海洋石油開采工程第四章海上采油方式

海洋石油開采工程第四章海上采油方式第1頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)、海上油氣開采方式特點(diǎn)、選擇原則

常用采油方式：自噴和人工舉升方式。

人工舉升方式：有桿抽油泵、螺桿泵、電潛泵、水力活塞泵、射流泵、氣舉、柱塞泵、腔式氣舉、電潛螺桿泵、海底增壓泵。一、海上采油方式選擇原則1)滿足油田開發(fā)方案的要求，在技術(shù)上又可行2)適應(yīng)海上油田開采特點(diǎn)3)綜合經(jīng)濟(jì)效益好第2頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)、海上油氣開采方式特點(diǎn)、選擇原則二、海上油田適用的人工舉升方式

海上油田適用的人工舉升方式1)電動(dòng)潛油泵優(yōu)點(diǎn)：排量大、易操作、地面設(shè)備簡(jiǎn)單，適用于斜井，可同時(shí)安裝井下測(cè)試儀表，海上應(yīng)用較廣泛。缺點(diǎn)：不適用于低產(chǎn)液井，高電壓，維護(hù)費(fèi)高，不適用于高溫井（一般工作溫度低于1300C），一般泵掛深度不超過3000m，選泵受套管尺寸限制。2)水力活塞泵優(yōu)點(diǎn)：不受井深限制（目前已知最大下泵深度已達(dá)&%5486m），適用于斜井，靈活性好，易調(diào)整參數(shù)，易維護(hù)和更換?？稍趧?dòng)力液中加入所需的如防腐劑、降粘劑、清蠟劑等。缺點(diǎn)：高壓動(dòng)力液系統(tǒng)易產(chǎn)生不安全因素，動(dòng)力液要求高，操作費(fèi)較高，對(duì)氣體較敏感，不易操作和管理，難以獲得測(cè)試資料。第3頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)、海上油氣開采方式特點(diǎn)、選擇原則二、海上油田適用的人工舉升方式

3)氣舉優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)產(chǎn)液量范圍大，適用于定向井，靈活性好?？蛇h(yuǎn)程提供動(dòng)力，適用于高氣油比井況，易獲得井下資料。缺點(diǎn)：受氣源及壓縮機(jī)的限制，受大井斜影響（一般來說用于600以內(nèi)斜井），不適用于稠油和乳化油，工況分析復(fù)雜，對(duì)油井抗壓件有一定的要求。4)噴射泵優(yōu)點(diǎn)：易操作和管理，無活動(dòng)部件，適用于定向井，對(duì)動(dòng)力液要求低，根據(jù)井內(nèi)流體所需，可加入添加劑，能遠(yuǎn)程提供動(dòng)力液。缺點(diǎn)：泵效低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不適用于含較高自由氣井，地面系統(tǒng)工作壓力較高。5)電潛螺桿泵優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)具有高泵效，適用于高粘度油井，并適用于低含砂流體及定向井，排量范圍大。缺點(diǎn)：工作壽命相對(duì)較低（與ESP相比），一次性投資高。第4頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一自噴采油法：完全依靠流體自身的能量將原油采出地面的方法叫自噴采油法，這樣的生產(chǎn)井叫自噴井。優(yōu)點(diǎn)：不需要補(bǔ)充能量，設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,投資少,經(jīng)濟(jì)效益高。第二節(jié)自噴與氣舉采油Ⅰ、自噴采油第5頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一一、油井自噴的條件1.自噴井的結(jié)構(gòu)2.油井自噴的條件

gH—井內(nèi)靜液柱壓力Pfr—摩擦阻力Pt—油壓第6頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一二、油管特性曲線

反映油管流通特性的流通量與壓力的關(guān)系曲線，叫油管特性曲線。根據(jù)已知壓力點(diǎn)位置，分成兩種：1．流量與井口壓力的關(guān)系曲線假設(shè)油井以不同產(chǎn)量qi生產(chǎn),由流入動(dòng)態(tài)關(guān)系,得出相應(yīng)井底流壓Pwfi,由壓力梯度計(jì)算方法,計(jì)算出相應(yīng)的井口壓力Pti。第7頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一作出井口壓力與產(chǎn)量的關(guān)系曲線qpqi0PtiPwfiIPRB第8頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.流量與井底壓力的關(guān)系曲線

