采油工程2：自噴及氣舉采油

第二章

自噴與氣舉采油1、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析2、氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法人工舉升采油自噴采油(FlowingProduction)采油方法分類(lèi)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到地面所用的工藝方式和方法。方法和方式。

人工舉升采油有桿泵采油無(wú)桿泵采油常規(guī)有桿泵采油地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油氣舉采油電動(dòng)潛油離心泵采油水力活塞泵采油電動(dòng)潛油螺桿泵采油射流泵采油柱塞泵采油第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成自噴井生產(chǎn)的四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流—生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴(節(jié)流器)的流動(dòng)自噴井所特有的流動(dòng)完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖回壓Ph油藏壓力Pe井底流壓Pwf油藏中的壓力損失＝Pe－Pwf油壓Pt井筒中的壓力損失＝Pwf－Pt地面出油管線(xiàn)中的壓力損失＝Ph-Psep分離器壓力Psep嘴損＝Pt－Ph油井自噴生產(chǎn)的條件

油氣水混合物從地層流至計(jì)量站分離器總的壓力損失為：

生產(chǎn)壓差＋井筒損失＋油嘴損失＋地面管線(xiàn)損失問(wèn)題：油井穩(wěn)定自噴生產(chǎn)的條件？？？

二、自噴井節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法(NodalSystemsAnalysis)：它是應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，以油井生產(chǎn)系統(tǒng)為對(duì)象把從油藏到地面分離器所構(gòu)成的整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)按不同的流動(dòng)規(guī)律分成若干個(gè)流動(dòng)子系統(tǒng)，在每個(gè)流動(dòng)子系統(tǒng)的起始及銜接處設(shè)置節(jié)點(diǎn)。在分析研究各個(gè)子系統(tǒng)流動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上分析各子系統(tǒng)的相互關(guān)系及其各自對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控提供依據(jù)。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法最初用于分析和優(yōu)化電路和供水管網(wǎng)系統(tǒng)，1954年Gilbert提出把該方法用于油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，后來(lái)Brown等人對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，該方法在油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。節(jié)點(diǎn)分析的實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)程序化的單井動(dòng)態(tài)模型。借助于它可以幫助人們理解油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)中各個(gè)可控制參數(shù)與環(huán)境因素對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)量的影響和變化關(guān)系，從而尋求優(yōu)化油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)特性的途徑。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析對(duì)象：整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng)油嘴(節(jié)流器)流動(dòng)子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)

自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置1、分離器2、地面油嘴3、井口4、安全閥5、節(jié)流器6、Pwf7、Pwfs8、Pr9、集氣管網(wǎng)10、油罐節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量(壓力)守恒熱量守恒協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展求解點(diǎn)的選擇：主要取決于所要研究解決的問(wèn)題。求解點(diǎn)：為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)曲線(xiàn)示意圖節(jié)點(diǎn)流入曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)流出曲線(xiàn)協(xié)調(diào)點(diǎn)

(一)油藏與油管兩個(gè)子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析

管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線(xiàn)給定已知條件：油藏深度；油管直徑；氣油比；含水；油、氣、水密度；油藏壓力；飽和壓力(低于油層壓力)及單相流時(shí)的采油指數(shù)。節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線(xiàn):IPR曲線(xiàn)節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn):已知井口油壓，設(shè)定一組產(chǎn)量，通過(guò)井筒多相流計(jì)算得到一組管鞋壓力。交點(diǎn)：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。1)井底為求解點(diǎn)當(dāng)油壓已知時(shí)，可以井底為求解點(diǎn)。

