气举排水采气优改设计分析

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1、气举排水采气优改设计分析第一章井筒多相流理论研究及气井积液分析1.1井筒气液两相流动的特性随着混合物继续向上流动，压力不断下降，气相体积继续增大，泡弹状的气泡不断加长，并逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构，这种流动称为环流。在环流结构中，气液两相都是连续的，气体的举油作用主要靠摩擦携带。在气液混合物继续上升过程中，当压力下降使气体的体积流量增加到足够大时，油管中流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，此时，绝大部分油都以小油滴分散在气流中，这种流动结构称为雾流，雾流的特点是：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出

2、井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。根据以上讨论，气井在排液过程中可能出现的流型自下而上依次为：泡流、段塞流、环流和雾流。在同一口井中，一般不会出现泡流、段塞流、环流、雾流的完整的流型变化，在特定的井筒条件下可能只出现其中的一种或几种；环流和雾流一般出现在气液混合物流速计气液比较高的离井口较近的井筒内。区分不同的流型并研究其流动规律，对于气液两相垂直管流计算是十分重要的。1.1.1脱损失的概念井筒气-液两相流动中，通常用来克服混合物液柱重力所消耗的能量远比其他能量消耗要大。重力消耗的大小直接取决于井深和混合物的密度，而混合物的密度与滑脱现象有关。在

3、气-液两相管流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象称为滑脱。出现滑脱之后将增大气液混合物的密度，从而增大混合物的重力消耗。因滑脱而产生的附加压力损失成为滑脱损失。通常是用有滑脱时混合物的密度与不考虑滑脱而只按气、液体积流量计算的混合物密度Pi：之差来表示单位管长上的滑脱损失。1.2井筒气液两相流能量平衡方程及压力分布计算流体在管内流动规律的研究都是从能力平衡入手，建立能量平衡方程。其中最关心的是沿程的压力分布，也就是沿程的压力梯度。因为，知道压力梯度就可以知道管内各处的压差，从而据此计算流量；或者根据流量计算压差计各处的压力。能量平衡方程的推导对任何流动

4、系统都可根据能力守恒定律写出两个流动断面间的能力平衡关系：I进入断面1的流体能量1+1在断面1和2之间对流体额外所作的功1-1在断面1和2之间耗失的能量叫从断面2流出的流体能量根据流体力学及热力学，对质量为m的任何流动的流体，在某一状态参数（P，T)下和某一位置上所具有的能量包括：内能U;位能mgh;动能mv2/2;压缩或膨胀能pV。据此，就可以写出图1所示的多相管流断面1和断面2的流体的能量平衡关系。为了得到各种管流能量平衡的普遍关系，图中选用了倾斜管流。1.3气井积液原因、危害及诊断1.3.1气井积液原因气井积液是指气井中由于气体不能有效携带出液体而使液体在井筒中聚积的

5、现象。如果气体流速足够高，可以将一部分液体携带至地面。气体流速较高时，会形成环雾流，液体以液滴的形式分散在气体中由气体携带至地面，气体呈连续相而液体呈非连续相。只有少部分液体滞留在油管（也就是持液率低）或生产套管中，重力损失产生的压力损失较小。井筒中气体流速随时间逐渐降低，当气相流速不能提供足够的能量使井筒中的液体连续流出井口时，液体将与气流呈反方向流动并积存于井底，气井中将存在积液。然而并不只有低产气井存在井底积液现象，有些气井尽管产气量较高，当油管尺寸较大或井口压力较高时也会产生积液。完全生产干气的气井很少。有些气井会直喷排液，流体向上流动过程中，由于温度和压力的变化，

6、凝析油和水会冷凝出来；有时底水锥进或其他原因也可能导致流体流入井筒。1.3.2气井积液危害气井积液会形成不稳定的段塞流，并导致气井产量下降。如果不能连续排除井筒积液，最后可能会导致气井产量很低，甚至停产。如果气井产量很高，足以将大部分或所有液体携带出井筒，地层压力和产量会保持稳定，通过气井流入动态曲线可以预测气井的产量。如果气井产量太低，井底积液会造成井筒压降升高，增加液体对气层的回压，导致产气量下降，并可能低于携液的临界产量。随着井底积液的增加、井底压力上升，导致产量下降或停产。无论是高渗储层还是低渗储层，所有产水气井最终在气藏枯竭时都会出现井底积液。当气井产量较低时，即

7、使是气液比非常高且产液量少的气井也会出现积液现象，致密储层（低渗透）气井尤其如此。致密储层的产气量较低，气体在油管中的流速也很低。有些采用大直径油管的气井产量很高，在投产初期可能就会有产生井底积液现象。第二章气举排水采气技术原理研究2.1气举排水采气原理气举是在气田开发的中后期，气井本身的能量不足以实现连续自喷排液时，借助外来高压气源并通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，使注气点以上的气液比增高，压力梯度减小，从而建立较大的生产压差，气液连续从地层流入井底，并以自喷方式流至井口，以恢复水掩井的自喷生产，或