气举采油原理

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BZ28-2SCEP工艺培训气举采油原理一、气举采油基本原理当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时，人为地把高压气体（天然气、N2、CO2）注入井内，依靠气体降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），并利用其能量举升液体的人工举升方法。气举采油是基于“U”型管原理，通过地面向油套环空（反举）或油管（正举）注入高压气体，使之与地层流体混合，降低液柱密度和对井底的回压（井底流压），从而提高油井产量。气举分为连续气举和间歇气举。连续气举是将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。适应于供液能力较好、产量较高的油井。间歇气举是向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体。主要用于油层供给能力差，产量低的油井。气举采油产的井口和井下设备比较简单，管理比较方便，液量变化范围大，对于深井、油气比较高，出砂严重的井、斜井等较泵举方式更具优势。但气举采油方式要求有充足的高压气源，气举井的井底回压较高，而且注入气的温度较低，会引起井筒结蜡。二、气举启动气举采油的工作情况可以用环形进气的单层管方式加以说明。停产时环空液面下降到油管鞋气体进入油管油井停产时，油管与套管的液面处于同一高度，当开始注气时，环形空间内的液面被挤压向下，环空中的液体进入油管，油管内液面上升。在此过程中，注气压力不断升高，当环形空间内的液面下降到油管鞋时，注气压力达到最大，称为启动压力。当压缩气体从油管鞋进入油管时，使油管内的油气混合，密度降低，液面不断上升，直至喷出地面。4/4 BZ28-2SCEP工艺培训环形空间继续进气，混合气液的密度越来越低，油管鞋处的压力急剧下降，此时井底压力和注气压力也急剧下降。当井底压力低于地层压力时，地层流体进入井底。由于底层出油使油管内的混气液密度又有增加，所以注气压力又有上升，经过一段时间后趋于稳定，此时井口的注气压力称为工作压力。popept气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线环空液面到达管鞋，油管内液面情况停产时h油管液面到井口L油管液面未到井口△hh油管液面不变Dcidtih环空气体到达管鞋，液面已经到达井口，这种情况所需的启动压力最大，可以按下式估算：环空气体到达管鞋(环空液体完全压入油管，忽略地层进液)，油管液面未到达井口，这时启动压力可以按下式估算：4/4 BZ28-2SCEP工艺培训环空气体到达管鞋(环空液体完全压入地层)，油管液面不变，这时启动压力最小，可以按下式估算：故气举系统启动压力范围为：三、气举阀由于气举启动压力较高，压缩机的额定输出压力较高。气举系统正常生产时的工作压力比启动压力小得多，造成压缩机功率的浪费，增加投入成本。如果在油管不同深度上安装上阀孔，当注入高压气体时，气体从阀孔进入油管，从而降低阀孔上部油管内的混合油气密度，并排出上部液体；当油管内的压力下降到某一临界值时，阀孔关闭，高压气体又推动环空内的液面下行，达到第二个阀孔。依次类推，直至排出井筒内的积液使油井正常连续生产。这个阀孔就是气举阀，其作用就是降低启动压力和排出油套环空内的液体。按压力控制方式分节流阀、气压阀或称套压操作阀、液压阀或称油压操作阀和复合控制阀。按气举阀在井下所起的作用分卸载阀、工作阀和底阀。按气举阀自身的加载方式分充气波纹管阀和弹簧气举阀。按气举阀安装作业方式分固定式气举阀和投捞式气举阀。AbpdAppcpcpt封包充气室以充气波纹管气举阀为例，对气举阀的工作原理进行分析。在波纹管内预先充入氮气，构成加载单元——由可伸缩的封包和充气室组成，起到类似于弹簧加载的作用。打开阀的力Fo=pc(Ab-Ap)+ptAp充气室保持阀关闭的力Fc=pdAb当Fo≥Fc时，阀打开；开启瞬间Fo=Fc，则pdAb=pvo(Ab-Ap)+ptAp套压欲打开阀的压力为pvo=(pdAb-ptAp)/(Ab-Ap)TEF=Ap/（Ab－Ap）TEF为油管效应（tubingeffect）系数，表征阀对油压的敏感性。令R=Ap/Ab，则TEF=R/(1-R)4/4 BZ28-2SCEP工艺培训因此套压欲打开阀的压力可以表示为：pvo=pd/(1-R)-ptTEF设注气压力pc下促使气举阀关闭的压力pvc:则pvc=pd阀关闭压力仅与封包压力有关，与油压pt无关。阀距　阀开启压力与关闭压力之差，为表征封包式气举阀工作特性的主要参数：Δpv＝pvo-pvc=(pd-pt)TEF阀距随油管压力的增大而减小。当pt=pd时为最小，且为零；当pt=0时，阀距最大，且为pdTEF；　　阀距还与油管效应有关，由于油管效应系数随阀孔径增大而增大，大孔径阀可提高阀距。4/4