采油工程-第02章自噴與氣舉采油課件

第二章

自噴與氣舉采油主要內(nèi)容一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二、氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計方法第二章自噴與氣舉采油主要內(nèi)容1

自噴采油法（FlowingProduction)采油方法人工舉升法氣舉（GasLift）電潛泵（ElectricalSubmersiblePumping）水力活塞泵（HydraulicPumping）射流泵（JetPumping）無桿泵游梁式深井泵采油（Beam-pumping）螺桿泵采油（ScrewPumping）有桿泵利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。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。 自噴采油法（FlowingProduction)采油方法2自噴井條件分析1.單相液體垂直管流：

自噴條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動自噴井條件分析垂直管流動3自噴井條件分析2.氣液混合物垂直管流：

（1）必要條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動自噴井條件分析垂直管流動4第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到井底的流動—地層滲流井底到井口的流動—井筒多相管流井口到分離器—地面水平或傾斜管流油井生產(chǎn)的三個基本流動過程自噴井生產(chǎn)的四個基本流動過程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到5自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程（1）地層中的滲流：10-50%

（2）井筒中的流動：30-80%

（3）嘴流：5-30%

（4）地面管線流動：5-10%

利用油層本身的能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。

自噴采油原理：主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分離出來而發(fā)生的膨脹。

在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動阻力自行流動，不需人為補(bǔ)充能量，因此自噴采油是最簡單、最方便、最經(jīng)濟(jì)的采油方法。

自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程利用油層本身的能量使6圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力損失穿過井壁(射孔孔眼、污染區(qū))的壓力損失穿過井下節(jié)流器的壓力損失穿過井下安全閥的壓力損失穿過地面油嘴的壓力損失地面出油管線的壓力損失地面管線總壓力損失，包括和油管總壓力損失，包括和圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力7油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：四個流動系統(tǒng)相互銜接又相互協(xié)調(diào)起來。協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流量相等各子系統(tǒng)壓力相銜接，前系統(tǒng)的殘余壓力可作為后序系統(tǒng)的動力油井穩(wěn)定生產(chǎn)時，整個流動系統(tǒng)必須滿足混合物的質(zhì)量和能量守恒原理。油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流8二、自噴井節(jié)點分析節(jié)點系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對整個系統(tǒng)工作的影響，為系統(tǒng)優(yōu)化運行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。20世紀(jì)80年代以來，為進(jìn)行油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計及生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測，廣泛使用了節(jié)點系統(tǒng)分析的方法節(jié)點劃分依據(jù)：不同系統(tǒng)的流動規(guī)律不同二、自噴井節(jié)點分析節(jié)點系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油9節(jié)點（node）：油氣井生產(chǎn)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(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。函數(shù)節(jié)點：節(jié)流裝置兩端壓降與流量有關(guān)，稱為函數(shù)節(jié)點解節(jié)點（solutionnode）：系統(tǒng)中間的某個節(jié)點，將系統(tǒng)分為流入和流出兩部分。節(jié)點（node）：油氣井生產(chǎn)過程中的某個位置。普通節(jié)點：10節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動子系統(tǒng)油嘴流動子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)常用節(jié)點分離器壓力：psep井口回壓：ph井口油壓：pt井底流壓：pwf油藏平均壓力：pr

pr-

pwfIPR曲線

pwf-

pt多相管流計算方法

pt-

ph嘴流特性曲線

pB-

psep多相管流計算方法圖2-2自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系11需要解決的問題：預(yù)測在某些節(jié)點壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其它節(jié)點的壓力。節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展通常節(jié)點1分離器壓力psep、節(jié)點8油藏平均壓力pr為定值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問題必須從節(jié)點1或節(jié)點8開始。求解點的選擇：主要取決于所要研究解決的問題求解點：為使問題獲得解決的節(jié)點需要解決的問題：預(yù)測在某些節(jié)點壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其12協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線協(xié)調(diào)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(yīng)的產(chǎn)量。協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線協(xié)調(diào)點求解問題方法：針13(一)油藏與油管兩個子系統(tǒng)的節(jié)點分析1)井底為求解點當(dāng)油壓為已知時，可以井底為求解點。圖2-4管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線給定已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時的采油指數(shù)；油管直徑；以及飽和壓力；氣油比；含水；油氣水密度。節(jié)點（井底）流入曲線:IPR曲線節(jié)點（井底）流出曲線:由井口油壓所計算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。交點：該系統(tǒng)在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。(一)油藏與油管兩個子系統(tǒng)的節(jié)點分析1)井底為求解點圖2-14圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井口為求解點設(shè)定一組產(chǎn)量，通過IPR曲線A可計算出一組井底流壓，然后通過井筒多相流計算可得一組井口油壓曲線。節(jié)點（井口）流入曲線：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線IPR曲線Pa-Pb是在油管中消耗的壓力曲線B的形狀：油管的上下壓差(Pa-Pb)并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大。產(chǎn)量低時，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力損耗大。使用：計算出任意產(chǎn)量下的井口油壓的大小，并用于預(yù)測油井能否自噴。Q1圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井口為求解點設(shè)定一組產(chǎn)量15(二)從油藏到分離器無油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法1)井底為求解點

