氣舉采油原理.doc

BZ28-2SCEP工藝培訓(xùn)氣舉采油原理一、氣舉采油基本原理當(dāng)?shù)貙幽芰坎荒軐⒁后w舉升到地面或滿足不了產(chǎn)量要求時，人為地把高壓氣體（天然氣、N2、CO2）注入井內(nèi)，依靠氣體降低舉升管中的流壓梯度（氣液混合物密度），并利用其能量舉升液體的人工舉升方法。氣舉采油是基于“U”型管原理，通過地面向油套環(huán)空（反舉）或油管（正舉）注入高壓氣體，使之與地層流體混合，降低液柱密度和對井底的回壓（井底流壓），從而提高油井產(chǎn)量。氣舉分為連續(xù)氣舉和間歇氣舉。連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較高的油井。間歇氣舉是向井筒周期性地注入氣體，推動停注期間在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地面，從而排出井中液體。主要用于油層供給能力差，產(chǎn)量低的油井。氣舉采油產(chǎn)的井口和井下設(shè)備比較簡單，管理比較方便，液量變化范圍大，對于深井、油氣比較高，出砂嚴(yán)重的井、斜井等較泵舉方式更具優(yōu)勢。但氣舉采油方式要求有充足的高壓氣源，氣舉井的井底回壓較高，而且注入氣的溫度較低，會引起井筒結(jié)蠟。二、氣舉啟動氣舉采油的工作情況可以用環(huán)形進氣的單層管方式加以說明。停產(chǎn)時 環(huán)空液面下降到油管鞋 氣體進入油管油井停產(chǎn)時，油管與套管的液面處于同一高度，當(dāng)開始注氣時，環(huán)形空間內(nèi)的液面被擠壓向下，環(huán)空中的液體進入油管，油管內(nèi)液面上升。在此過程中，注氣壓力不斷升高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面下降到油管鞋時，注氣壓力達到最大，稱為啟動壓力。當(dāng)壓縮氣體從油管鞋進入油管時，使油管內(nèi)的油氣混合，密度降低，液面不斷上升，直至噴出地面。環(huán)形空間繼續(xù)進氣，混合氣液的密度越來越低，油管鞋處的壓力急劇下降，此時井底壓力和注氣壓力也急劇下降。當(dāng)井底壓力低于地層壓力時，地層流體進入井底。由于底層出油使油管內(nèi)的混氣液密度又有增加，所以注氣壓力又有上升，經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定，此時井口的注氣壓力稱為工作壓力。popept氣舉井啟動時的壓縮機壓力隨時間的變化曲線環(huán)空液面到達管鞋，油管內(nèi)液面情況停產(chǎn)時h油管液面到井口L油管液面未到井口hh油管液面不變Dcidtih環(huán)空氣體到達管鞋，液面已經(jīng)到達井口，這種情況所需的啟動壓力最大，可以按下式估算：環(huán)空氣體到達管鞋(環(huán)空液體完全壓入油管，忽略地層進液)，油管液面未到達井口，這時啟動壓力可以按下式估算： 環(huán)空氣體到達管鞋(環(huán)空液體完全壓入地層)，油管液面不變，這時啟動壓力最小，可以按下式估算：故氣舉系統(tǒng)啟動壓力范圍為：三、氣舉閥由于氣舉啟動壓力較高，壓縮機的額定輸出壓力較高。氣舉系統(tǒng)正常生產(chǎn)時的工作壓力比啟動壓力小得多，造成壓縮機功率的浪費，增加投入成本。如果在油管不同深度上安裝上閥孔，當(dāng)注入高壓氣體時，氣體從閥孔進入油管，從而降低閥孔上部油管內(nèi)的混合油氣密度，并排出上部液體；當(dāng)油管內(nèi)的壓力下降到某一臨界值時，閥孔關(guān)閉，高壓氣體又推動環(huán)空內(nèi)的液面下行，達到第二個閥孔。依次類推，直至排出井筒內(nèi)的積液使油井正常連續(xù)生產(chǎn)。這個閥孔就是氣舉閥，其作用就是降低啟動壓力和排出油套環(huán)空內(nèi)的液體。按壓力控制方式分節(jié)流閥、氣壓閥或稱套壓操作閥、液壓閥或稱油壓操作閥和復(fù)合控制閥。按氣舉閥在井下所起的作用分卸載閥、工作閥和底閥。按氣舉閥自身的加載方式分充氣波紋管閥和彈簧氣舉閥。按氣舉閥安裝作業(yè)方式分固定式氣舉閥和投撈式氣舉閥。AbpdAppcpcpt封包充氣室以充氣波紋管氣舉閥為例，對氣舉閥的工作原理進行分析。在波紋管內(nèi)預(yù)先充入氮氣，構(gòu)成加載單元由可伸縮的封包和充氣室組成，起到類似于彈簧加載的作用。打開閥的力 Fo=pc(Ab-Ap)+ptAp 充氣室保持閥關(guān)閉的力 Fc=pdAb當(dāng)FoFc時，閥打開；開啟瞬間 Fo= Fc，則 pdAb=pvo(Ab-Ap)+ptAp套壓欲打開閥的壓力為 pvo=(pdAb-ptAp)/(Ab-Ap)TEF=Ap/（AbAp）TEF為油管效應(yīng)（tubing effect）系數(shù)，表征閥對油壓的敏感性。 令R=Ap/Ab，則TEF=R/(1-R)因此套壓欲打開閥的壓力可以表示為： pvo=pd/(1-R)-ptTEF設(shè)注氣壓力pc下促使氣舉閥關(guān)閉的壓力pvc: 則 pvc= pd 閥關(guān)閉壓力僅與封包壓力有關(guān)，與油壓pt無關(guān)。 閥距閥開啟壓力與關(guān)閉壓力之差，為表征封包式氣舉閥工作特性的主要參數(shù)： pvpvo-pvc=(pd-pt)TEF