单相液体。其流规律与普通水力学中单相液体的流动规律完全相同。的流动规律完全相同。气液两相流：气液两相流：井底压力低于饱和压力时，油管内部都是气井底压力低于饱和压力时，油管内部都是气-液两相流动；液两相流动；井底压力高于饱和压力而井口压力低于饱和压力时，油流井底压力高于饱和压力而井口压力低于饱和压力时，油流上升过程中其压力低于饱和压力后，油中溶解的天然气开上升过程中其压力低于饱和压力后，油中溶解的天然气开始从油中分离出来，油管中便由单相液流变为气始从油中分离出来，油管中便由单相液流变为气-液两相流液两相流动。动。（一）单相流体的流入动态28三、井筒内气液两相流动三、井筒内气液两相流动 在许多情况下，油井生产系统的总压降大部分是在许多情况下，油井生产系统的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失的。为了掌握油井生产规律及合理地控制和调节油的。为了掌握油井生产规律及合理地控制和调节油井工作方式，必须熟悉气一液混合物在油管中的流井工作方式，必须熟悉气一液混合物在油管中的流动规律。动规律。由于流体的非均匀性，在气液两相管流中，气液由于流体的非均匀性，在气液两相管流中，气液各相的分布状况可能是多种多样，存在着各种不同各相的分布状况可能是多种多样，存在着各种不同的流型，而气液界面又很复杂和多变。描述两相管的流型，而气液界面又很复杂和多变。描述两相管流的数学模型要比单相管流复杂得多。两相管流的流的数学模型要比单相管流复杂得多。两相管流的处理方法与单相流有共同之处，但也有其特点处理方法与单相流有共同之处，但也有其特点 三、井筒内气液两相流动29由上式可看出：(1)单相垂直管流能量来源为井底流动压力，能量消耗在克服液柱的重力和摩擦阻力两个方面。(2)当井底有足够高的流压时，单相原油才能喷出井口，因此，其自喷的充分条件为井底流动压力必须大于井内液柱压力与摩擦阻力之和。（3）井筒气液两相流动与单相流动对比各个断面的体积流量和流速相同。在气液两相管流中，而混合物密度则不断减小。气液两相垂直管流的压力损失除重力和摩擦阻力外，还有由于气流速度增加所引起的动能变化造成的损失。另外，在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气一液体积比、流速及混合物流动结构而变化。（一）井筒两相流特（一）井筒两相流特1井筒单相流能量的来源和消耗 由上式可看出：（一）井筒两相流特30套压油压流压2 气液混合物在垂直管中的流动结构气液混合物在垂直管中的流动结构流动型态的变化流动型态的变化套压油压流压2 气液混合物在垂直管中的流动结构流动型态31纯液流：井筒压力大于饱和压力，天然气溶解在原油中。泡流：井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中，气泡直径相对于油管直径要小很多。这种结构的混合物的流动称为泡流。滑脱现象：混合物向上流动时，由于油、气密度的差异,气泡上升速度大于液体流速，气泡将从油中超越而过，这种气体超越液体上升的现象称为滑脱。纯液流：井筒压力大于饱和压力，天然气溶解在原油中。32泡流的特点：气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力的影响不大；滑脱现象比较严重。段塞流：当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段油一段气的结构。段塞流的特点：气体呈分散相，液体呈连续相，炮弹状的大气泡托着油柱向上流动，象一个破漏的活塞向上推油。油、气间的相对运动要比泡流小，滑脱也小。泡流的特点：气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密33环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。环流特点：气液两相都是连续的，气体举油作用主要是靠摩擦携带。雾流：在油气混合物继续上升过程中，压力下降使气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。