油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)2)井口為求解點(diǎn)（油壓不確定）設(shè)定一組產(chǎn)量，通過(guò)IPR曲線(xiàn)A可計(jì)算出一組井底流壓，然后通過(guò)井筒多相流計(jì)算可得一組井口油壓曲線(xiàn)B。節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線(xiàn)：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)IPR曲線(xiàn)Pa-Pb是在油管中消耗的壓力曲線(xiàn)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(shí)，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時(shí)，摩擦損失大，這兩種情況均可造成管內(nèi)壓力損耗大。應(yīng)用：計(jì)算出任意產(chǎn)量下的井口油壓的大小，并用于預(yù)測(cè)油井能否自噴。(二)從油藏到分離器無(wú)油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法1)井底為求解點(diǎn)

給定的已知條件：分離器壓力；油藏深度；油藏壓力；飽和壓力(低于油層壓力)及單相流時(shí)的采油指數(shù)J等。由于選取中間節(jié)點(diǎn)(井底)為求解點(diǎn)，求解時(shí)，要從兩端(井底和分離器)開(kāi)始，設(shè)定一組流量，對(duì)這兩部分分別計(jì)算至求解點(diǎn)上的壓力(井底流壓，亦即油管鞋壓力)與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。生產(chǎn)系統(tǒng)從井底分成兩部分：油藏中的流動(dòng)；從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。簡(jiǎn)單管流系統(tǒng)求解點(diǎn)在井底的解節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線(xiàn)：油藏中流動(dòng)的IPR曲線(xiàn)；節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線(xiàn)：以分離器壓力為起點(diǎn)通過(guò)水平或傾斜管流計(jì)算得井口油壓，再通過(guò)井筒多相流計(jì)算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線(xiàn)。交點(diǎn)：在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對(duì)油井產(chǎn)量的影響選取井底為求解點(diǎn)的目的①預(yù)測(cè)油藏壓力降低后的未來(lái)油井產(chǎn)量油井流動(dòng)效率改變的影響預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量2)井口為求解點(diǎn)地面管線(xiàn)和分離器部分油管和油藏部分生產(chǎn)系統(tǒng)分為地面管線(xiàn)和分離器、油管和油藏兩個(gè)子系統(tǒng)。求解點(diǎn)在井口的解流出曲線(xiàn)：以分離器壓力為起點(diǎn)計(jì)算地面管流動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。流入曲線(xiàn)：油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。交點(diǎn)：產(chǎn)量及井口壓力。求解點(diǎn)選在井口的目的研究不同直徑油管和出油管線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響，便于選擇油管及出油管線(xiàn)的直徑。不同直徑的油管和出油管線(xiàn)的井口解3)分離器為求解點(diǎn)3)分離器為求解點(diǎn)

分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，計(jì)算并繪制分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線(xiàn)交點(diǎn)：給定分離器壓力下的產(chǎn)量（實(shí)際生產(chǎn)中，分離器壓力通常調(diào)為定值）分離器壓力對(duì)不同油井產(chǎn)量的影響研究分離器壓力對(duì)各類(lèi)油井生產(chǎn)的影響說(shuō)明：分離器壓力對(duì)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。求解點(diǎn)選在分離器處的目的4)平均油藏壓力為求解點(diǎn)4)平均油藏壓力為求解點(diǎn)

變化的影響以油藏壓力為求解點(diǎn)的目的：①研究在給定條件下油藏平均壓力對(duì)油井生產(chǎn)的影響②預(yù)測(cè)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(xiàn)。假設(shè)一組產(chǎn)量(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法

臨界流動(dòng)：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度，即聲波速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)圖2-19嘴流示意圖1.嘴流規(guī)律油壓回壓油氣混合物通過(guò)油嘴時(shí)，由于在此處氣體膨脹，混合物體積流量很大，而油嘴直徑又很小，因而，混合物流經(jīng)油嘴時(shí)流速極高，可能達(dá)到臨界流動(dòng)根據(jù)熱力學(xué)理論，氣體流動(dòng)的臨界壓力比為：空氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：

天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：在臨界流動(dòng)條件下，流量不受嘴后壓力(回壓)變化的影響。