流入動(dòng)態(tài)關(guān)系描述地層流入井筒的規(guī)律,給出關(guān)于地層滲流的井底壓力與產(chǎn)量的關(guān)系如果：井口壓力Pt一定，假設(shè)油井以不同的產(chǎn)量qi生產(chǎn)，利用壓力梯度計(jì)算對(duì)應(yīng)的井底流壓Pwfi第9頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一這一Pwf與q關(guān)系曲線，描述油管的流通特性，與地層滲流無關(guān)。作出曲線:PwfPIPR油管工作特性曲線qOqB第10頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一三、自噴井的協(xié)調(diào)生產(chǎn)及系統(tǒng)分析（一）、四個(gè)流動(dòng)過程

1.地層滲流：遵守滲流規(guī)律,IPR曲線；

2.垂直管流：兩相流動(dòng)規(guī)律,油管曲線；

3.咀流：多相咀流規(guī)律,咀流曲線；

4.地面管流：被油嘴分隔開。第11頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.井底：地層滲流出來的產(chǎn)量q與所剩Pwf正好等于垂直管推送該產(chǎn)量所需的井底壓力。即：地層產(chǎn)量=油管的舉升量井底流壓=油管舉升所需的管鞋壓力2.井口：流體的剩余壓力Pt正好等于油咀推送該產(chǎn)量所要求的咀前壓力。（二）、各流動(dòng)過程的銜接第12頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（三）、全井的協(xié)調(diào)

1.協(xié)調(diào)條件：井底井口都能銜接。

2.協(xié)調(diào)點(diǎn)：兩曲線的交點(diǎn)。當(dāng)q=qc時(shí)，Pwf-Pt有較低值。表明該產(chǎn)量下油管中壓力損失較低。qPPtPwfBdqcC第13頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.如PwfPwf1qq1PtPt1而使q1通過該油嘴需要PT的油壓，所以，q1不能完全通過油嘴，而地層又以q1繼續(xù)供給，造成井底流體堆積

Pwf

回到C點(diǎn)。（四）、協(xié)調(diào)點(diǎn)的分析dPwfPIPRBCPtPTAqPt1q1qPwf1第14頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.如PwfPwf1qq1PtPt1而使q1通過該油嘴只需要PT的油壓，引起大于q1的流量通過油嘴，而地層又以q1繼續(xù)供給，造成井底虧空。

Pwf

回到C點(diǎn)。CqPwfPqdIPRBPtPTAq1Pwf1Pt1第15頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（五）、協(xié)調(diào)點(diǎn)的調(diào)節(jié)方法1.改變地層參數(shù)如：注水、壓裂、酸化等2.改變油管工作參數(shù)（管徑）3.換油嘴簡(jiǎn)單易行，故常用。第16頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一油咀直徑不同，咀流曲線不同，得不同的協(xié)調(diào)生產(chǎn)點(diǎn)?？刂朴途a(chǎn)量就是選用合適的油咀，達(dá)到合適的協(xié)調(diào)點(diǎn)。q4681016Pq5q4q3q2q1（六）、協(xié)調(diào)在自噴井管理中的應(yīng)用1.利用油咀控制油井生產(chǎn)第17頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)Pt較低時(shí)，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的高;當(dāng)Pt較高時(shí)，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的低。因此，大直徑油管不一定好。高產(chǎn)井用大油管，低產(chǎn)井用小油管。

31/221/2PqPtPt2．優(yōu)選油管直徑第18頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆?，IPR曲線下移，油管曲線隨之下移，使協(xié)調(diào)點(diǎn)左偏，產(chǎn)量下降。qd1d2Pq1q2若d1不變，則q1q2若q1不變，則d1d23．預(yù)測(cè)地層壓力的變化對(duì)產(chǎn)量的影響欲保持油井產(chǎn)量，需更換油咀，使新的協(xié)調(diào)點(diǎn)的產(chǎn)量與原來相同。第19頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一4．預(yù)測(cè)停噴壓力若要求油壓>Pt，過Pt作水平線EC與B相交。