給定的已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時的采油指數(shù)油管直徑；分離器壓力；出油管線直徑及長度；氣油比；含水；飽和壓力以及油氣水密度。2-6簡單管流系統(tǒng)選取了中間節(jié)點(井底)為求解點，求解時，要從兩端(井底和分離器)開始，設(shè)定一組流量，對這兩部分分別計算至求解點上的壓力(井底流壓)與流量的關(guān)系曲線。整個生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底分成兩部分：(1)油藏中的流動；(2)從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。(二)從油藏到分離器無油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法1)井底為求解點16圖2-7求解點在井底的解節(jié)點（井底）流入曲線：油藏中流動的IPR曲線；節(jié)點（井底）流出曲線：以分離器壓力為起點通過水平或傾斜管流計算得井口油壓，再通過井筒多相流計算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。交點：在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。圖2-7求解點在井底的解節(jié)點（井底）流入曲線：油藏中流動17②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對完善性的影響選取井底為求解點的目的①預(yù)測油藏壓力降低后的未來油井產(chǎn)量圖2-8預(yù)測未來產(chǎn)量圖2-9油井流動效率改變的影響②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對完善性的影響選取井底為求解182)井口為求解點整個生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏部分以及地面管線和分離器部分圖2-10地面管線和分離器部分圖2-11油管和油藏部分2)井口為求解點圖2-10地面管線和分離器部分圖2-1119圖2-12求解點在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點計算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動態(tài)曲線。流出曲線：以分離器壓力為起點計算水平管流動態(tài)曲線。交點：產(chǎn)量及井口壓力。圖2-12求解點在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點計算不同20求解點選在井口的目的：研究不同直徑油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的影響，便于選擇油管及出油管線的直徑。圖2-13不同直徑的油管和出油管線的井口解求解點選在井口的目的：研究不同直徑油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的213)分離器為求解點圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點，分離器為終點，計算并繪制分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線交點：已知的分離器壓力，所給條件下分離器壓力及產(chǎn)量3)分離器為求解點圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點22圖2-16分離器壓力對不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對多井生產(chǎn)的影響說明：分離器壓力對后續(xù)工程設(shè)備選擇和效率有影響，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合考慮。圖2-16分離器壓力對不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對多井生234)平均油藏壓力為求解點圖2-18變化的影響以油藏壓力為求解點的目的：①研究在給定條件下油藏平均壓力對油井生產(chǎn)的影響②預(yù)測不同油藏平均壓力下的油井產(chǎn)量。分離器壓力→井口壓力→井底壓力→油藏平均壓力,油藏平均壓力與流量關(guān)系曲線。假設(shè)一組產(chǎn)量4)平均油藏壓力為求解點圖2-18變化的影響以油藏壓力為24(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法

臨界流動：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度時的流動狀態(tài)。圖2-19嘴流示意圖1.嘴流規(guī)律油嘴的孔眼直徑很小，一般只有幾毫米，油氣在嘴前壓力pt和嘴后壓力ph作用下通過油嘴。(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法臨界流動：流體25圖2-20關(guān)系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：在臨界流動條件下，流量不受嘴后壓力變化的影響，臨界壓力pc。嘴前壓力：p1嘴后壓力：p2圖2-20關(guān)系空氣流過噴管的臨界壓力比為26分析：對于含水井：根據(jù)礦場資料統(tǒng)計，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公式為：圖2-21油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線①當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時，產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。②只有滿足油嘴的臨界流動，油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。分析：對于含水井：根據(jù)礦場資料統(tǒng)計，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)272.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法功能節(jié)點：存在壓差的節(jié)點。壓力不連續(xù)的節(jié)點。一般地，功能節(jié)點位置上裝有起特殊作用的設(shè)備，如油嘴、抽油泵等。油井生產(chǎn)系統(tǒng)中，當(dāng)存在功能節(jié)點時，一般以功能節(jié)點為求解點。節(jié)點系統(tǒng)分析思路：①以系統(tǒng)兩端為起點分別計算不同流量下節(jié)點上、下游的壓力，并求得節(jié)點壓差，繪制壓差－流量曲線。②根據(jù)描述節(jié)點設(shè)備(油嘴、安全閥等)的流量—壓差相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。③兩條壓差－流量曲線的交點為問題的解，即節(jié)點設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。2.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法功能節(jié)點：存在壓差的節(jié)點。一般地28圖3-22自噴井三個流動過程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井IPR曲線上找出相應(yīng)的pwf；②由Q及pwf按垂直管流得出滿足油嘴臨界流動的Q—pt油管曲線B；③油嘴直徑d一定，繪制臨界流動下油嘴特性曲線C；④油管曲線B與油嘴特性曲線d的交點即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。

