第二節(jié) 氣舉采油原理.ppt

1、第二節(jié) 氣舉采油原理,教學(xué)目的：,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：,教學(xué)重點(diǎn),了解氣舉采油的基本原理、熟悉氣舉閥的工作原理以及氣舉的啟動(dòng)過程，掌握氣舉設(shè)計(jì)中注氣量和注氣點(diǎn)的確定方法。,1、氣舉采油基本原理及氣舉的啟動(dòng)過程 2、氣舉設(shè)計(jì)方法,教學(xué)難點(diǎn),教法說明：,教學(xué)內(nèi)容：,1、氣舉啟動(dòng)過程 2、氣舉設(shè)計(jì)中注氣點(diǎn)和注氣量的確定 3、作圖法確定氣舉閥的分布,課堂講授并輔助以多媒體課件展示相關(guān)的圖形和動(dòng)畫。,氣舉采油原理 氣舉啟動(dòng) 氣舉閥 氣舉設(shè)計(jì) 氣舉井試井,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

2、液密度降低，將流到井內(nèi)的原油舉升到地面。,必須有足夠的氣源； 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；一次性投資較大； 系統(tǒng)效率較低。,優(yōu)點(diǎn),井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。,缺點(diǎn),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,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。,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,一、氣舉分類(按注氣方式),二、氣舉啟動(dòng),當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，井筒中的積液將

3、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)過程,圖2-28 氣舉井（無凡爾）的啟動(dòng)過程 a停產(chǎn)時(shí),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(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。,圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程b環(huán)形液面到達(dá)管鞋,啟動(dòng)壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋時(shí)的井口注入壓力。,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(gè)

4、協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。,圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程c氣體進(jìn)入油管,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(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線,(2)氣舉過程中壓縮機(jī)壓力變化,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。,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)過一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。,（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

5、出，啟動(dòng)壓力與油管液柱靜壓相平衡。即,圖2-28 氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程b環(huán)形液面到達(dá)管鞋,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(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:,第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好時(shí)，且液面下降很緩慢時(shí)，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(shí)，油管中的液面幾乎沒有升高。此時(shí)，啟動(dòng)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(dòng)壓力介于 和 之間。,三、氣舉閥,(一）氣舉閥的作用,氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動(dòng)壓力較高，這就要求

6、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)。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：降低啟動(dòng)壓力。,作用原理：逐步排除油套環(huán)形空間的液體。,圖2-41 凡爾深度計(jì)算示意圖,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,閥關(guān)閉條件：,閥打開條件：,按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。,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。,按井下凡爾對(duì)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,(二）

7、幾種常用的氣舉閥簡(jiǎn)介,自學(xué)要點(diǎn)：,(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(jì)算相關(guān)式。,四、氣舉設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點(diǎn)深度、氣液 比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等,（一）氣舉裝置類型,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

8、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,氣舉裝置示意圖,（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(duì)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(zhǎng)度、分離器壓力,2.氣舉井內(nèi)的壓力及分布,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

9、液比，故壓力梯度明顯地低于注氣點(diǎn)以下的壓力梯度。,套管內(nèi)的靜氣柱壓力分布(近似于直線)：,氣舉井生產(chǎn)時(shí)的壓力平衡等式：,圖2-36 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,2) 根據(jù)產(chǎn)量Qo、油層氣液比RP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A。,已知：產(chǎn)量、注入壓力、定油管壓力和IPR曲線 計(jì)算：注氣點(diǎn)深度、氣液比和注氣量,計(jì)算步驟,4) 由平衡點(diǎn)沿注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線上移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。,1)

10、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(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力曲線B。此線與注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)。,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，可用它來確定啟動(dòng)閥的安裝位置。,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(duì)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

11、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。,圖2-37 定注氣壓力，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度及氣液比,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-IPR曲線；2-計(jì)算的產(chǎn)量井底流壓曲線（油管工作曲線）,（四）定井口壓力和限定注氣量的條件下確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量,已知：井口壓力、注氣量 計(jì)算：注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量,計(jì)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(jì)算出每個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR;,2) 根據(jù)地面注入壓力pso計(jì)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(diǎn)深度線。,3) 以定井口壓力為

12、起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1、D2、D3。它們與注氣點(diǎn)深度線的交點(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) 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A1、A2、A3及井底流壓pwf1、pwf2、pwf3,5) 繪制油管工作曲線，與IPR曲線的交點(diǎn)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(jì)算出相應(yīng)的注入氣液比，總氣液比TGLR；,6) 注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A，與注氣點(diǎn)深度線C的交點(diǎn)a，即為可能獲得的最大產(chǎn)量的注氣點(diǎn)，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(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線D。它

13、可用來確定啟動(dòng)閥的位置。,圖2-39 定注氣量，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度,（五）氣舉閥位置確定方法,1）計(jì)算法,一般采用計(jì)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：, 第一個(gè)閥的下入深度, 第二個(gè)閥的下入深度,閥處壓力平衡等式為：,圖2-41 凡爾深度計(jì)算示意圖,當(dāng)?shù)诙€(gè)閥進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)閥關(guān)閉。閥處的環(huán)空壓力為paII，閥I處的油壓為ptI。,第i個(gè)閥的下入深度,2）圖解法(p89),圖2-42 圖解法確定閥位置,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(cè)得油井產(chǎn)量和相應(yīng)的井底流壓與注入