雾流的特点：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。环流：随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体积继续增34 油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。泡流、段塞流、环流和雾流。实际上，在同一口井内，不会出现完整的流型变实际上，在同一口井内，不会出现完整的流型变化。环流和雾流只是出现在混合物流速和气液比很高化。环流和雾流只是出现在混合物流速和气液比很高的情况下。的情况下。一般自喷井内，段塞流是主要的。一般自喷井内，段塞流是主要的。油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、35一、自喷井工作制度的确定一、自喷井工作制度的确定 1自喷井的管理 管理的基本内容包括：管好采油压差；取全取准生产资料；维持油井管理的基本内容包括：管好采油压差；取全取准生产资料；维持油井的正常生产的正常生产。三者是互相联系，缺一都不能使油井稳定自喷高产。油井的生产资料是油井分析、管理的依据，也是判断静态资料可靠油井的生产资料是油井分析、管理的依据，也是判断静态资料可靠性的依据，因此，必须取全取准所要求的资料。性的依据，因此，必须取全取准所要求的资料。在生产过程中，既便在合理的采油压差条件下生产，如果地面设备管理不当，或井中出现结蜡、砂堵、出水等情况，也将影响油井的正常生产，因此，都必须采取相应的处理措施。第三节第三节 自喷井的生产管理与分析自喷井的生产管理与分析 一、自喷井工作制度的确定第三节 自喷井的生产管理与分析 362油井合理工作制度的确定油井合理工作制度的确定 合理工作制度是指在目前油层压力下，油井以多大的流压合理工作制度是指在目前油层压力下，油井以多大的流压和产量进行工作。和产量进行工作。油井的合理采油压差油井的合理采油压差(生产压差生产压差)就是油井就是油井的合理工作制度，采油压差是通过变换油嘴大小来控制的，的合理工作制度，采油压差是通过变换油嘴大小来控制的，因此，确定合理的工作制度就是选择合理的油嘴直径。因此，确定合理的工作制度就是选择合理的油嘴直径。在油在油田勘探开发初期或不注水开发的油井，通过系统试井确定工田勘探开发初期或不注水开发的油井，通过系统试井确定工作制度。其作法是：连续换作制度。其作法是：连续换45个大小相邻的油嘴，每换一个大小相邻的油嘴，每换一次油嘴待生产稳定时，即产量、压力、油气比、含水、含砂次油嘴待生产稳定时，即产量、压力、油气比、含水、含砂等不随时间变化或变化很小时等不随时间变化或变化很小时(10)，用这些数据画出系，用这些数据画出系 统试井曲线，如图统试井曲线，如图247所示。所示。2油井合理工作制度的确定37 在确定油井工作制度时，可选择产量较高、气油比较小、在确定油井工作制度时，可选择产量较高、气油比较小、流压大于饱和压力、含水、含砂较少、生产稳定的油嘴作流压大于饱和压力、含水、含砂较少、生产稳定的油嘴作为生产油嘴。为生产油嘴。在确定油井工作制度时，可选择产量较高、气油比较小、38对注水开发的油田，油井的合理工作制度应综合考虑以下几个方面：(1)在较高的采油速度下生产在较高的采油速度下生产。油井的采油速度是指油井年采油量与地质储量的比值，在稳定生产情况下，油井的采油速度可按以下公式计算：(2)保持注采、压力平衡，使油井有旺盛的自喷能力使油井有旺盛的自喷能力。大庆油田采用注水开发曾实现了较长时期保持在原始油层压力附近稳产高产。(3)保持采油指数稳定。(4)保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含水上升速度慢。见水后含水上升速度慢。(5)合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏油层结构，原油含砂量不超过一定的百分数值。综合考虑以上各种要求所确定的工作制度，称为合理的工作制度。对注水开发的油田，油井的合理工作制度应综合考虑以下几个方面：39 二、取全取准生产资料二、取全取准生产资料 资料是油井分析管理的重要依据，油井资料主要是产资料是油井分析管理的重要依据，油井资料主要是产量资料、压力资料、流体性质资料等。