有油嘴系統(tǒng)以油嘴為求解點的節(jié)點分析方法的步驟：油層滲流消耗的壓力油管流動消耗的壓力圖3-22自噴井三個流動過程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井29(四)節(jié)點分析在設(shè)計及預(yù)測中的應(yīng)用①先繪出滿足油嘴臨界流動的pt～Q油管工作曲線B；1.不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測與油嘴選擇圖2-23不同油嘴直徑時的產(chǎn)量②作出相應(yīng)的油嘴曲線；③根據(jù)交點所對應(yīng)的產(chǎn)量確定與之對應(yīng)的(或較接近的)油嘴直徑。(四)節(jié)點分析在設(shè)計及預(yù)測中的應(yīng)用①先繪出滿足油嘴臨界流動的30油壓較低時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；2.油管直徑的選擇圖2-24不同油管直徑對產(chǎn)量的影響Q1Q2油壓高時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要低。原因：滑脫損失、摩擦損失相互作用。油壓較低時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；2.油管直徑的選31當(dāng)油嘴直徑不變時，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低。3.預(yù)測油藏壓力變化對產(chǎn)量的影響圖2-25油藏壓力下降對產(chǎn)量的影響如果要保持原來的產(chǎn)量，就必須換用較大的油嘴直徑。當(dāng)油嘴直徑不變時，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低。3.預(yù)測油藏壓32油井生產(chǎn)過程中，pr連續(xù)下降，相應(yīng)的油管曲線要向橫軸方向移動。4.停噴壓力預(yù)測圖2-26停噴壓力預(yù)測若要求油壓大于一定值生產(chǎn)，則在縱軸上沿油壓值點做水平線，若水平線與油管曲線不相交，則表明油井不能自噴生產(chǎn)。油井生產(chǎn)過程中，pr連續(xù)下降，相應(yīng)的油管曲線要向橫軸方向移動33小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個基本流動過程，每一過程遵循各自的流動規(guī)律。(2)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與分析采用節(jié)點系統(tǒng)分析方法，求解點的選擇取決于需要解決的問題。(3)為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計要求嘴流達(dá)到臨界流動條件。(4)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測、油嘴的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測等。小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個基本流動過程，每34第二節(jié)氣舉采油原理利用從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式。氣舉定義：從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)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(nèi)的原油舉升到地面。第二節(jié)氣舉采油原理利用從地面向井筒注入高壓氣體將原35①必須有足夠的氣源；②需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜；③一次性投資較大；④系統(tǒng)效率較低。優(yōu)點井口和井下設(shè)備比較簡單，適用性強(qiáng)，運行費用低。缺點高產(chǎn)量的深井；含砂量少、含水低、氣油比高和含有腐蝕性成分低的油井；定向井和水平井等。適用條件①必須有足夠的氣源；優(yōu)點井口和井下設(shè)備比較簡單，適用性強(qiáng)，運36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。氣舉連續(xù)氣舉將高壓氣體連續(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。間歇氣舉一、氣舉分類(按注氣方式)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37二、氣舉啟動①當(dāng)油井停產(chǎn)時，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一位置，當(dāng)啟動壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時，環(huán)空液面將被擠壓下降。(1)啟動過程圖2-28氣舉井（無凡爾）的啟動過程a—停產(chǎn)時二、氣舉啟動①當(dāng)油井停產(chǎn)時，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)38②如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點）處，此時的井口注入壓力為啟動壓力。圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋啟動壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋時的井口注入壓力。②如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)39③當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升高，液流噴出地面。井底流壓隨之降低，油層產(chǎn)液，并隨注入的高壓氣體一同排出井筒，最后達(dá)到一個協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

c—氣體進(jìn)入油管③當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升40②當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將不斷降低。圖2-29氣舉井啟動時的壓縮機(jī)壓力隨時間的變化曲線(2)氣舉過程中壓縮機(jī)壓力變化①壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點）處，此時的井口注入壓力為啟動壓力。③當(dāng)井底流壓低于油層壓力時，液流則從油層中流出，這時混合液密度又有所增加，壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。②當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將41（3）啟動壓力計算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低到管鞋時，液體并未從井口溢出，啟動壓力與油管液柱靜壓相平衡。即圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋（3）啟動壓力計算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)42第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間的液面還沒有被擠到油管鞋時，油管內(nèi)的液面已達(dá)到井口，液體中途溢出井口。此時，啟動壓力就等于油管中的液柱壓力:第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好時，且液面下降很緩慢時，則環(huán)形空間有部分液體被油層吸收。極端情況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時，油管中的液面幾乎沒有升高。此時，啟動壓力由油管中靜液面下的深度確定，即：一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動壓力介于和之間。第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間43三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時，其工作壓力比啟動壓力小得多，勢必造成壓縮機(jī)功率的浪費。為了降低壓縮機(jī)的啟動壓力與工作壓力之差，必須降低啟動壓力。三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動44三、氣舉閥氣舉閥的作用：排出油套環(huán)形空間的液體；降低啟動壓力。氣舉閥進(jìn)氣的過程就是油管內(nèi)液柱的卸載過程Unloading開開開開開關(guān)關(guān)關(guān)作用原理：逐步排除油套環(huán)形空間的液體。氣舉閥的特性：1、進(jìn)氣通道。2、可根據(jù)壓力高低打開、關(guān)閉。3、防止液體倒流。三、氣舉閥氣舉閥的作用：排出油套環(huán)形空間的液體；降低啟動壓力45氣舉閥實質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖閥關(guān)閉條件：閥打開條件：氣舉閥實質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30壓力調(diào)節(jié)器46受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAPFc=PdAb閥即將開始打開時：Fo=Fc此時套管壓力Pc為即將開啟瞬間時的壓力，稱為閥開啟壓力Pop式中：R=AP/Ab油管效應(yīng)；油管效應(yīng)系數(shù)Pvc為閥即將關(guān)閉瞬間閥處的套管壓力:僅與封包壓力有關(guān)，與油管壓力無關(guān)閥的距（spread)：閥開啟壓力與關(guān)閉壓力之差。閥的距隨油管壓力的增大而減小；與油管效應(yīng)有關(guān)，隨面積比R增大而增大，增大閥孔徑可增大閥距。受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAP式中：油管效應(yīng)；47①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打開或關(guān)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(lián)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。氣舉凡爾的分類①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打開或關(guān)48(二）幾種常用的氣舉閥簡介自學(xué)要點：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類型；(2)工作條件下閥的開啟壓力；(3)工作條件下閥的關(guān)閉壓力；(4)閥的工作壓差(閥的距)；(5)靜氣柱壓力分布計算相關(guān)式。(二）幾種常用的氣舉閥簡介自學(xué)要點：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類型；49四、氣舉設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：氣舉方式（連續(xù)、間歇氣舉）；氣舉裝置類型（開式、閉式、半閉式）；氣舉點深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等。四、氣舉設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：氣舉方式（連續(xù)、間歇氣舉）；50四、氣舉設(shè)計（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個集液箱，提高液體匯聚空間，以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套管是連通的。封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開式裝置相同。封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個固定閥，其作用是防止氣體壓力通過油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開式裝置四、氣舉設(shè)計（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個集液箱，提高51開式管柱半閉式管柱閉式管柱開式管柱半閉式管柱閉式管柱52（二）連續(xù)氣舉設(shè)計基礎(chǔ)(1)油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動態(tài)1.設(shè)計所需基本資料(2)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深；油、套管尺寸(3)油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、注氣量、油壓(4)油井生產(chǎn)條件：出砂、結(jié)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(shù)據(jù)：地面管線尺寸及長度、分離器壓力（二）連續(xù)氣舉設(shè)計基礎(chǔ)(1)油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平532.氣舉井內(nèi)的壓力及分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點為界，明顯的分為兩段。在注氣點以上，由于注入氣進(jìn)入油管而增大了氣液比，故壓力梯度明顯地低于注氣點以下的壓力梯度。①套管內(nèi)的靜氣柱壓力分布(近似于直線)：③氣舉井生產(chǎn)時的壓力平衡等式：圖2-36氣舉井壓力及其分布④平衡點氣體壓力與注氣點油管內(nèi)壓力之差：

