第二章自噴與氣舉采油課件

采油工藝原理與設計講課:李軍亮2014-2015學年第二學期第二章：自噴與氣舉采油第二章自噴與氣舉采油

Flowing&GasLift主要內容：第一節(jié)：自噴井生產系統分析TheDesignandAnalysisofFlowingProductionSystem第二節(jié)：氣舉采油原理及油井舉升系統設計方法TheDesignandAnalysisofGasLiftProductionSystem人工舉升采油自噴采油采油方法分類人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。采油方法：將流到井底的原油采至地面所用的工藝方法和方式。

人工舉升采油有桿泵采油無桿泵采油常規(guī)有桿泵采油地面驅動螺桿泵采油氣舉采油電動潛油離心泵采油水力活塞泵采油射流泵采油柱塞泵采油第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFlowingProductionSystem(FPS)分離器PrPwfPwh分離器PrPwfPwh△P1△P2△P3△P4△P5△Ps△P7自噴井示意圖△P6一自噴井生產系統的組成TheComponentofFPS第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS自噴井基本流動過程：油嘴到分離器的流動油藏到井底的流動井底到井口的流動井口通過油嘴的流動每個過程銜接處的質量流量相等；前一過程的剩余壓力等于下一過程的起點壓力。自噴井協調生產的原因：一自噴井生產系統的組成TheComponentofFPS第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS油井自噴生產的條件油氣水混合物從地層流至計量站分離器總的壓力損失為：生產壓差＋井筒損失＋油嘴損失＋地面管線損失油井自噴生產的條件一自噴井生產系統的組成TheComponentofFPS第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS產液量達到工業(yè)油流節(jié)點系統分析法：應用系統工程原理，把整個油井生產系統分成若干子系統，研究各子系統間的相互關系及其對整個系統工作的影響，為系統優(yōu)化運行及參數調控提供依據。滿足平衡條件：質量平衡，能量平衡二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS節(jié)點（node）：油氣井生產過程中的某個位置。普通節(jié)點：兩段不同流動過程的銜接點，不產生與流量有關的壓降。函數節(jié)點：節(jié)流裝置兩端壓降與流量有關，稱為函數節(jié)點解節(jié)點（solutionnode）：系統中間的某個節(jié)點，將系統分為流入和流出兩部分。二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS節(jié)點的選取分離器PrPwfPwh12345678①—分離器②—地面油嘴③—井口④—安全閥（海上油井）⑤—節(jié)流器（海上油井）⑥—井底流壓Pwf⑦—井底油層面上的壓力Pwfs⑧—平均地層壓力Pr二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS協調曲線示意圖節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線協調點求解問題方法：針對求解點，繪制該節(jié)點的流入曲線和流出曲線，求得其交匯點，得到對應的產量。二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（一）地層與油管流動的協調給定已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時的采油指數；油管直徑；以及飽和壓力；氣油比；含水；油氣水密度。繪制IPR曲線已知油壓，求解井底流壓。12繪制井筒油管工作曲線1)井底為求解點二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（一）地層與油管流動的協調3C點為協調點，對應的產量及井底流壓為系統協調生產時可獲得的油井產量及相應的井底流壓。

12C流入、流出包括哪些壓力損失？？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS分離器PrPwfPwh△P1△P2△P3△P4△P5△Ps△P7自噴井示意圖△P6二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（一）地層與油管流動的協調1)井口為求解點繪制IPR曲線已知井底流壓，求解井口油壓。12繪制井筒油管工作曲線3得出不同產量下的井口油壓，用于預測油井能否自噴。一組多相流計算方法IPR曲線12C二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（一）地層與油管流動的協調1)井口為求解點油管的壓力差（Pwf-Pt）并不總是隨著產量的增加而加大。產量低時，管內流速低，滑脫損失大；產量高時，摩擦損失大，這兩種情況均可造成管內壓力損耗大。流入、流出包括哪些壓力損失？？12C二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS分離器PrPwfPwh△P1△P2△P3△P4△P5△Ps△P7自噴井示意圖△P6二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（二）地層－油管－地面流動的協調1)井底為求解點2)井口為求解點3)分離器求解點1、節(jié)點分析圖？2、流入、流出包括哪些壓力損失？3、應用？4、節(jié)點選擇的依據？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（三）地層－分離器有嘴系統節(jié)點分析方法⑴嘴流規(guī)律（ChokeFlow）PtPbd臨界流動：流體的流速達到壓力波在流體介質中的傳播速度即聲波速度時的流動狀態(tài)。油、氣混合物到達井口時，在油嘴前的油壓和油嘴后的回壓作用下通過油嘴。由于此處氣體膨脹，混合物體積流量很大，油嘴直徑又很小，混合物流經油嘴時流速極高，可能達到臨界流動。二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（三）地層－分離器有嘴系統節(jié)點分析方法空氣流過噴管的臨界壓力比為：天然氣流過噴管的臨界壓力比為：QP2/P11(P2/P1)c臨界流亞臨界流質量流量與壓力比的關系二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（三）地層－分離器有嘴系統節(jié)點分析方法臨界流動的特點：1）流量不受嘴后壓力變化的影響2）只與嘴前的壓力、嘴徑以及氣油比有關。