量资料、压力资料、流体性质资料等。（1）产量资料。包括油、气、水、砂的产出量。）产量资料。包括油、气、水、砂的产出量。（2）压力。）压力。（3）流体性质。主要指油、气、水的性质。）流体性质。主要指油、气、水的性质。油的性质包括：密度、粘度、凝固点、含盐、含硫、含蜡等。气的性质包括：天然气的相对密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等组分的数量，以及天然气中所含C02及H2S的程度。利用油、气的性质，可分析对比开采层位是否有变化，是否有新的层位参加生产。地层水的性质包括：矿化度、水型。依靠这些资料可分析油井产的水是边水、夹层水，还是注入水。以上油、气、水的性质一般在化验室进行分析求得。油井工作制度确定以后，在生产中根据取得的各项资料进行分析，维持油井的正常生产。二、取全取准生产资料40三自喷井的生产分析三自喷井的生产分析 油田投入开发后，在开采过程中油层的状况是处于运动变化之中。这些变化是通过生产井油、气、水的产量和压力的改变而反映出来。因此，我们要及时掌握和分析这些变化，控制不利因素，使油井的工作制度同油层的变化协调一致。油井生产分析的主要内容包括油井生产分析的主要内容包括：油井的工作制度是否合理油井的工作制度是否合理，合理的工作制度应能使产量、压力、油气比、含水、含砂量等平稳，充分发挥各层的作用；分析产量、压力、采油指数、分析产量、压力、采油指数、含水、含砂等的变化及其原因含水、含砂等的变化及其原因；油井井筒及地面流程、设备的技术状况；对注水开发的油田，分析油井是否见到了注水对注水开发的油田，分析油井是否见到了注水效果效果，见水与生产压差、采出地下体积、累积注水量、注采比的关系；修井等增产措施后的效果分析修井等增产措施后的效果分析。分析的程序应是逐次从地面到井筒，最后分析油层。三自喷井的生产分析41（一）井筒分析1压力间的关系2、生产分析 （1）油压的变化油压是油流到井口的剩余压力油压是油流到井口的剩余压力，油压降低的原因有：油管结蜡、原油脱气、含水增多，油压降低的原因有：油管结蜡、原油脱气、含水增多，增加了井筒中的流动阻力或加大了液柱的重力，换大油嘴增加了井筒中的流动阻力或加大了液柱的重力，换大油嘴(或或油嘴被刺大油嘴被刺大)也会使油压减小；也会使油压减小；油压增加的原因有：换小油嘴油压增加的原因有：换小油嘴(或油嘴被堵或油嘴被堵)、地面流程、地面流程中出现故障引起回压变化中出现故障引起回压变化。例如，地面管线结蜡，油流不畅，都会使油压增加，影响油井生产。因此，在生产管理中，应尽可能在油压两倍于回压下工作。（一）井筒分析42（2）套压的变化油嘴换小油嘴换小(或被堵或被堵)使油压上升使油压上升，也导致井底流压升高因此套压也随之增高；如井底发生堵塞，环形空间中由于砂桥、稠油、结蜡的堵塞，都会使套压下降。(3)油井产量、油气比等参数的突然变化 总之，生产中发生故障，都将从产量和压力的变化反映出来。例如，油井结蜡，则会引起油压下降，流压上升、套压升高、产量下降。如油压、流压、套压都上升，但产量却下降，则可分析为由于出油管线有堵塞的结果。（2）套压的变化43（二）油层分析（二）油层分析1油层压力油层压力是驱油能量大小的标志，保持油层压力对油田油层压力是驱油能量大小的标志，保持油层压力对油田的稳产、高产具有十分重要的意义。的稳产、高产具有十分重要的意义。油田开发前，油层各处呈均衡承压状态，此时油层孔隙中流体所承受的压力，称为原始油层压力。(233）式中 Pri原始油层压力，MPa；H油层中部深度，m；w水的相对密度；压力系数，无因次，一般取0.81.2。（二）油层分析442井底流压井底流压 正常生产时所测得的油层中部的压力正常生产时所测得的油层中部的压力 井底流压受流体在油层中的流动阻力及井筒流体重度变化井底流压受流体在油层中的流动阻力及井筒流体重度变化的影响的影响。