克服氣舉閥阻力2.氣舉井內(nèi)的壓力及分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點為界，明顯54（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點深度和注氣量2)根據(jù)產(chǎn)量Qo、油層氣液比RP等以pwf為起點，按多相垂直管流向上計算注氣點以下的壓力分布曲線A。已知：產(chǎn)量、注入壓力、定油管壓力和IPR曲線計算：注氣點深度、氣液比和注氣量計算步驟4)由平衡點沿注氣點以下的壓力分布曲線上移⊿p(平衡點氣體壓力與注氣點油管內(nèi)壓力之差，一般取0.5～0.7Mpa)所得的點即為注氣點。

對應(yīng)的深度和壓力即為注氣點深度L和工作閥所在位置的油管壓力。1)根據(jù)要求的產(chǎn)量Qo由IPR曲線確定相應(yīng)的井底流壓pwf。3)由工作壓力pso計算環(huán)形空間氣柱壓力曲線B。此線與注氣點以下的壓力分布曲線A的交點即為平衡點。（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點深度和注氣量2)根據(jù)558)根據(jù)最后確定的氣液比TGLR和其它已知數(shù)據(jù)計算注氣點以上的油管壓力分布曲線，可用它來確定啟動閥的安裝位置。5)注氣點以上的總氣液比為油層生產(chǎn)氣液比與注入氣液比之和。假設(shè)一組總氣液比，對每一個總氣液比都以注氣點油管壓力為起點，利用多相管流向上計算油管壓力分布曲線D1、D2…及確定井口油管壓力。6)繪制總氣液比與井口壓力關(guān)系曲線，找出與規(guī)定井口油管壓力相對應(yīng)的總氣液比TGLR。7)總氣液比減去油層生產(chǎn)氣液比得到注入氣液比。根據(jù)注入氣液比和規(guī)定的產(chǎn)量計算需要的注入氣量。圖2-37定注氣壓力，定井口壓力下確定注氣點深度及氣液比8)根據(jù)最后確定的氣液比TGLR和其它已知數(shù)據(jù)計算注氣點以56圖2-40定注氣量，定井口油壓下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量(1-IPR曲線；2-計算的產(chǎn)量～井底流壓曲線（油管工作曲線）圖2-38定注氣壓力，定井口壓力下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量圖2-40定注氣量，定井口油壓下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量(1-IPR57（四）定井口壓力和限定注氣量的條件下確定注氣點深度和產(chǎn)量已知：井口壓力、注氣量計算：注氣點深度和產(chǎn)量計算步驟1)假定一組產(chǎn)量，根據(jù)提供的注氣量和地層生產(chǎn)氣液比計算出每個產(chǎn)量所對應(yīng)的總氣液比TGLR;2)根據(jù)地面注入壓力pso計算環(huán)形空間氣柱壓力分布線B，用注入壓力減⊿p作B線的平行線，即為注氣點深度線。3)以定井口壓力為起點，計算每個產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1、D2、D3…。它們與注氣點深度線的交點，即為各個產(chǎn)量所對應(yīng)的注氣點a1、a2、a3…和注氣深度L1、L2、L3…。4)計算每個產(chǎn)量對應(yīng)的注氣點以下的壓力分布曲線A1、A2、A3…及井底流壓pwf1、pwf2、pwf3…（四）定井口壓力和限定注氣量的條件下確定注氣點深度和產(chǎn)量已知585)繪制油管工作曲線，與IPR曲線的交點為協(xié)調(diào)產(chǎn)量和流壓。根據(jù)給定的注氣量和協(xié)調(diào)產(chǎn)量Q，計算出相應(yīng)的注入氣液比，總氣液比TGLR；6)注氣點以下的壓力分布曲線A，與注氣點深度線C的交點a，即為可能獲得的最大產(chǎn)量的注氣點，其深度L即為工作閥的安裝深度。7)根據(jù)最后確定的產(chǎn)量Q和總氣液比TGLR，計算注氣點以上的油管壓力分布曲線D。它可用來確定啟動閥的位置。圖2-39定注氣量，定井口壓力下確定注氣點深度5)繪制油管工作曲線，與IPR曲線的交點為協(xié)調(diào)產(chǎn)量和流壓。59(五)氣舉閥位置確定方法原則必須充分利用壓縮機(jī)的工作能力；在最大可能的深度上安裝閥，力求數(shù)量最少，深度最大。方法第一個閥的下入深度根據(jù)壓縮機(jī)最大工作壓力確定；第一個以后的閥下入深度可根據(jù)套管環(huán)空壓力及第一個閥的關(guān)閉壓力差來確定。