EC不能與B3相交，表明地層壓力下降到A3前,油井已不能正常自噴了。應(yīng)采取相應(yīng)措施維持生產(chǎn)。qPA3A2A1B1B2B3EC(Pt)第20頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（七）、井筒分析1.井筒內(nèi)的壓力關(guān)系油管系統(tǒng)：Pt—油壓Pfr—沿油管流動(dòng)時(shí)的摩阻損失mgH—油管中的全部重力損失套管系統(tǒng)：Pwf=Pc+PG+LLgL—液面以下液體的平均密度L—環(huán)空中的液柱高度PG—環(huán)空氣柱所造成的壓力PtPBPcLH第21頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一忽略PG，則：Pwf=Pc+LLgPwf<Pb時(shí)，L=0Pwf=PcPwf>Pb時(shí)，氣體在某一高度處分離出來。套壓和油壓的關(guān)系：mgH+Pfr+Pt=Pc+LLg當(dāng)Pwf<Pb時(shí)，L=0則：Pc=mgH+Pfr+Pt

一般有：Pc>Pt自噴井正常生產(chǎn)時(shí)，各壓力之間的關(guān)系為：

Pwf>

Pc>Pt>PB第22頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2．生產(chǎn)分析a.井筒中流動(dòng)阻力和液柱重力增大,導(dǎo)致Pt

如：油管中結(jié)蠟、原油脫氣、含水增多。b.油嘴被刺大時(shí)，Pt;

油嘴被堵時(shí)，Pt油管受堵油嘴受阻c.套壓變化反映井底流壓的變化。若：PtPc

Pwfq，一般認(rèn)為是出油管線被堵所致。第23頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)象：油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)；基本思想：設(shè)置節(jié)點(diǎn),隔離油井系統(tǒng)為子系統(tǒng)主要線索：壓力和流量變化，聯(lián)系各流動(dòng)過程，確定系統(tǒng)的流量。（一）、基本概念

1．油井生產(chǎn)系統(tǒng)油井生產(chǎn)系統(tǒng)是指從油層到地面油氣分離器這一統(tǒng)一的水力學(xué)系統(tǒng)。四、節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析第24頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)即位置。

a.普通節(jié)點(diǎn):一般指兩段不同流動(dòng)過程的銜接點(diǎn)、系統(tǒng)的起止點(diǎn)。不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。

b.函數(shù)節(jié)點(diǎn):一般在具有限流作用的裝置處。由于在其局部產(chǎn)生的壓降為流量的函數(shù)而得名。

c.解節(jié)點(diǎn):問題獲得解決的節(jié)點(diǎn)稱為求解節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)稱解節(jié)點(diǎn)或求解點(diǎn)。它將整個(gè)系統(tǒng)劃分為流入節(jié)點(diǎn)和流出節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分。第25頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.建立油井模型并設(shè)置節(jié)點(diǎn)2.解節(jié)點(diǎn)的選擇3.計(jì)算解節(jié)點(diǎn)上游的供液特征4.計(jì)算解節(jié)點(diǎn)下游的排液特征5.確定生產(chǎn)協(xié)調(diào)點(diǎn)6.進(jìn)行動(dòng)態(tài)擬合7.程序應(yīng)用（二）、節(jié)點(diǎn)分析的基本步驟第27頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（三）、示例1.井底為求解點(diǎn)第28頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（c）（d）p第29頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一選井底為求解點(diǎn)，可以：第30頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.井口為求解點(diǎn)（無油嘴）第31頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一3.井口為求解點(diǎn)(安裝地面油嘴)q5q4681016Pq4q3q2q1dqPPtPwfBqcC第32頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一自噴后期的問題q2d1Pq1qⅡ氣舉采油概述地層能量下降，所提供的壓力小于舉升時(shí)要消耗的壓力，油井停噴。第33頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一解決方法減少自噴過程的壓降，在地層所能供給的壓能范圍內(nèi)，使油井恢復(fù)自噴。

分析壓降公式，欲降低ΔP,需降低ρm。把氣體從地面注入井筒內(nèi)，可以增加R，從而達(dá)到降低ρm的目的。第34頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一氣源1.要求:

2.來源：

a.高壓天然氣。

b.低壓天然氣，經(jīng)壓縮機(jī)加壓注入。a.具有足夠的壓力，b.必須不含氧氣。人為地把氣體壓入井底，使油噴出地面，這種生產(chǎn)方法叫氣舉采油法。第35頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一氣舉采油特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：井口、井下設(shè)備簡(jiǎn)單，氣舉不受套管尺寸限制，生產(chǎn)靈活，管理比較方便。適用范圍廣，尤其適用于海上采油、深井、斜井、含腐蝕性氣體或含砂多、不適于泵抽的油井。缺點(diǎn)：地面設(shè)備復(fù)雜、投資大、需要?dú)庠?，要求套管能承受高壓。?6頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（一）氣舉系統(tǒng)構(gòu)成1.壓縮站；2.地面配氣站；3.單井生產(chǎn)系統(tǒng)；4.地面生產(chǎn)系統(tǒng)。重點(diǎn)：?jiǎn)尉a(chǎn)系統(tǒng)。地面生產(chǎn)系統(tǒng)與其他舉升方式基本相同。一、氣舉裝置與氣舉卸載第37頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.氣舉前狀態(tài)油井停噴時(shí)，油管和環(huán)空液面處于同一位置。2.氣舉過程（二）、氣舉的啟動(dòng)壓力和工作壓力向環(huán)空注入壓縮氣時(shí)，環(huán)空液面被擠壓向下，油管中的液面則上升。當(dāng)環(huán)空液面下降到管鞋時(shí)，壓風(fēng)機(jī)達(dá)到最大壓力，稱為啟動(dòng)壓力Pe。壓縮氣進(jìn)入油管后，使油管內(nèi)原油充氣，液面不斷上升，直至噴出地面。第39頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

噴出前，PwfPs；噴后，使油管內(nèi)ρm越來越低，油管鞋壓力急劇降低，井底壓力及壓風(fēng)機(jī)壓力隨之急劇下降。當(dāng)PwfPs時(shí)，地層開始產(chǎn)油，并使油管內(nèi)ρm稍有增加，致使壓風(fēng)機(jī)壓力復(fù)而上升。最后，液面在管鞋處達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)壓風(fēng)機(jī)的壓力稱為工作壓力Po。第40頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一若：PePc，則氣舉無法實(shí)現(xiàn)。

Pc—壓縮機(jī)的額定輸出壓力。PePtPo3.啟動(dòng)時(shí)壓風(fēng)機(jī)壓力變化曲線第41頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

啟動(dòng)壓力的大小與氣舉方式、油管下入深度、井徑、油管直徑以及靜液面的位置有關(guān)。

a、液體溢出井口：?jiǎn)?dòng)壓力：Pe=LLg(2-1a)Pe—最大啟動(dòng)壓力；L—油管長(zhǎng)度

b、液體不溢出井口：?jiǎn)?dòng)壓力：Pe=(h+h)Lg(2-1b)

4.啟動(dòng)壓力的計(jì)算第42頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一h(D2-d2)/4=(/4)d2h得：h=(D2/d2-1)h

代入(2-1b)式得：Pe=hLgD2/d2(2-1c)hΔhD—套管內(nèi)徑d—油管直徑h—油管在靜液面下的沉沒度。第43頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)?shù)貙覭大，被擠壓的液面下降很緩慢時(shí)，環(huán)空中的液體部分被地層吸收。極端情況，全部吸收。環(huán)空液面到達(dá)管鞋時(shí)，油管液柱幾乎沒有升高，此時(shí)，啟動(dòng)壓力由沉沒度決定。

Pe=hLgPe—最小啟動(dòng)壓力因此：PePe

Pe

(2-1)第44頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

若Pe大于壓縮機(jī)的額定輸出壓力，該壓縮機(jī)就無法把環(huán)空中的液體壓入油管內(nèi)，氣體不能進(jìn)入油管，就不能實(shí)現(xiàn)氣舉。要想實(shí)現(xiàn)氣舉，需大功率的壓縮機(jī)來保證氣舉的啟動(dòng)。但正常生產(chǎn)時(shí)不需要這么大的功率，造成浪費(fèi)，增加了設(shè)備的成本。為實(shí)現(xiàn)氣舉，同時(shí)降低成本，必須減小Pe，有效的方法是安裝氣舉凡爾。第45頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

1.U型管等壓面原理；

2.壓縮機(jī)以Po氣舉，不能把環(huán)空液面完全壓入油管內(nèi)，只能把液面向下壓一定深度(液面位于油管內(nèi)壓力等于Po點(diǎn))。（三）、氣舉的卸載過程第46頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

3.在這一位置上方的油管上打孔,氣體可將油管內(nèi)孔之上的這段液體舉出。4.液體舉出，油管內(nèi)壓力下降,環(huán)空液面下降到一定深度后達(dá)到穩(wěn)定,打第二個(gè)孔。5.當(dāng)?shù)诙€(gè)孔進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)應(yīng)封住。第47頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一6.逐級(jí)將液面壓向一定位置。