3含水的影响 4采油指数单位压差下的采油量单位压差下的采油量2井底流压3含水的影响45（三）油井综合分析的方法（三）油井综合分析的方法 1掌握油层、油井的情况掌握油层、油井的情况2掌握油井生产情况掌握油井生产情况3进行油井综合分析进行油井综合分析4制定措施制定措施（三）油井综合分析的方法4647 第四节第四节 气举采油原理气举采油原理 必须有足够的气源；必须有足够的气源；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。从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种从地面向井筒注入高压气体将原油举升至地面的一种人工举升方式。人工举升方式。气举定义：气举定义：优点：优点：井口和井下设备比较简单井口和井下设备比较简单缺点：缺点：高产量的深井；气油高产量的深井；气油(液液)比高的油井；定向井和比高的油井；定向井和水平井等。水平井等。适用条件：适用条件：47 第四节 气举采油原理 必须有足够的气源；从地4748 气举采油系统示意图气举采油系统示意图一、气举采油原理一、气举采油原理 依靠从地面注依靠从地面注入井内的高压气体入井内的高压气体与油层产出流体在与油层产出流体在井筒中混合井筒中混合，利用利用气体的膨胀使井筒气体的膨胀使井筒中的混合液密度降中的混合液密度降低，低，将流到井内的将流到井内的原油举升到地面原油举升到地面。气举采油系统示意图气举采油系统示意图气举阀一般气举阀一般常开状态常开状态第一级第一级气举阀气举阀关闭关闭1、气举原理、气举原理48 气举采油系统示意图一、气举采油原理 依靠从地面48中心管进气中心管进气(反举反举)按进气的通路按进气的通路环形空间进气环形空间进气(正举正举)连续气举连续气举间歇气举间歇气举按进气的连续性按进气的连续性2、气举方式气举方式中心管进气(反举)按进气的通路环形空间进气(正举)连续气举间49 连续气举连续气举是将高压气体连续地注入井内，使其和地是将高压气体连续地注入井内，使其和地层流入井底的流体一同连续从井口喷出的气举方式。层流入井底的流体一同连续从井口喷出的气举方式。它它适用于适用于采油指数高和因井深造成井底压力较高的采油指数高和因井深造成井底压力较高的井。井。间歇气举间歇气举是将高压气间歇地注入井中，将地层流入是将高压气间歇地注入井中，将地层流入井底的流体周期性地举升到地面的气举方式。井底的流体周期性地举升到地面的气举方式。间间歇歇气气举举既既可可用用于于低低产产井井，也也可可用用于于采采油油指指数数高高、井底压力低，或者采油指数与井底压力都低的井。井底压力低，或者采油指数与井底压力都低的井。连续气举是将高压气体连续地注入井内，使其和地层流入井底50 中心管进气时，被举升的液体在环形空间的流速中心管进气时，被举升的液体在环形空间的流速较低，其中的砂易沉淀、蜡易积聚，故常用环形空间较低，其中的砂易沉淀、蜡易积聚，故常用环形空间进气的举升方式。进气的举升方式。2.井下管柱井下管柱 按下入井中的管子数气举可分为单管气举和多管按下入井中的管子数气举可分为单管气举和多管气举。气举。多管气举可同时进行多层开采，但其结构复杂、多管气举可同时进行多层开采，但其结构复杂、钢材消耗量多，一般很少采用。钢材消耗量多，一般很少采用。简简单单而而又又常常用用的的单单管管气气举举管管柱柱有有开开式式、半半闭闭式式和和闭式闭式三种。三种。中心管进气时，被举升的液体在环形空间的流速较51自喷井采油资料课件52 管柱管柱不带封隔器不带封隔器者称为开式管柱，者称为开式管柱，只适用于只适用于连续连续气举和无法下入封隔器的油井。气举和无法下入封隔器的油井。采用这种管柱时，每次开井时都需要排出套管中采用这种管柱时，每次开井时都需要排出套管中聚集的液体并重新稳定，下部阀会由于液体浸蚀而发聚集的液体并重新稳定，下部阀会由于液体浸蚀而发生损坏，控制不当会使套管内的高压气大量通过管鞋生损坏，控制不当会使套管内的高压气大量通过管鞋进入油管引起油井间歇喷油。进入油管引起油井间歇喷油。油管底部的位置叫油管鞋。(1)开式管柱开式管柱 管柱不带封隔器者称为开式管柱，只适用于连续气举53 带有封隔器的管柱称为半闭式管柱，它既可用于连带有封隔器的管柱称为半闭式管柱，它既可用于连续气举，也可用于间歇气举。续气举，也可用于间歇气举。