關(guān)系質(zhì)量流量噴管后壓力噴管前壓力在臨界壓力比條件下最大流量，就是在聲速下的流量對(duì)于含水井：根據(jù)礦場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)，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：油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線(xiàn)以上的油嘴流動(dòng)等式有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，與油田條件有關(guān)，因而在實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)根據(jù)油田的具體情況進(jìn)行校正，得到適合本地區(qū)的計(jì)算公式當(dāng)油嘴直徑與氣油比一定時(shí)，產(chǎn)量Q和井口壓力pt成線(xiàn)性關(guān)系。但只有滿(mǎn)足油嘴的臨界流動(dòng)，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即使回壓有所變化，油井產(chǎn)量也不會(huì)發(fā)生變化2.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法功能節(jié)點(diǎn)：存在壓差的節(jié)點(diǎn)。壓力不連續(xù)的節(jié)點(diǎn)。一般地，功能節(jié)點(diǎn)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(diǎn)時(shí)，一般以功能節(jié)點(diǎn)為求解點(diǎn)。最大的區(qū)別在于其有油嘴，井下安全閥，井下節(jié)流器。（圖2-1）這些節(jié)點(diǎn)上的壓力是不連續(xù)的，液流穿過(guò)節(jié)點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生壓差功能節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析思路：①以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力，并求得節(jié)點(diǎn)壓差－流量曲線(xiàn)。②根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)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(xiàn)。③兩條壓差－流量曲線(xiàn)的交點(diǎn)為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。自噴井三個(gè)流動(dòng)過(guò)程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定的一系列產(chǎn)量Q，分別從油層和分離器開(kāi)始計(jì)算出油嘴處的一系列的油壓和回壓。②將滿(mǎn)足回壓低于油壓一半（油嘴臨界壓力比近似取0.5）的點(diǎn)繪制成pt-Q的曲線(xiàn)B.③油嘴直徑d一定，繪制臨界流動(dòng)下油嘴特性曲線(xiàn)G；(油嘴的參數(shù)曲線(xiàn))④油管曲線(xiàn)B與油嘴特性曲線(xiàn)G的交點(diǎn)C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(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析方法的步驟：油層滲流消耗的壓力油管流動(dòng)消耗的壓力(四)節(jié)點(diǎn)分析在設(shè)計(jì)及預(yù)測(cè)中的應(yīng)用①先繪出滿(mǎn)足油嘴臨界流動(dòng)的Pt～Q油管工作曲線(xiàn)B；1.不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)與油嘴選擇圖2-23不同油嘴直徑時(shí)的產(chǎn)量②作出相應(yīng)的油嘴曲線(xiàn)；③根據(jù)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量確定與之對(duì)應(yīng)的(或較接近的)油嘴直徑。注：油嘴的更換應(yīng)不引起繪制曲線(xiàn)B的各參數(shù)的變化油壓較低時(shí)（pt1），大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；油壓較高時(shí)(pt2)，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要低。原因：大直徑管中滑脫損失使總損失增大。2.油管直徑的選擇不同油管直徑對(duì)產(chǎn)量的影響注：在某種條件下，大直徑油管不一定比小直徑油管的產(chǎn)量高當(dāng)油嘴直徑不變時(shí)，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低，如果要保持原來(lái)的產(chǎn)量，就必須換用較大的油嘴直徑。3.預(yù)測(cè)油藏壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響油藏壓力下降對(duì)產(chǎn)量的影響IPR曲線(xiàn)油嘴特性曲線(xiàn)油管工作曲線(xiàn)地層壓力Pr連續(xù)下降，IPR曲線(xiàn)分別變?yōu)锳1,A2,A3.相應(yīng)的油管工作曲線(xiàn)要向橫軸方向移動(dòng)，如B1,B2,B3.若要求油壓大于一定值生產(chǎn)(E點(diǎn))，則在縱軸上沿油壓值點(diǎn)做水平線(xiàn)，此時(shí)水平線(xiàn)與油管曲線(xiàn)B3不相交，則表明油藏壓力降到A3以前，油井已經(jīng)不能自噴生產(chǎn)了。4.停噴壓力預(yù)測(cè)停噴壓力預(yù)測(cè)實(shí)際情況在實(shí)際的自噴油井工作中，情況要復(fù)雜得多。以上的節(jié)點(diǎn)分析系統(tǒng)尚未考慮的因素有：1、多油層的情況2、油井生產(chǎn)過(guò)程中的復(fù)雜情況，如出砂、結(jié)蠟、井下節(jié)流器及安全閥等情況。注：在節(jié)點(diǎn)分析計(jì)算的過(guò)程中，多相流計(jì)算是至關(guān)重要的。但要根據(jù)油田的本身情況而定，這樣才能使計(jì)算更加準(zhǔn)確。小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程，每一過(guò)程遵循各自的流動(dòng)規(guī)律。(2)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析采用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法，求解點(diǎn)的選擇取決于需要解決的問(wèn)題。(3)為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對(duì)有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嘴流達(dá)到臨界流動(dòng)條件。(4)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測(cè)、油嘴的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線(xiàn)的選擇、停噴條件的預(yù)測(cè)等。第二節(jié)氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法①必須有足夠的氣源；②需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線(xiàn)，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。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：優(yōu)點(diǎn)：井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：高產(chǎn)量的深井；氣油(液)比高的油井；定向井和水平井等。適用條件：現(xiàn)階段油田較少采用氣舉采油一.氣舉采油原理原理：依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合，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。氣舉采油系統(tǒng)示意圖