(五)氣舉閥位置確定方法原則方法60（五）氣舉閥位置確定方法1）計算法一般采用計算法或圖解法來確定閥位置和數(shù)量。當(dāng)井中液面較深，中途未溢出井口：當(dāng)井筒中液面在井口附近，在壓氣過程中即溢出井口：①第一個閥的下入深度（五）氣舉閥位置確定方法1）計算法一般采用計算法或圖解法來確61②第二個閥的下入深度閥Ⅱ處壓力平衡等式為：圖2-41凡爾深度計算示意圖當(dāng)?shù)诙€閥進(jìn)氣時，第一個閥關(guān)閉。閥Ⅱ處的環(huán)空壓力為paII，閥I處的油壓為ptI。③第i個閥的下入深度②第二個閥的下入深度閥Ⅱ處壓力平衡等式為：圖2-41凡爾622)圖解法確定氣舉閥位置①繪制靜液壓力梯度曲線和井下溫度分布曲線；②確定井口到注氣點的最小油管力分布曲線；③計算頂部閥的位置；

④從頂部閥位置點向左作水平線與最小油管壓力線相交；

圖解法確定閥位置１１２４⑤頂部閥處注汽壓力和管內(nèi)油管壓力，確定頂部閥嘴尺寸；

2)圖解法確定氣舉閥位置①繪制靜液壓力梯度曲線和井下溫度分布632）圖解法(p89)圖2-42圖解法確定閥位置2）圖解法(p89)圖2-42圖解法確定閥位置64五、氣舉井試井圖2-44氣舉井試井曲線氣舉井試井方法：通過改變注入氣量來改變油井產(chǎn)量，測得油井產(chǎn)量和相應(yīng)的井底流壓與注入氣量的對應(yīng)關(guān)系，以確定油井的工作條件和工作狀況。(結(jié))五、氣舉井試井圖2-44氣舉井試井曲線氣舉井試井方法：通65小結(jié)(1)氣舉是利用氣體膨脹使井筒流體密度降低的機(jī)理采油。(2)氣舉的類型可按注氣方式和裝置類型進(jìn)行分類。(3)氣舉閥的作用是降低氣舉啟動壓力，從而選擇小功率的壓縮機(jī)，節(jié)約投資。(4)氣舉閥的類型很多，可根據(jù)油井的具體情況進(jìn)行選擇。(5)氣舉生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括：氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等。小結(jié)(1)氣舉是利用氣體膨脹使井筒流體密度降低的機(jī)理采66第二章

自噴與氣舉采油主要內(nèi)容一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二、氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計方法第二章自噴與氣舉采油主要內(nèi)容67

自噴采油法（FlowingProduction)采油方法人工舉升法氣舉（GasLift）電潛泵（ElectricalSubmersiblePumping）水力活塞泵（HydraulicPumping）射流泵（JetPumping）無桿泵游梁式深井泵采油（Beam-pumping）螺桿泵采油（ScrewPumping）有桿泵利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。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。 自噴采油法（FlowingProduction)采油方法68自噴井條件分析1.單相液體垂直管流：

自噴條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動自噴井條件分析垂直管流動69自噴井條件分析2.氣液混合物垂直管流：

（1）必要條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動自噴井條件分析垂直管流動70第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到井底的流動—地層滲流井底到井口的流動—井筒多相管流井口到分離器—地面水平或傾斜管流油井生產(chǎn)的三個基本流動過程自噴井生產(chǎn)的四個基本流動過程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到71自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程（1）地層中的滲流：10-50%

（2）井筒中的流動：30-80%

（3）嘴流：5-30%

（4）地面管線流動：5-10%

利用油層本身的能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。

自噴采油原理：主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分離出來而發(fā)生的膨脹。

在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動阻力自行流動，不需人為補(bǔ)充能量，因此自噴采油是最簡單、最方便、最經(jīng)濟(jì)的采油方法。

