井下节流工具说明书.doc

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1、井下节流工具说明书编写：张金德余瑜勘探开发研究院2003.23目录一、油气井井下节流的机理1.1概述1.2油气混合物通过油嘴流动的热力学基础1.3井下节流与自喷管举升效率的关系1.4地面油嘴与井下节流工具的比较二、新型井下节流工具介绍2.1应用范围：2.2主要规格及技术参数2.3现场应用三、经济效益分析3.1经济效益3.2社会效益四、结论4.1井下节流的作用4.2性能及特点3油气井井下节流说明书一．油气井井下节流的机理1.1、概述油、气、水合物从油（气）藏到分离和储存系统，为了控制油、气、水经多孔介质渗流（流入动态）、垂直管流及水平或起伏管流的流动型态，使井按预

2、期的要求生产，必须施加相应的机械条件，这些机械条件是：⑴、从产层到井筒的设备如套管、油管、封隔器、井下节流工具等。其中井下节流工具是自喷井最重要的井下控制器。⑵、从井口到地面集输系统的设备，如井口装置、出油管线、地面油嘴等，其中地面油嘴又是自喷井最重要的地面控制器。⑶、各种地面设施，如油气（或气水）分离器、储罐等。由此可见，地面油嘴和井下节流工具就是在多相流程的不同部位设置的节流器。在井口管线上安装地面油嘴，能够产生井口压力降，以增大井口的安全程度和减少分离器的压力；而在井下安装井下节流工具,则可产生井筒压力降，调节举升管中地层能量的利用，从而调节地层气液流体的

3、产量。地面油嘴与井下节流工具的比较见表一。1.2、油气混合物通过油嘴流动的热力学基础气体（或可压缩气、液混合物流体）在节流嘴中流动时，由于流速极快（可达声速），流动介质（气、液混合物）与外界（如油管环空、套管水泥环以及地层等所组成的多壁层之间）来不及进行热交换，这一过程可视为绝热膨胀过程。对该流动系统而言，气液混合流体在通过节流嘴的瞬间，与外界无热交换，内能的减少全部用于动能的增加。内能消耗的结果使气液混合物流经油嘴瞬间的温度急剧下降，这就是为何节流易出现冻堵的缘故。水合物冻堵现象发生在地面油嘴，而井下节流工具却能避免的原因主要有两点：①由于井内自下而上压力下降

4、幅度较小，而井内温度下降幅度较大；②气液混合物经井下节流工具节流后在管线流动与外界油管、环空、套管、地层等所组成的多层壁之间进行热交换，温度升高。而气液混合物经地面油嘴节流后在管线流动时与外界油管、空气之间进行热交换，温度不一定升高，地面与井下热交换场所的环境温度相差很大，特别是北方冬季。因此，井下节流工具安装在一定的深度后，能达到防止井下冻堵的目的。1.3、井下节流与自喷管举升效率的关系3无论是从地下采出原油或天然气，多数情况下都伴随产出气、液两相或多相混合物，对油井，除油和地层水之外，尚有溶解气等。对气井，液相物质可能是借助于气体膨胀而被带出地面的。试验研究

5、表明气体举液所需最小产量随井口压力的降低而减少。因此采用井下节流工具节流时，由于井口压力下降很大，因而提高了气体的举液能力。该实验研究结论在现场已得到证实。一些井口压力较高的出水气井，在采用井下节流工具后，不仅提高了井口出气温度，消除了冻堵，而且增强了井的排水能力，若在套管环空定期注入泡排剂，效果更明显，能消除或减缓气井的井筒积液降低液面上升速度，从而延长了气井的生产周期。井底节流不能改变产层的油气比，但是由于自喷管流速的增加，气体举液能力提高，气液相间滑脱减小。因而沿垂直管的举升更为有效。因此地面油气比相应稳定或略有下降。这与小油管排液机理大致相同。如果说小油

6、管是以减小垂直管流通面积来获得举液所需气流速度，那么井下节流则是变压力能为速度能以获得气体排液最小流速的。同样与连续气举或间歇气举排液机理大致相同。表一：地面油嘴与井下节流工具的比较表项目地面油嘴井下节流工具同或异流动特征水平管喷嘴流动垂直管喷嘴流动类似水动力学原理①连续性方程②伯努利方程③多相管流能量平衡方程同左相同上流压力(P1)井口油管压力Pwhf（实例）所在深度处的流压（实例或计算）类似下流压力(P2)出油管压力Pwhf（实例）油嘴出口处油管流压（难实测，估算）类似节流压力比临界压力比βk=0.546同左相同热力学过程等熵（绝热）过程同左相同地热环境处于

7、地面，不能充分利用地热。节流后温度很低，易在气井出现水合物冻堵。接近井底，能充分利用地热，提高油气出口温度不同安装、更换易于安装或更换较难，可用试井作业车投放或起出不同功能与优点①井口压降，使出油管线至分离器保持安全②让井在规定的产率下生产③对易出砂井可维持一个防砂的自喷产量上限④在最有效的产率下开采油气藏⑤预防水（或气）的锥进①～⑤同左另有如下优点：⑥对气井可避免水合物冻堵⑦增加气举速度，提高气井排液能力⑧防止气体在环空聚集，缓和井底激动，减缓油气井出砂井下节流工具更优越1.4、地面油嘴与井下节流工具的比较在前面已提到地面油嘴与井下节流工具的一些异同点。现将两

8、者在流动特征、水动力学原