我國(guó)先后在遼河、中原、吐哈、塔里木等油田應(yīng)用了氣舉采油技術(shù)。氣舉管柱、氣舉閥、天然氣壓縮機(jī)及地面配氣站等已形成系列，高壓（12MPa以上）天然氣壓縮機(jī)部分進(jìn)口。目前，我國(guó)自行研究開(kāi)發(fā)了相關(guān)設(shè)計(jì)軟件和診斷方法，已獲得良好的應(yīng)用效果。向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)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。氣舉分類(lèi)（按注氣方式分類(lèi)）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?dú)馀e氣舉井與自噴井氣舉井主要依靠外來(lái)高壓氣體的能量。自噴井主要依靠油層本身的能量。為了獲得最大的油管工作效率，應(yīng)當(dāng)將油管下到油層中部，這樣可使油管在最大的沉沒(méi)度下工作，即使將來(lái)油層壓力下降，也能使氣體保持較高的舉油效率。二、氣舉啟動(dòng)①當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，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(dòng)壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時(shí)，環(huán)空液面將被擠壓下降。

(1)啟動(dòng)過(guò)程氣舉井（無(wú)氣舉閥）的啟動(dòng)過(guò)程a—停產(chǎn)時(shí)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)液面上升。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(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。啟動(dòng)壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋(注氣點(diǎn))時(shí)的井口注入壓力。氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程

b—環(huán)空液面到達(dá)管鞋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，液面不斷升高，液流噴出地面。氣舉井的啟動(dòng)過(guò)程