自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動過程利用油層本身的能量使72圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力損失穿過井壁(射孔孔眼、污染區(qū))的壓力損失穿過井下節(jié)流器的壓力損失穿過井下安全閥的壓力損失穿過地面油嘴的壓力損失地面出油管線的壓力損失地面管線總壓力損失，包括和油管總壓力損失，包括和圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力73油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：四個流動系統(tǒng)相互銜接又相互協(xié)調(diào)起來。協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流量相等各子系統(tǒng)壓力相銜接，前系統(tǒng)的殘余壓力可作為后序系統(tǒng)的動力油井穩(wěn)定生產(chǎn)時，整個流動系統(tǒng)必須滿足混合物的質(zhì)量和能量守恒原理。油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流74二、自噴井節(jié)點分析節(jié)點系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對整個系統(tǒng)工作的影響，為系統(tǒng)優(yōu)化運行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。20世紀(jì)80年代以來，為進(jìn)行油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計及生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測，廣泛使用了節(jié)點系統(tǒng)分析的方法節(jié)點劃分依據(jù)：不同系統(tǒng)的流動規(guī)律不同二、自噴井節(jié)點分析節(jié)點系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個油75節(jié)點（node）：油氣井生產(chǎn)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(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。函數(shù)節(jié)點：節(jié)流裝置兩端壓降與流量有關(guān)，稱為函數(shù)節(jié)點解節(jié)點（solutionnode）：系統(tǒng)中間的某個節(jié)點，將系統(tǒng)分為流入和流出兩部分。節(jié)點（node）：油氣井生產(chǎn)過程中的某個位置。普通節(jié)點：76節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動子系統(tǒng)油嘴流動子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)常用節(jié)點分離器壓力：psep井口回壓：ph井口油壓：pt井底流壓：pwf油藏平均壓力：pr

pr-

pwfIPR曲線

pwf-

pt多相管流計算方法

pt-

ph嘴流特性曲線

pB-

psep多相管流計算方法圖2-2自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點位置節(jié)點系統(tǒng)分析對象：整個油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系77需要解決的問題：預(yù)測在某些節(jié)點壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其它節(jié)點的壓力。節(jié)點系統(tǒng)分析實質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展通常節(jié)點1分離器壓力psep、節(jié)點8油藏平均壓力pr為定值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問題必須從節(jié)點1或節(jié)點8開始。求解點的選擇：主要取決于所要研究解決的問題求解點：為使問題獲得解決的節(jié)點需要解決的問題：預(yù)測在某些節(jié)點壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其78協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線協(xié)調(diào)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(yīng)的產(chǎn)量。協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點流入曲線節(jié)點流出曲線協(xié)調(diào)點求解問題方法：針79(一)油藏與油管兩個子系統(tǒng)的節(jié)點分析1)井底為求解點當(dāng)油壓為已知時，可以井底為求解點。圖2-4管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線給定已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時的采油指數(shù)；油管直徑；以及飽和壓力；氣油比；含水；油氣水密度。節(jié)點（井底）流入曲線:IPR曲線節(jié)點（井底）流出曲線:由井口油壓所計算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。交點：該系統(tǒng)在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。(一)油藏與油管兩個子系統(tǒng)的節(jié)點分析1)井底為求解點圖2-80圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井口為求解點設(shè)定一組產(chǎn)量，通過IPR曲線A可計算出一組井底流壓，然后通過井筒多相流計算可得一組井口油壓曲線。節(jié)點（井口）流入曲線：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線IPR曲線Pa-Pb是在油管中消耗的壓力曲線B的形狀：油管的上下壓差(Pa-Pb)并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大。產(chǎn)量低時，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力損耗大。使用：計算出任意產(chǎn)量下的井口油壓的大小，并用于預(yù)測油井能否自噴。Q1圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井口為求解點設(shè)定一組產(chǎn)量81(二)從油藏到分離器無油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法1)井底為求解點

給定的已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時的采油指數(shù)油管直徑；分離器壓力；出油管線直徑及長度；氣油比；含水；飽和壓力以及油氣水密度。2-6簡單管流系統(tǒng)選取了中間節(jié)點(井底)為求解點，求解時，要從兩端(井底和分離器)開始，設(shè)定一組流量，對這兩部分分別計算至求解點上的壓力(井底流壓)與流量的關(guān)系曲線。整個生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底分成兩部分：(1)油藏中的流動；(2)從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。(二)從油藏到分離器無油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法1)井底為求解點82圖2-7求解點在井底的解節(jié)點（井底）流入曲線：油藏中流動的IPR曲線；節(jié)點（井底）流出曲線：以分離器壓力為起點通過水平或傾斜管流計算得井口油壓，再通過井筒多相流計算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。交點：在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。圖2-7求解點在井底的解節(jié)點（井底）流入曲線：油藏中流動83②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對完善性的影響選取井底為求解點的目的①預(yù)測油藏壓力降低后的未來油井產(chǎn)量圖2-8預(yù)測未來產(chǎn)量圖2-9油井流動效率改變的影響②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對完善性的影響選取井底為求解842)井口為求解點整個生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏部分以及地面管線和分離器部分圖2-10地面管線和分離器部分圖2-11油管和油藏部分2)井口為求解點圖2-10地面管線和分離器部分圖2-1185圖2-12求解點在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點計算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動態(tài)曲線。流出曲線：以分離器壓力為起點計算水平管流動態(tài)曲線。交點：產(chǎn)量及井口壓力。圖2-12求解點在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點計算不同86求解點選在井口的目的：研究不同直徑油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的影響，便于選擇油管及出油管線的直徑。圖2-13不同直徑的油管和出油管線的井口解求解點選在井口的目的：研究不同直徑油管和出油管線對生產(chǎn)動態(tài)的873)分離器為求解點圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點，分離器為終點，計算并繪制分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線交點：已知的分離器壓力，所給條件下分離器壓力及產(chǎn)量3)分離器為求解點圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點88圖2-16分離器壓力對不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對多井生產(chǎn)的影響說明：分離器壓力對后續(xù)工程設(shè)備選擇和效率有影響，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合考慮。圖2-16分離器壓力對不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對多井生894)平均油藏壓力為求解點圖2-18變化的影響以油藏壓力為求解點的目的：①研究在給定條件下油藏平均壓力對油井生產(chǎn)的影響②預(yù)測不同油藏平均壓力下的油井產(chǎn)量。分離器壓力→井口壓力→井底壓力→油藏平均壓力,油藏平均壓力與流量關(guān)系曲線。假設(shè)一組產(chǎn)量4)平均油藏壓力為求解點圖2-18變化的影響以油藏壓力為90(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法

