自喷及气举采油技术

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1、油井流入动态气液混合物在垂直管中的流动规律嘴流规律自喷井生产系统分析气举采油原理第九章自喷及气举采油技术第一节油井自喷原理一、油井生产基本流动过程与自喷井生产相关的6个重要压力：Pe,Pwf,Pt,Pb,Ps,Pc油井流入动态曲线（IPR曲线）：表示产量与井底流压关系的曲线，简称IPR曲线。二、油井流入动态：油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向井的供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。图9-2典型的流入动态曲线采油(液)指数：单位生产压差下

2、的油井产油(液)量，反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量之间关系的综合指标。单相流动时，油层物性及流体性质基本不随压力变化，产量公式可表示为:1、单相液体流入动态当油井产量很高时，井底附近将出现非达西渗流：2、油气两相渗流时的流入动态溶解气驱油藏油井产量与流压的关系是非线性的。用上述方法绘制IPR曲线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制IPR曲线。Vogel方程：流动型态（流动结构、流型）：流动过程中油、气的分布状态。三、气液混合物在垂直管中的流动结构变化①纯液流当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在

3、原油中，产液呈单相液流。影响流型的因素：气液体积比、流速、气液界面性质等。②泡流井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。特点：气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大；滑脱现象比较严重。③段塞流当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气

4、的结构。特点：气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交替出现；气体膨胀能得到较好的利用；滑脱损失变小；摩擦损失变大。④环流油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。特点：气液两相都是连续相；气体举油作用主要是靠摩擦携带；滑脱损失变小；摩擦损失变大。⑤雾流气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。特点：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。总结：油井生产中可

5、能出现的流型自下而上依次为：纯油(液)流、泡流、段塞流、环流和雾流。实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化。图9-4油气沿井筒喷出时的流型变化示意图Ⅰ—纯油流；Ⅱ—泡流；Ⅲ—段塞流；Ⅳ—环流；Ⅴ—雾流四、井筒气液两相流压力梯度计算两个流动断面间的能量平衡关系：(一)能量平衡方程推导适合于各种管流的通用压力梯度方程：则：令：临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度时的流动状态。图9-5嘴流示意图三、嘴流规律关系曲线根据热力学理论，气体流动的临界压力比为：空气流过喷管的临界压力比为：天然气流过喷管的

6、临界压力比为：在临界流动条件下，流量不受嘴后压力变化的影响。分析：对于含水井：根据矿场资料统计，嘴流相关式可表示为：根据油井资料分析，常用的嘴流公式为：油嘴、油压与产量的关系曲线①当油嘴直径和气油比一定时，产量和井口油压成线性关系。②只有满足油嘴的临界流动，油井生产系统才能稳定生产，即油井产量不随井口回压而变化。人工举升采油自喷采油采油方法分类人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式。利用油层自身能量将原油举升到地面的采油方式。第三节自喷井生产系统分析一、自喷井生产系统组成油层到井底的流动—地层渗流井底到

7、井口的流动—井筒多相管流井口到分离器—地面水平或倾斜管流油井生产的三个基本流动过程自喷井生产的四个基本流动过程地面水平或倾斜管流地层渗流井筒多相管流嘴流—生产流体通过油嘴(节流器)的流动图9-7完整的自喷井生产系统的压力损失示意图油藏中的压力损失穿过井壁(射孔孔眼、污染区)的压力损失穿过井下节流器的压力损失穿过井下安全阀的压力损失穿过地面油嘴的压力损失地面出油管线的压力损失地面管线总压力损失，包括和油管总压力损失，包括和油藏压力井底流压油压回压套压二、自喷井节点分析节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油井生产系统

8、分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。节点划分依据：不同的流动规律相关式图9-8自喷井生产系统节点位置节点系统分析对象：整个油井生产系统节点系统分析实质：协调理论在采油应用方面的发展协调条件质量守恒能量(压力)守恒热量守恒自喷井生产系统组成：油藏渗流子系统井筒流动子系统油嘴(节流器)