能滿足打開和封閉油管孔眼的裝置叫氣舉凡爾，這樣只需要工作壓力就能啟動(dòng)氣舉。正常氣舉時(shí)開啟的凡爾叫工作凡爾上面其余的凡爾稱啟動(dòng)凡爾第48頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第49頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.注氣通道；2.油管柱上注氣孔的開關(guān)；3.降低注氣的啟動(dòng)壓力。以注氣工作壓力按預(yù)期的產(chǎn)量進(jìn)行開采；4.靈活改變注氣深度，適應(yīng)供液能力的變化；（四）、氣舉閥的作用第50頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一5.間歇?dú)馀e的工作閥可以防止過高的注氣壓力影響下一個(gè)注氣周期,

控制每次注氣量；6.改變舉升深度，增大油井生產(chǎn)壓差，以清潔油層解除污染；7.氣舉閥中的單流閥可以阻止井液從油管倒流向油套環(huán)空。第51頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（五）、氣舉凡爾的類型1.按壓力控制方式可分為：

節(jié)流閥氣壓閥或稱套壓操作閥液壓閥或稱油壓操作閥復(fù)合控制閥第53頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一節(jié)流閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)與氣壓閥相同，但一旦打開后，僅對(duì)油壓敏感。打開閥，需要提高套壓，關(guān)閉閥則降低油壓或套壓；氣壓閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，有50-100%對(duì)套壓敏感，而打開后，僅對(duì)套壓敏感。為了開、關(guān)氣舉閥，必須分別提高或降低套壓；第54頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一液壓閥與氣壓閥正好相反，為了開、關(guān)氣舉閥，必須分別降低或提高油壓；復(fù)合控制閥，也稱液壓打開，氣壓關(guān)閉閥。即提高油壓則打開閥，降低套壓則關(guān)閉閥。第55頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.按氣舉閥在井下所起的作用，氣舉閥可分為:

卸載閥、工作閥和底閥。3.按氣舉閥自身的加載方式可分為:

充氣波紋管閥和彈簧氣舉閥。4.按氣舉閥安裝作業(yè)方式分為：固定式氣舉閥和投撈式氣舉閥。

第56頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

所謂套壓控制或油壓控制是指氣舉凡爾對(duì)Pt或Pc哪個(gè)更敏感。與凡爾接觸面積大的壓力就是凡爾的支配壓力。用于連續(xù)氣舉的凡爾,要在打開狀態(tài)時(shí)對(duì)Pt敏感一些，油壓下降，凡爾關(guān)閉一些，減小進(jìn)氣量；油壓上升，凡爾打開一些，增大進(jìn)氣量，以保持Pt趨于穩(wěn)定。用于間歇?dú)馀e的凡爾，在打開時(shí)，應(yīng)最大限度擴(kuò)張孔眼，并在關(guān)閉前一直保持全開狀態(tài)。以保證注氣期間把液體段塞舉出地面。第57頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)凡爾關(guān)閉時(shí)：試圖打開凡爾的力:Fo=Pc(Ab-Ap)+PtAp充氣室保持凡爾關(guān)閉的力:Fc=PdAb以Pvo表示凡爾將要開啟瞬間凡爾處的套管壓力AbPdApPcPcPt封包充氣室（六）、氣舉凡爾的工作原理1.套管壓力操作凡爾第58頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一開啟瞬間:Fo=

Fc

即：PdAb=Pvo(Ab-Ap)+PtAp凡爾開啟壓力為:(2-2)Pvo=(PdAb-PtAp)/(Ab-Ap)Pd—凡爾在井下時(shí)封包內(nèi)的壓力；

R—凡爾孔面積與封包面積之比，即:R=Ap/Ab

當(dāng)凡爾處的套管壓力Pc≥Pvo時(shí)，凡爾就被打開。(2-4)(2-6)第59頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)凡爾打開時(shí)：保持凡爾開啟的力:Fo=Pc(Ab-Ap)+PcAp=PcAb欲使凡爾關(guān)閉的力:Fc=PdAb欲使凡爾關(guān)閉則Fc≥Fo,即:PdAb≥PcAb以Pvc表示凡爾關(guān)閉瞬間凡爾處的套管壓力