这种管柱虽然克服了开式这种管柱虽然克服了开式管柱的某些缺点，但对于间歇气举仍不能防止大量注入管柱的某些缺点，但对于间歇气举仍不能防止大量注入气进入油管后，通过油管对地层的作用。气进入油管后，通过油管对地层的作用。(3)闭式管柱闭式管柱 闭闭式式管管柱柱，是是在在半半闭闭式式管管柱柱的的油油管管底底部部加加单单流流阀阀，以以防防止止注注气气压压力力通通过过油油管管作作用用在在油油层层上上。闭闭式式管管柱柱只只适适用用于于间间歇歇气气举举。此此外外，还还有有一一些些特特殊殊的的气气举举装装置置，如如用用于间歇气举的各种箱式于间歇气举的各种箱式(腔式腔式)及柱塞气举装置等。及柱塞气举装置等。(2)半闭式管柱半闭式管柱 带有封隔器的管柱称为半闭式管柱，它既可用于5455 二、气举二、气举启动启动当油井停产时，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)启动过程启动过程气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程 aa停产时停产时55 二、气举启动当油井停产时，井筒中的积液将不断增加，油5556 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。口注入压力为启动压力。气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程bb环形液面到达管鞋环形液面到达管鞋启动压力启动压力:当环形空间内的液面达到当环形空间内的液面达到管鞋管鞋(注气点注气点)时的井口注入压力。时的井口注入压力。二、气举二、气举启动启动56 如不考虑液体被挤入地层，环空中的液体将全部进入油管，5657 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，井底流压随着高压气体的进一井底流压随着高压气体的进一步注入，也将不断降低，最后步注入，也将不断降低，最后达到一个协调稳定状态。达到一个协调稳定状态。气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程cc气体进入油管气体进入油管二、气举二、气举启动启动57 当高压气体进入油管后，由于油管内混合液密度降低，液面5758 当高压气体进入油管后，由于油管内混当高压气体进入油管后，由于油管内混合液密度降低，井底流压将不断降低。合液密度降低，井底流压将不断降低。气举井启动时的压缩机压力气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线随时间的变化曲线压缩机向油套环形空间注入高压气体，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，此的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井口注入压力为启动压力。时的井口注入压力为启动压力。当井底流压低于油层压力时，液流则从当井底流压低于油层压力时，液流则从油层中流出，这时混合液密度又有所增加，油层中流出，这时混合液密度又有所增加，压缩机的注入压力也随之增加，经过一段压缩机的注入压力也随之增加，经过一段时间后趋于稳定时间后趋于稳定(气举工作压力气举工作压力)。(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二、气举二、气举启动启动58 当高压气体进入油管后，由于油管内混合液密度降低，井底58 压缩气从环空注入，当环形空间内的液面下降到管压缩气从环空注入，当环形空间内的液面下降到管鞋时，压缩机达到最大的压力，称为鞋时，压缩机达到最大的压力，称为启动压力。启动压力。气举井稳定生产时压缩机的压力称为气举井稳定生产时压缩机的压力称为工作压力工作压力。如果压缩机的额定工作压力小于气举时的启动压力，如果压缩机的额定工作压力小于气举时的启动压力，气举无法启动。启动压力的大小与气举方式、油管下入气举无法启动。启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、静液面位置以及油、套管直径有关。