臨界流動：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度時的流動狀態(tài)。圖2-19嘴流示意圖1.嘴流規(guī)律油嘴的孔眼直徑很小，一般只有幾毫米，油氣在嘴前壓力pt和嘴后壓力ph作用下通過油嘴。(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法臨界流動：流體91圖2-20關(guān)系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：在臨界流動條件下，流量不受嘴后壓力變化的影響，臨界壓力pc。嘴前壓力：p1嘴后壓力：p2圖2-20關(guān)系空氣流過噴管的臨界壓力比為92分析：對于含水井：根據(jù)礦場資料統(tǒng)計，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公式為：圖2-21油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線①當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時，產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。②只有滿足油嘴的臨界流動，油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。分析：對于含水井：根據(jù)礦場資料統(tǒng)計，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)932.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法功能節(jié)點：存在壓差的節(jié)點。壓力不連續(xù)的節(jié)點。一般地，功能節(jié)點位置上裝有起特殊作用的設(shè)備，如油嘴、抽油泵等。油井生產(chǎn)系統(tǒng)中，當(dāng)存在功能節(jié)點時，一般以功能節(jié)點為求解點。節(jié)點系統(tǒng)分析思路：①以系統(tǒng)兩端為起點分別計算不同流量下節(jié)點上、下游的壓力，并求得節(jié)點壓差，繪制壓差－流量曲線。②根據(jù)描述節(jié)點設(shè)備(油嘴、安全閥等)的流量—壓差相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。③兩條壓差－流量曲線的交點為問題的解，即節(jié)點設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。2.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點分析方法功能節(jié)點：存在壓差的節(jié)點。一般地94圖3-22自噴井三個流動過程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井IPR曲線上找出相應(yīng)的pwf；②由Q及pwf按垂直管流得出滿足油嘴臨界流動的Q—pt油管曲線B；③油嘴直徑d一定，繪制臨界流動下油嘴特性曲線C；④油管曲線B與油嘴特性曲線d的交點即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。

有油嘴系統(tǒng)以油嘴為求解點的節(jié)點分析方法的步驟：油層滲流消耗的壓力油管流動消耗的壓力圖3-22自噴井三個流動過程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井95(四)節(jié)點分析在設(shè)計及預(yù)測中的應(yīng)用①先繪出滿足油嘴臨界流動的pt～Q油管工作曲線B；1.不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測與油嘴選擇圖2-23不同油嘴直徑時的產(chǎn)量②作出相應(yīng)的油嘴曲線；③根據(jù)交點所對應(yīng)的產(chǎn)量確定與之對應(yīng)的(或較接近的)油嘴直徑。(四)節(jié)點分析在設(shè)計及預(yù)測中的應(yīng)用①先繪出滿足油嘴臨界流動的96油壓較低時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；2.油管直徑的選擇圖2-24不同油管直徑對產(chǎn)量的影響Q1Q2油壓高時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要低。原因：滑脫損失、摩擦損失相互作用。油壓較低時，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；2.油管直徑的選97當(dāng)油嘴直徑不變時，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低。3.預(yù)測油藏壓力變化對產(chǎn)量的影響圖2-25油藏壓力下降對產(chǎn)量的影響如果要保持原來的產(chǎn)量，就必須換用較大的油嘴直徑。當(dāng)油嘴直徑不變時，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低。3.預(yù)測油藏壓98油井生產(chǎn)過程中，pr連續(xù)下降，相應(yīng)的油管曲線要向橫軸方向移動。4.停噴壓力預(yù)測圖2-26停噴壓力預(yù)測若要求油壓大于一定值生產(chǎn)，則在縱軸上沿油壓值點做水平線，若水平線與油管曲線不相交，則表明油井不能自噴生產(chǎn)。油井生產(chǎn)過程中，pr連續(xù)下降，相應(yīng)的油管曲線要向橫軸方向移動99小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個基本流動過程，每一過程遵循各自的流動規(guī)律。(2)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與分析采用節(jié)點系統(tǒng)分析方法，求解點的選擇取決于需要解決的問題。(3)為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計要求嘴流達(dá)到臨界流動條件。(4)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測、油嘴的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測等。小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個基本流動過程，每100第二節(jié)氣舉采油原理利用從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式。氣舉定義：從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)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(nèi)的原油舉升到地面。第二節(jié)氣舉采油原理利用從地面向井筒注入高壓氣體將原101①必須有足夠的氣源；②需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜；③一次性投資較大；④系統(tǒng)效率較低。優(yōu)點井口和井下設(shè)備比較簡單，適用性強(qiáng)，運行費用低。缺點高產(chǎn)量的深井；含砂量少、含水低、氣油比高和含有腐蝕性成分低的油井；定向井和水平井等。適用條件①必須有足夠的氣源；優(yōu)點井口和井下設(shè)備比較簡單，適用性強(qiáng)，運102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。氣舉連續(xù)氣舉將高壓氣體連續(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。間歇氣舉一、氣舉分類(按注氣方式)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103二、氣舉啟動①當(dāng)油井停產(chǎn)時，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一位置，當(dāng)啟動壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時，環(huán)空液面將被擠壓下降。(1)啟動過程圖2-28氣舉井（無凡爾）的啟動過程a—停產(chǎn)時二、氣舉啟動①當(dāng)油井停產(chǎn)時，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)104②如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點）處，此時的井口注入壓力為啟動壓力。圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋啟動壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋時的井口注入壓力。②如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)105③當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升高，液流噴出地面。井底流壓隨之降低，油層產(chǎn)液，并隨注入的高壓氣體一同排出井筒，最后達(dá)到一個協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