Fo=

Fc

即：Pvc=

Pd(2-7a)當(dāng)凡爾處的套管壓力Pc≤Pd時(shí),凡爾就會(huì)關(guān)閉凡爾關(guān)閉壓力僅與封包壓力有關(guān),與Pt無關(guān)。因?yàn)锳b>Ap，所以，對(duì)Pc敏感。第60頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)凡爾關(guān)閉時(shí)：試圖打開凡爾的力:Fo=Pc(Ab-Ap)+PtAp保持凡爾關(guān)閉的力:Fc=PdAb+St(Ab-Ap)St—由彈簧張力所產(chǎn)生的等效壓力。以Pvo表示凡爾開啟瞬間凡爾處的套管壓力。2.雙元件套壓操作凡爾比套壓操作凡爾多了一個(gè)彈簧，由彈簧和氣室共同提供關(guān)閉力。第61頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一開啟瞬間：Fo=

Fc

于是，凡爾開啟壓力為:Pvo=(PdAb-PtAp)/(Ab-Ap)+St當(dāng)凡爾打開時(shí)：保持凡爾開啟的力:Fo=Pc(Ab-Ap)+PcAp=PcAbAbPdApPcPcPt封包充氣室St第62頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一欲使凡爾關(guān)閉的力:Fc=PdAb+St(Ab-Ap)

欲使凡爾關(guān)閉，則：Fc≥Fo

即：PdAb+St(Ab-Ap)≥PcAb以Pvc表示凡爾關(guān)閉瞬間凡爾處的套管壓力關(guān)閉瞬間：Fo=

Fc

即：Pvc=

Pd+St(1-R)

第63頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一3.油壓(液壓)操作凡爾在關(guān)閉條件下,Pt作用在封包上，而Pc則作用在凡爾上。與套壓操作凡爾相反，它對(duì)油壓更敏感。AbPdApPcPt封包充氣室St此時(shí)的開啟壓力是指凡爾打開瞬間的油管壓力Pvc=Pd+St(1-R)第64頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一4.彈簧凡爾（壓差式凡爾）

正常情況下，在彈簧的作用下,凡爾坐在下凡爾座上,處于開啟狀態(tài)。因孔眼節(jié)流，Pt<Pc

當(dāng)壓差大于彈簧張力的作用后,凡爾便會(huì)關(guān)閉.

當(dāng)凡爾打開時(shí)：保持凡爾開啟的力:Fo=AdSt+PtAdAdPcPcPtAu第65頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一St—彈簧張力折算到Ad面積上的等效力。

Ad—下凡爾座孔眼面積。欲使凡爾關(guān)閉的力:Fc=PcAd

欲使凡爾關(guān)閉則：Fc≥Fo,即:Pc≥Pt+St

關(guān)閉瞬間:(Pt)c=Pc-St

凡爾關(guān)閉壓差：Pc=Pc–(Pt)c=St

凡爾進(jìn)氣后，油管壓力減小,使P增大，當(dāng)P>Pc(即St)時(shí)，凡爾關(guān)閉。第66頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一關(guān)閉狀態(tài)下：試圖打開凡爾的力:Fo=AdSt+PtAu保持凡爾關(guān)閉的力:Fc=PcAuAu—上凡爾座孔眼面積凡爾開啟壓力：(Pt)o=Pc-凡爾開啟壓差：Po=Pc-(Pt)o=由于Ad/Au<1，Po<Pc，即(Pt)o>(Pt)c

第67頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

此凡爾通常用作啟動(dòng)凡爾，一旦關(guān)閉，就完成了使命,再不容易打開。正常氣舉過程中,希望它一直關(guān)閉。為了減少井下凡爾數(shù)，要求凡爾有盡量大的Pc，可增大St

；為使啟動(dòng)后凡爾有可靠的關(guān)閉狀態(tài)，要獲得小的Po，則應(yīng)減小Ad/Au，即增加孔徑差。第68頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（七）、氣舉閥的安裝與調(diào)試安裝方式主要有兩種：固定式（閥只能同油管一齊進(jìn)出）投撈式偏心工作筒用于安裝、固定氣舉閥,并為投撈氣舉閥起導(dǎo)向作用。第69頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)試的步驟為：充氮?dú)?(大于設(shè)計(jì)打開壓力0.03-0.05MPa)老化處理：