二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS根據礦場資料統計，嘴流相關式可表示為：關系式cnmGilbert0.1940.5461.89Ros0.2820.5002.00Achong0.08970.6501.88Pt—油壓（MPa）；q—油產量（m3/d）；R—油氣比（m3/m3）；d—油嘴直徑（mm）。二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS（三）地層－分離器有嘴系統節(jié)點分析方法產量與油嘴大小、油壓的關系油嘴、油壓與產量的關系曲線d1d2d3d1<

d2<d3ptq油嘴的作用：①調節(jié)產量大??；②下游壓力變化不會引起產量波動。二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS系統分析采用分步驟進行：1、繪制IPR曲線2、繪制井口油壓產量曲線（流入曲線）3、繪制井口回壓產量曲線（流出曲線）5、繪制油嘴、壓力產量曲線，和第4步得到的曲線交點即為協調點4、在流入曲線上找出回壓低于油壓一半的部分曲線二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS3、應用（1）不同油嘴下的產量預測與油嘴選擇（多條曲線？）（2）油管直徑選擇（多條曲線？）（3）預測油藏壓力變化對產量的影響（多條曲線？）（4）預測不同完善程度井的產量變化（多條曲線？）（5）停噴預測二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS12各示意圖的作用是？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS12各示意圖的作用是？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS123各示意圖的作用是？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS123各示意圖的作用是？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS1231212312各示意圖的作用是？二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS式中：Qin—通過氣嘴的氣體積流量(在標準狀態(tài)下)，m3/d；dv[i]—氣舉閥開孔直徑，mm；P1、P2—分別表示氣舉閥孔上、下游的壓力，MPa；rg—氣體的相對密度，無因次；T1—氣嘴入口端面的溫度，K；Z1—在氣嘴入口狀態(tài)下的氣體壓縮系數，無因次；k—過閥氣體的絕熱指數。對于氮氣，可以取k=1.4。

二自噴井節(jié)點分析NodalSystemsAnalysis第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS自噴井管理包括三個方面：（1）調整好生產壓差；為什么要調整好生產壓差？怎么調整？（2）取準全面的資料；（3）保證油井正常生產。補充：自噴井管理

ManagementofBlowingWell第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS一、合理生產壓差的確定合理的工作制度應當是：（1）保證較高的采油速度；（2）保持注采壓力平衡，使油井有旺盛的自噴能力；（3）要保持采油指數穩(wěn)定，不斷改善油層的流動系數；（4）合理的生產壓差應保證水線均勻推進，無水采油期長，見水后含水上升速度慢；（5）合理的生產壓差，應充分利用地層能量又不破壞油層結構；（6）對于飽和壓力高的油田，應使流飽壓差控制合理。補充：自噴井管理

ManagementofBlowingWell第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS一、合理生產壓差的確定穩(wěn)定試井：穩(wěn)定試井：連續(xù)換3~4個油嘴，每換一次油嘴，等油井生產穩(wěn)定后（產量、壓力等參數不隨時間變化，或者變化范圍小，<10%）取得各項資料，然后繪制控制曲線。補充：自噴井管理

ManagementofBlowingWell第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS一、自噴井的分層開采對于多油層的井，只在井口安裝一個油嘴有什么缺點？怎么解決？（1）多管分采（2）單管分采優(yōu)缺點？補充：自噴井管理

ManagementofBlowingWell第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS一、自噴井的分層開采油嘴確定方法：（1）經驗法，也叫試配法；（2）計算法：測指示曲線→根據各層配產確定各層流壓→以最小流壓為基礎流壓（全井生產流壓）→算各層配產流壓與基礎流壓差值（嘴損）→選擇油嘴。補充：自噴井管理

ManagementofBlowingWell第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS第一節(jié)自噴井系統分析

TheDesignandAnalysisofFPS作業(yè)：1、簡述選擇井底為求解點，進行系統分析時的計算方法以及選擇井底為求解點的意義2、繪制有嘴自噴井節(jié)點系統分析示意圖，并表示出協調點、各曲線的名稱、油壓、回壓、地層滲流壓力損失、油管多相流壓力損失、油嘴壓力損失1、概念：當地層供給的能量不足以把原油從井底舉升到地面時，油井就停止自噴。為了使油井繼續(xù)出油，人為地把氣體（天然氣或空氣）壓入井底，使原油噴出地面，這種采油方法稱為氣舉采油法。2、適用井：高產量深井，氣油比高的直井、斜井，水平井、海上、高產深井也可以用于氣井排水或者壓裂液反排。第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGasLiftProductionSystem(GLPS)