c—氣體進(jìn)入油管③當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升106②當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將不斷降低。圖2-29氣舉井啟動時的壓縮機(jī)壓力隨時間的變化曲線(2)氣舉過程中壓縮機(jī)壓力變化①壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點）處，此時的井口注入壓力為啟動壓力。③當(dāng)井底流壓低于油層壓力時，液流則從油層中流出，這時混合液密度又有所增加，壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。②當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將107（3）啟動壓力計算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低到管鞋時，液體并未從井口溢出，啟動壓力與油管液柱靜壓相平衡。即圖2-28氣舉井（無閥）的啟動過程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋（3）啟動壓力計算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)108第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間的液面還沒有被擠到油管鞋時，油管內(nèi)的液面已達(dá)到井口，液體中途溢出井口。此時，啟動壓力就等于油管中的液柱壓力:第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好時，且液面下降很緩慢時，則環(huán)形空間有部分液體被油層吸收。極端情況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時，油管中的液面幾乎沒有升高。此時，啟動壓力由油管中靜液面下的深度確定，即：一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動壓力介于和之間。第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間109三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時，其工作壓力比啟動壓力小得多，勢必造成壓縮機(jī)功率的浪費。為了降低壓縮機(jī)的啟動壓力與工作壓力之差，必須降低啟動壓力。三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動110三、氣舉閥氣舉閥的作用：排出油套環(huán)形空間的液體；降低啟動壓力。氣舉閥進(jìn)氣的過程就是油管內(nèi)液柱的卸載過程Unloading開開開開開關(guān)關(guān)關(guān)作用原理：逐步排除油套環(huán)形空間的液體。氣舉閥的特性：1、進(jìn)氣通道。2、可根據(jù)壓力高低打開、關(guān)閉。3、防止液體倒流。三、氣舉閥氣舉閥的作用：排出油套環(huán)形空間的液體；降低啟動壓力111氣舉閥實質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖閥關(guān)閉條件：閥打開條件：氣舉閥實質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30壓力調(diào)節(jié)器112受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAPFc=PdAb閥即將開始打開時：Fo=Fc此時套管壓力Pc為即將開啟瞬間時的壓力，稱為閥開啟壓力Pop式中：R=AP/Ab油管效應(yīng)；油管效應(yīng)系數(shù)Pvc為閥即將關(guān)閉瞬間閥處的套管壓力:僅與封包壓力有關(guān)，與油管壓力無關(guān)閥的距（spread)：閥開啟壓力與關(guān)閉壓力之差。閥的距隨油管壓力的增大而減??；與油管效應(yīng)有關(guān)，隨面積比R增大而增大，增大閥孔徑可增大閥距。受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAP式中：油管效應(yīng)；113①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打開或關(guān)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(lián)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。氣舉凡爾的分類①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打開或關(guān)114(二）幾種常用的氣舉閥簡介自學(xué)要點：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類型；(2)工作條件下閥的開啟壓力；(3)工作條件下閥的關(guān)閉壓力；(4)閥的工作壓差(閥的距)；(5)靜氣柱壓力分布計算相關(guān)式。(二）幾種常用的氣舉閥簡介自學(xué)要點：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類型；115四、氣舉設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：氣舉方式（連續(xù)、間歇氣舉）；氣舉裝置類型（開式、閉式、半閉式）；氣舉點深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等。四、氣舉設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：氣舉方式（連續(xù)、間歇氣舉）；116四、氣舉設(shè)計（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個集液箱，提高液體匯聚空間，以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套管是連通的。封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開式裝置相同。封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個固定閥，其作用是防止氣體壓力通過油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開式裝置四、氣舉設(shè)計（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個集液箱，提高117開式管柱半閉式管柱閉式管柱開式管柱半閉式管柱閉式管柱118（二）連續(xù)氣舉設(shè)計基礎(chǔ)(1)油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動態(tài)1.設(shè)計所需基本資料(2)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深；油、套管尺寸(3)油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、注氣量、油壓(4)油井生產(chǎn)條件：出砂、結(jié)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(shù)據(jù)：地面管線尺寸及長度、分離器壓力（二）連續(xù)氣舉設(shè)計基礎(chǔ)(1)油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平1192.氣舉井內(nèi)的壓力及分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點為界，明顯的分為兩段。在注氣點以上，由于注入氣進(jìn)入油管而增大了氣液比，故壓力梯度明顯地低于注氣點以下的壓力梯度。①套管內(nèi)的靜氣柱壓力分布(近似于直線)：③氣舉井生產(chǎn)時的壓力平衡等式：圖2-36氣舉井壓力及其分布④平衡點氣體壓力與注氣點油管內(nèi)壓力之差：

克服氣舉閥阻力2.氣舉井內(nèi)的壓力及分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點為界，明顯120（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點深度和注氣量2)根據(jù)產(chǎn)量Qo、油層氣液比RP等以pwf為起點，按多相垂直管流向上計算注氣點以下的壓力分布曲線A。已知：產(chǎn)量、注入壓力、定油管壓力和IPR曲線