(模擬井下承壓,加至2.98MPa,并保持15min)恒溫：{15.6C(60F),并保持15min}

氣壓閥的氣室壓力:(2-8)(2-9a)第70頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

Tv——井下閥所處位置的預(yù)測(cè)溫度,F。

pti——第i級(jí)閥位置處的預(yù)測(cè)油壓。試驗(yàn)架打開壓力：Ct——氮?dú)鈮毫﹄S井筒溫度變化的修正系數(shù)。(2-9b)(2-9c)(2-10)第71頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.開式氣舉裝置：無封隔器地面注氣壓力波動(dòng)會(huì)引起油套環(huán)空液面升降,每次關(guān)井后,必須重新卸載。2.半閉式氣舉裝置：?jiǎn)畏飧羝魍昃⑷霘獠荒軓挠凸艿撞窟M(jìn)入油管。且油井一旦卸載，流體就無法回到油套環(huán)空。適用于連續(xù)氣舉和間歇?dú)馀e。（八）、氣舉裝置類型第72頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一第73頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一單封隔器及單流閥完井

與半閉式裝置類似，并在油管柱底端裝有固定單流閥。避免了開式裝置的弊端，使高壓氣體和井筒液體不能進(jìn)入地層。3.閉式氣舉裝置第74頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（一）、氣舉的最大產(chǎn)量1.最佳油氣比在一定q下,dp/dz最小的R叫該產(chǎn)量下的最佳油氣比。2.最佳油氣比曲線同樣管徑下，產(chǎn)量不同，最佳油氣比不同。產(chǎn)量越高，最佳油氣比越小。作出q與R最佳的關(guān)系曲線，叫最佳油氣比曲線。二、氣舉生產(chǎn)參數(shù)的確定第75頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一q最佳R第76頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

假設(shè)井口要求的壓力一定，根據(jù)不同的產(chǎn)量qi與之對(duì)應(yīng)的最佳氣液比Ri，可算得不同產(chǎn)量下的井底流壓。所得的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線叫最佳油氣比油管曲線。它與IPR曲線的交點(diǎn)就是滿足最佳油氣比的氣舉產(chǎn)量，因而也是氣舉可能的最大產(chǎn)量。因此:（1）氣舉的產(chǎn)量是有限的；（2）氣舉的產(chǎn)量還取決于入井動(dòng)態(tài)。3．最佳油氣比油管曲線第77頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一qP最佳油氣比油管曲線第78頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一我們已知在最佳油氣比下的產(chǎn)量，根據(jù)最佳油氣比曲線可定出其油氣比。已知生產(chǎn)油氣比：Rp

要求的最佳油氣比為R最佳

則注入氣量：（二）、注入氣量第79頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)協(xié)調(diào)點(diǎn)得井底壓力Pwf，氣體要進(jìn)入油管，PdiPwf

?。篜di=Pwf，而：Pwf=Psi-Pfr+Pg，因此：Psi=Pwf+Pfr-Pg，其中：Psi—地面注氣壓力

Pg—環(huán)空氣柱產(chǎn)生的壓力（三）、注入壓力第80頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一三、氣舉設(shè)計(jì)由設(shè)備的注氣量、注氣壓力及IPR確定。內(nèi)容：氣舉方式、裝置類型、氣舉點(diǎn)深度、氣液比、產(chǎn)量、凡爾位置、類型、尺寸及裝配要求。連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e氣舉方式裝置類型半閉式開式閉式第81頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一（一）、氣舉井內(nèi)的壓力分布

環(huán)空氣柱靜壓力分布近似為直線：Pg(X)—X處的氣柱壓力,(絕對(duì));Pko—井口壓力,(絕對(duì));g—重力加速度gs—

標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度；X—深度Ts、Ps

—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的溫度和壓力；Tav、Zav—平均溫度、氣體壓縮因子。第82頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一注氣點(diǎn)以上,壓力梯度低注氣點(diǎn)以下,壓力梯度高氣舉時(shí)的壓力平衡式：Pt+GfaL+Gfb(D-L)=PwfPPwfPtPkoDL油管內(nèi)壓力分布第83頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一1.已知IPR、qL、Pt、Pko

確定qg、L(1)由qL和IPR曲線定Pwf(2)根據(jù)qL、井底流壓、生產(chǎn)油氣比，按多相管流法算壓力分布曲線。PPwfPtPkoDL平衡點(diǎn)注氣點(diǎn)（二）、生產(chǎn)參數(shù)的計(jì)算第84頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(3)計(jì)算環(huán)空的氣柱壓力分布曲線得交點(diǎn)，即平衡點(diǎn)；(4)取0.5-0.7MPa,得注氣點(diǎn)位置。(5)從注氣點(diǎn)起，取不同的總氣液比按兩相垂直管規(guī)律，計(jì)算出井口壓力Pti，根據(jù)所要求的Pt,內(nèi)插求出氣液比：第85頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(7)由R、Pt計(jì)算壓力分布曲線，即生產(chǎn)時(shí)的油管壓力分布曲線?？勺鳛闅馀e凡爾的設(shè)計(jì)壓力線。(6)由所求出的總R、生產(chǎn)油氣比及產(chǎn)量，確定注氣量：qgi=(R-Rp)qLPt2平衡點(diǎn)注氣點(diǎn)PwfPt1PkoLPtPt3