c—?dú)怏w進(jìn)入油管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(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)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，井底流壓將不斷降低。(2)氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化③當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從油層中流出，這時(shí)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(guò)一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)（3）啟動(dòng)壓力計(jì)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(shí)，液體并未從井口溢出，啟動(dòng)壓力與油管液柱相平衡。即若壓縮機(jī)的最大額定壓力小于啟動(dòng)壓力，則氣舉無(wú)法舉出井筒中的液體。靜液面距管鞋的深度油管液面上升的高度第二種情況：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(méi)有被擠到油管鞋時(shí)，油管內(nèi)的液面已達(dá)到井口，液體中途溢出井口。此時(shí)，啟動(dòng)壓力就等于油管中的液柱壓力:油管長(zhǎng)度第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好，且被擠壓的液面下降很緩慢時(shí)，從環(huán)形空間擠壓出的液體有部分被油層吸收。在極端情況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時(shí)，油管中的液面幾乎沒(méi)有升高。在這種情況下，啟動(dòng)壓力由油管中靜液面下的沉沒(méi)深度確定，即：最小啟動(dòng)壓力注：一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力只能介于pe'和pe''之間。三、氣舉閥(一）氣舉閥工作原理氣舉生產(chǎn)過(guò)程中，由于啟動(dòng)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(shí)，其工作壓力比啟動(dòng)壓力小得多，勢(shì)必造成壓縮機(jī)功率的浪費(fèi)，增加投入成本。為了降低壓縮機(jī)的啟動(dòng)壓力與工作壓力之差，必須降低啟動(dòng)壓力。氣舉閥的作用：1、氣體進(jìn)入舉升管柱的通道和開(kāi)關(guān)；2、降低啟動(dòng)壓力，增加氣舉舉升深度，從而增大油井生產(chǎn)壓差；3、氣舉閥可靈活地改變注氣深度，以適應(yīng)油井供液能力的變化；4、間歇?dú)馀e的工作閥可以防止過(guò)高的注氣壓力影響下一注氣周期，氣舉閥可控制周期注氣量；5、氣舉閥上的單流閥可以防止產(chǎn)液從舉升管倒流。氣舉閥的分類(lèi)：1、按壓力控制方式，氣舉閥可分為節(jié)流閥、氣壓閥、液壓閥和復(fù)合控制閥四種類(lèi)型。2、按氣舉閥在井下所起得作用，可分為卸載閥、工作閥和底閥。3、按氣舉閥自身的加載方式，可分為充氣波紋管氣舉閥和彈簧氣舉閥。4、按氣舉閥安裝作業(yè)方式，可分為固定式氣舉閥和投撈式氣舉閥。氣舉閥實(shí)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)示意圖閥打開(kāi)條件：閥關(guān)閉條件：圖2-30壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖(二）幾種常用的氣舉閥簡(jiǎn)介（自學(xué)）自學(xué)要點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類(lèi)型；(2)工作條件下閥的開(kāi)啟壓力；(3)工作條件下閥的關(guān)閉壓力；(4)閥的工作壓差；(5)靜氣柱壓力分布計(jì)算相關(guān)式。連續(xù)氣舉的排液過(guò)程四、氣舉設(shè)計(jì)

氣舉設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的設(shè)備條件（可提供的注氣壓力和注氣量）和油井流入動(dòng)態(tài)（IPR曲線(xiàn)）確定的。氣舉設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：氣舉方式和氣舉裝置類(lèi)型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類(lèi)型、尺寸及裝配要求。