采用环形空深度、静液面位置以及油、套管直径有关。采用环形空间进气的单层管气举方式时有间进气的单层管气举方式时有式中式中 气举时的启动压力气举时的启动压力，pa 井内液体密度，井内液体密度，kg/m3 L 油管长度，油管长度，m 气举启压力与工作压力气举启压力与工作压力 压缩气从环空注入，当环形空间内的液面下降到管鞋59启动过程启动过程启动过程60气举过程气举过程气举过程6162 三、气举阀三、气举阀 (一）气举阀工作原理一）气举阀工作原理 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，增加投入成本。为了增加投入成本。为了降低压缩机的启动压力与工作压力之降低压缩机的启动压力与工作压力之差差，必须降低启动压力必须降低启动压力。气举井启动时的压缩机压力气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线随时间的变化曲线62 三、气举阀(一）气举阀工作原理 气举生产过程中6263 气举采油系统示意图气举采油系统示意图气举阀一般气举阀一般常开状态常开状态第二级气举阀进气第二级气举阀进气第一级气举阀关闭第一级气举阀关闭三、气举阀三、气举阀 气举阀的作用：气举阀的作用：u逐步排除油套环逐步排除油套环形空间的液体；形空间的液体；u降低启动压力降低启动压力。63 气举采油系统示意图气举阀一般常开状态第二级气举阀进气6364 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 压力调节器结构示意图压力调节器结构示意图阀关闭条件：阀关闭条件：阀打开条件：阀打开条件：三、气举阀三、气举阀 64 气举阀实质：一种用于井下的压力调节器 压力调节器结6465 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：封包充气阀、分为：封包充气阀、弹簧加压阀、充气室和弹簧联合加压的双元件阀。弹簧加压阀、充气室和弹簧联合加压的双元件阀。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：套压控制又分为：套压控制阀与油压控制阀。阀与油压控制阀。气举阀的分类气举阀的分类三、气举阀三、气举阀 65 按安装方式分为：绳索投入式、固定式。按使凡尔保持打65四、气举井的管理四、气举井的管理气举井的管理和自喷井一样，包括管好生产压差，取全取准资气举井的管理和自喷井一样，包括管好生产压差，取全取准资料，保证油井正常生产。料，保证油井正常生产。1气举井合理工作制度的确定气举井合理工作制度的确定气举井的合理生产压差是由压缩机向环空注入的气量决定的，气举井的合理生产压差是由压缩机向环空注入的气量决定的，可以通过用改变注入气量使液体产量改变的方法，进行气举井可以通过用改变注入气量使液体产量改变的方法，进行气举井的试井。改变的试井。改变45次注入气量，每改变一次，等生产稳定后，次注入气量，每改变一次，等生产稳定后，测量油井产量、压缩机或气源的工作压力、气油比等参数，以测量油井产量、压缩机或气源的工作压力、气油比等参数，以注入气量为横坐标，以测得的产量、工作压力等参数为纵坐标注入气量为横坐标，以测得的产量、工作压力等参数为纵坐标绘制系统试井曲线，如图绘制系统试井曲线，如图2-55所示。选择产量高、工作压力低、所示。选择产量高、工作压力低、气油比较低的注气量作为工作注气量。气油比较低的注气量作为工作注气量。图2-55 气举井试井曲线 四、气举井的管理图2-55 气举井试井曲线 662取全取准资料并及时分析取全取准资料并及时分析气举井日常应取的资料为压缩机或气源的工作压力、注气量、气举井日常应取的资料为压缩机或气源的工作压力、注气量、油井产量、气油比、含水、含砂等资料。在正常稳定生产时，油井产量、气油比、含水、含砂等资料。在正常稳定生产时，这些参数都比较稳定，如果发现某些参数突然发生变化，则说这些参数都比较稳定，如果发现某些参数突然发生变化，则说明生产发生了不正常的故障，应及时分析，加以克服，保证气明生产发生了不正常的故障，应及时分析，加以克服，保证气举井正常生产。举井正常生产。2取全取准资料并及时分析67