氣舉條件：氣源：CO2、天然氣、N2、氣井氣、溶解氣高壓設備：壓縮機、高壓井口、高壓管線第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGasLiftProductionSystema、氣舉井井下設備的一次性投資低，維修工作量小。b、能延長油田開采期限，增加油井產量。c、大多數氣舉裝置不受開采流體中腐蝕性物質和高溫的影響。d、井下無摩擦件，均適宜于含砂、含蠟和高含水的井。e、易于在鉆井、井筒彎曲的井中使用，這對近海平臺上的定向井尤為合適。f、油田生產容易實現集中管理和控制，一個中央氣舉系統可為多口油井服務。a、必須有充足的氣源。b、壓縮機的操作和維護費用高。c、使用腐蝕性氣體氣舉時，需增加氣體的處理費用和防腐措施費用。d、連續(xù)氣舉在高壓下工作，安全性較差。e、套管損壞大的高產井不宜采用氣舉，因修補套管費用高。

f、難以氣舉乳化液和粘稠液，不宜用于結蠟井和稠油井。g、在雙層分采的井內，如果上、下層之間相距上千米且井底壓力低，不宜采用氣舉。h、單獨用于小油田和單井的效果較差。優(yōu)點缺點第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGasLiftProductionSystem(GLPS)原理：從地面注入井內的高壓氣體與油層產出液在井筒中混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流到井內的原油舉升到地面。第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS一氣舉采油原理

PrincipleofGLP分類：根據注氣方式：

（1）連續(xù)氣舉（Continuoushow）所謂連續(xù)氣舉即連續(xù)不斷地把高壓氣體注入環(huán)空，通過凡爾進入油管，以減輕油管中的液重，直到建立一足夠的壓差，使油井產出所要求的產量。該方法適用于：地層供給能力好，產量高的油井。

（2）間歇氣舉（Intermittenthow）即間歇性的注入氣體（通過地面控制器），周期性地把聚集在井底的液體舉至地面。該方法適用于：地層供給能力差、產量低的油井。第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS一氣舉采油原理

PrincipleofGLP初始狀態(tài)，油管、環(huán)空液面持平環(huán)空注氣，環(huán)空液面下降，油管液面上升環(huán)空注氣，氣體進入油管，混合氣液排出油管無氣舉閥第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP1、初始狀態(tài)：油管、環(huán)空液面持平。2、環(huán)空注氣，環(huán)空液面下降，油管液面上升有氣舉閥第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP3、環(huán)空注氣，第一個閥進氣，混合氣液排出油管，環(huán)空液面繼續(xù)下降第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP4、第二個閥進氣，第一個閥關閉第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP5、第二個閥進氣，環(huán)空液面繼續(xù)下降第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP6、前兩個閥關閉，第三個閥進氣第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS二氣舉啟動StartingofGLP對閥的要求：壓力升高，閥開啟，壓力降低，閥關閉。

彈簧力：F彈性膜面積：Ab閥孔面積：Ap上游壓力：Pu下游壓力：Pd第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS三氣舉閥GasLiftValve套管壓力操作閥1、按照安裝方式：繩索投入式和固定式。2、按使凡爾保持打開或關閉的加壓元件分為：封包充氣凡爾、彈簧加壓凡爾、充氣室和彈簧聯合加壓的雙元件凡爾。3、按井下凡爾對套壓和油壓的敏感程度又分為：套壓控制凡爾與油壓控制凡爾。第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS三氣舉閥GasLiftValve套管壓力操作閥第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS三氣舉閥GasLiftValve環(huán)空氣柱壓力計算公式1、平均溫度和偏差系數法2、Cullender-Smith方法3、AZIZ方法第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS三氣舉閥GasLiftValve（一）氣舉裝置第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

（二）氣舉設計基礎--所需基本資料(1)油層數據：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動態(tài)(2)油井基礎數據：井深；油、套管尺寸(3)油井生產數據：產量、含水、生產氣油比、注氣壓力、注氣量、油壓(4)油井生產條件：出砂、結蠟等情況(5)流體物性：地面原油密度、水的密度、天然氣的相對密度、地面原油粘度、表面張力(6)地面管線和分離器數據：地面管線尺寸及長度、分離器壓力第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

在給定產量和井口壓力下確定注氣點深度和注氣量深度壓力pr0pwf平衡點注氣點ABCD2D3D4DpwhD1pwh1第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

在給定井口壓力和限定注氣量下確定注氣點深度和產量深度壓力pr0BCpwhD3D1D2DpwfAA2pwf2A3pwf3A1pwf1L1L2LL3第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

思考題：已知井口油壓和注氣壓力，以產量最大為目標，怎樣采用系統分析的方法確定合理的注氣量？第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

第一個閥的安裝深度計算（液面為溢出井口的情況示意圖）hs△h第二節(jié)氣舉采油原理及設計

DesignandAnalysisofGLPS四氣舉設計DesignofGLPS

Dd第二個閥的安裝深度計算閥Ⅱ處壓力平衡等式為：當第二個閥進氣時，第一個閥關閉。閥Ⅱ處的環(huán)空壓力為paII，閥I處的油壓為ptI。第二節(jié)氣舉采油原理及設計

Design