一口井進(jìn)行氣舉設(shè)計(jì)時(shí)，先確定是采用連續(xù)氣舉還是間歇?dú)馀e。一般對(duì)于低壓、低采油指數(shù)的油井通常都采用間歇?dú)馀e。對(duì)于無(wú)法確定采用哪種方式最合適的井，應(yīng)該進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合考慮。（一）氣舉裝置類(lèi)型在油管柱底部下一個(gè)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(kāi)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(gè)固定閥，其作用是防止氣體壓力通過(guò)油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開(kāi)式裝置氣舉裝置類(lèi)型設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣舉方式和氣舉裝置類(lèi)型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類(lèi)型、尺寸及裝配要求等。（二）連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)1.設(shè)計(jì)所需基本資料(2)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井身結(jié)構(gòu)；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(5)流體物性：飽和壓力、地面原油密度、水的密度、天然氣的相對(duì)密度、地面原油粘度、表面張力(6)地面管線(xiàn)和分離器數(shù)據(jù)：地面管線(xiàn)尺寸及長(zhǎng)度、分離器壓力(4)油井生產(chǎn)條件：出砂、結(jié)蠟等情況2.氣舉井內(nèi)的壓力分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點(diǎn)為界，明顯的分為兩段。在注氣點(diǎn)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(diǎn)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(xiàn)）③氣舉井生產(chǎn)時(shí)的壓力平衡等式：氣舉井壓力及其分布（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度和注氣量已知：產(chǎn)量Q、注入壓力Pso、定油管壓力Pt和IPR曲線(xiàn)；計(jì)算：注氣點(diǎn)深度、氣液比和注氣量。計(jì)算步驟：2)根據(jù)產(chǎn)量Q、油層氣液比等以Pwf為起點(diǎn)，按多相垂直管流向上計(jì)算注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線(xiàn)A。1)根據(jù)要求的產(chǎn)量Q由IPR曲線(xiàn)確定相應(yīng)的井底流壓Pwf。3)由工作壓力Pso計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力曲線(xiàn)B。此線(xiàn)與注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線(xiàn)A的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)。4)由平衡點(diǎn)沿注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線(xiàn)上移⊿P(平衡點(diǎn)氣體壓力與注氣點(diǎn)油管內(nèi)壓力之差，一般取0.50.7Mpa)所得的點(diǎn)即為注氣點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的深度和壓力即為注氣點(diǎn)深度L和工作閥所在位置的油管壓力。5)注氣點(diǎn)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(duì)每一個(gè)總氣液比都以注氣點(diǎn)油管壓力為起點(diǎn)，利用多相管流向上計(jì)算油管壓力分布曲線(xiàn)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(xiàn)，找出與規(guī)定井口油管壓力相對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR。定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和注氣量的協(xié)調(diào)圖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(jì)算需要的注入氣量。注入氣液比=總氣液比-生產(chǎn)氣液比注入氣量=配產(chǎn)量×注入氣液比8)根據(jù)最后確定的氣液比TGLR和其它已知數(shù)據(jù)計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線(xiàn)，可用它來(lái)確定啟動(dòng)閥的安裝位置。注：以上的計(jì)算采用的是節(jié)點(diǎn)分析方法。并是以井口作為求解點(diǎn)。（四）定井口壓力和注氣量確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量有些情況下并不規(guī)定產(chǎn)量，而是希望在可提供的注氣壓力和注氣量下，盡量獲得最大可能的產(chǎn)量。1)假定一組產(chǎn)量，跟據(jù)可提供的注氣量和地層生產(chǎn)氣液比計(jì)算出每個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR。確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量的設(shè)計(jì)步驟：2)以給定的地面注入壓力Pso利用書(shū)中式（2-16b）計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力分布曲線(xiàn)B,用注入壓力減△P（0.5-0.7MPa）作B的平行線(xiàn)，即為注氣點(diǎn)深度線(xiàn)C.3)以定井口壓力為起點(diǎn)，利用多相垂直管流，根據(jù)對(duì)應(yīng)產(chǎn)量的總氣液比，向下計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線(xiàn)D1、D2、D3….它們與注氣點(diǎn)深度線(xiàn)C的交點(diǎn)，即為各個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)a1、a2、a3…和注氣深度L1、L2、L3…。4)從每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)壓力和深度開(kāi)始，利用井筒多相流根據(jù)油層生產(chǎn)氣液比向下計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線(xiàn)A1、A2、A3…及井底流壓Pwf1、Pwf2、Pwf3…。5)在IPR曲線(xiàn)圖上，根據(jù)上步計(jì)算結(jié)果繪出產(chǎn)量與計(jì)算流壓的關(guān)系曲線(xiàn)(油管工作曲線(xiàn))。它與IPR曲線(xiàn)的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量和壓力，即為該井在給定注氣量和井口油管壓力下的最大產(chǎn)量Q及相應(yīng)的井底流動(dòng)壓力Pwf，即協(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，可計(jì)算出相應(yīng)的注入氣液比，進(jìn)而計(jì)算出總氣液比TGLR.6)根據(jù)