P第86頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一2.已知Pt,qg,Pko,IPR確定qo和注氣點(diǎn)深度

(1)假定若干個(gè)產(chǎn)量，由生產(chǎn)油氣比和注入氣量得氣舉油氣比Ri=(qg+q0iRp)/q0i;根據(jù)井口壓力由多相流計(jì)算不同產(chǎn)量的壓降曲線。

(2)計(jì)算套管的壓力分布線，并減去0.5-0.7MPa后得平行線C,與壓降曲線的交點(diǎn)是不同產(chǎn)量的注氣點(diǎn)。第87頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一

(3)由各注氣點(diǎn)的壓力與深度起，按生產(chǎn)油氣比，計(jì)算各產(chǎn)量下的壓降曲線得井底壓力Pwfi。

(4)作出井底壓力與產(chǎn)量的關(guān)系曲線，它是一半氣舉，一半自噴的油管曲線，它與IPR的交點(diǎn)就協(xié)調(diào)生產(chǎn)點(diǎn)。

(5)計(jì)算出協(xié)調(diào)產(chǎn)量下壓力分布曲線與C線的交點(diǎn)為注氣點(diǎn)。第88頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一qoPwfqPwfLPtPkoPwf1注氣點(diǎn)CPPwf2PwfPwf3第89頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(1)液面離井口距離較小

a.下壓過程

b.Pt=LIρLg

=Pmax

LI=Pmax/ρLg-20LI—第一凡爾的下入深度；Pmax—壓縮機(jī)額定輸出壓力。

（三）、氣舉凡爾的安裝位置1.第一個(gè)氣舉凡爾的下入深度第90頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(2)液面離井口距離較遠(yuǎn)a.(/4)d2h=(/4)(D2-d2)h

h=(D2/d2-1)hPt=(h+h)ρLg=Pmax解出:h

=(d2/D2)Pmax/ρLg設(shè)Ls為停噴時(shí)的液面深度，則LI=h

+Ls=Ls+(d2/D2)Pmax/ρLg-20DhhLs第91頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(1)舉升過程：隨油管流體被舉升到地面，環(huán)空液面下降。后期舉升量減少，液面下降緩慢，最后幾乎停止。(2)Pt2=Pt1+ZρLg=Pmax(3)Z=(Pmax-Pt1min)/ρLg(4)LII=LI+(Pmax-Pt1min)/ρLg-10(5)關(guān)閉壓差:Pt1min是液面到凡爾II處時(shí)凡爾I處的油管壓力。這時(shí)，我們要求凡爾I關(guān)閉，Pmax-Pt1min叫關(guān)閉壓差。2.第二個(gè)凡爾的安裝深度第92頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一(1)推廣前式：Li=Li-1+(Pmax-Pti-1)/ρLg-10

Li—第i個(gè)凡爾的下入深度；

Pti-1—第i-1個(gè)凡爾關(guān)閉時(shí)的油管壓力。結(jié)論：確定以后各級(jí)凡爾的下入深度，關(guān)鍵是確定上一凡爾的關(guān)閉壓差；或確定上一凡爾的后期油管壓力。(2)氣舉凡爾處的壓力Pti

根據(jù)設(shè)計(jì)氣舉參數(shù)時(shí)的油管壓力分布曲線確定(3)凡爾孔徑根據(jù)凡爾處的壓差，注入氣量，由氣體咀流公式確定凡爾孔徑。3.第i個(gè)爾凡爾的下入深度第93頁，共106頁，2023年，2月20日，星期一間歇?dú)馀e成本低、靈活性好，

常用于低壓地層、中低產(chǎn)量井。（一）、常規(guī)間歇?dú)馀e它是連續(xù)氣舉的一種變型。在開采的中后期，將連續(xù)氣舉改為間歇?dú)馀e，可以節(jié)省氣源或增加排液深度。間歇?dú)馀e有時(shí)可作為強(qiáng)