采氣工程主講人：廖銳全目錄第一章天然氣性質(zhì)第三章排水采氣工藝第六章氣井井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與工藝設(shè)計天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運移，并以一定壓力儲集在地下構(gòu)造中的氣體。我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)、開采和利用石油及天然氣的國家之一。據(jù)史料記載，已有三千多年的歷史。早在周代(公元前1122--770年間)的<<易經(jīng)>>上就有了“上火下澤、火在水上，澤中有火”等記載，到了秦、漢時期，在今陜北、甘肅、四川等地區(qū)就已發(fā)現(xiàn)了石油和天然氣，并用來點燈照明、潤滑、防腐和煮鹵熬鹽。

四川自流井氣田的開采已約有二千年歷史。據(jù)<<自流井記>>上的史料記載，早在漢朝就在自流井發(fā)現(xiàn)了天然氣，宋末元初（十三世紀(jì)）已大規(guī)模開采自流井的淺層天然氣。前言

石油工業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，其主要目的任務(wù)是將地下的石油和天然氣開采出來。所謂采氣工程，就是在人為干預(yù)下，有目的地將天然氣從地下開采到地面，并輸送到預(yù)定位置的工程。采氣工程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而且具有鮮明特征：系統(tǒng)的主體部分深埋底下，看不見、摸不著；系統(tǒng)的介質(zhì)是流體，能夠自由流動，是“活的”；天然氣是不能再生、難于替代的寶貴資源，不允許重復(fù)實驗，采氣工程又是高投入、高產(chǎn)出的工程，因此要求決策科學(xué)合理。前言

采氣工程系統(tǒng)氣田氣藏氣井系統(tǒng)前言

氣嘴

分離器

地面管線

井筒

氣層氣井示意圖氣井系統(tǒng)前言

石油工程4年級學(xué)生，對石油開采技術(shù)已有了比較系統(tǒng)的了解；天然氣和石油性質(zhì)不同，開采技術(shù)方法上有各自的特點；本科程的目的和任務(wù)，就是讓同學(xué)們對天然氣的開發(fā)和開采工藝技術(shù)有比較系統(tǒng)的了解。課程目的、任務(wù)前言課程主要內(nèi)容1、天然氣性質(zhì)2、氣田儲量計算3、天然氣田的開發(fā)特點4、氣田開發(fā)設(shè)計與分析5、氣井產(chǎn)能6、氣井井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測7、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)與舉升工藝8、氣井井場工藝5.1理論公式5.2經(jīng)驗公式5.3試井6.1井筒中的壓力、溫度計算6.2節(jié)流裝置的壓力、溫度6.3地面集輸管流7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)與分析7.2氣井基本參數(shù)的確定7.3氣井排水采氣8.1氣液分離與脫水8.2天然氣水合物

天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運移,并以一定壓力儲集在地下構(gòu)造中的氣體。

天然氣成游離狀態(tài)集聚的地方——氣藏高產(chǎn)有工業(yè)價值中產(chǎn)氣藏低產(chǎn)無工業(yè)價值同一地區(qū)的多個氣藏=氣田第一章

天然氣性質(zhì)

定義

天然氣不能用一種固定的組分或混合物來下定義。天然氣的組成通常用摩爾分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù)表示。如將天然氣及它的各種組分視為理想氣體，天然氣的摩爾體積等于天然氣中各組分摩爾體積之和（阿佛伽德羅定律）。并且,摩爾分?jǐn)?shù)等于體積分?jǐn)?shù)。第一章

天然氣性質(zhì)

1.1組成第一章

天然氣性質(zhì)

1.1組成重?zé)N含量少=貧氣（干氣）高熱值天然氣非烴含量較高=低熱值天然氣凈氣

CO2和H2S=酸氣

油氣田按氣油比分類：氣井—氣油比>17809m3/m3（100000ft3／bbl）凝析氣井—氣油比為890-17809m3/m3(5000-100000ft3／bbl)油井—氣油比在幾百m3/m3（幾千ft3／bbl）以內(nèi)常規(guī)天然氣藏應(yīng)根據(jù)氣藏的原始壓力和溫度在壓力－溫度相態(tài)圖(P-T圖)上的位置來定義。第一章

天然氣性質(zhì)

1.2相態(tài)特性1.2相態(tài)特性第一章

天然氣性質(zhì)圖1.1碳?xì)浠衔锏膒-T圖泡點線露點線臨界點臨界凝析溫度臨界凝析壓力

1.2相態(tài)特性第一章

天然氣性質(zhì)圖1.1碳?xì)浠衔锏膒-T圖干氣藏濕氣藏凝析氣藏

Z——氣體壓縮系數(shù)（氣體偏差系數(shù)，Z系數(shù)）第一章

天然氣性質(zhì)

1.3物性參數(shù)圖１.4

斯坦丁—卡茲Z—系數(shù)圖

三、凝析油/氣比假設(shè)將n摩爾天然氣采到地面,從中分離出nG摩爾氣和nL摩爾液體凝析油,摩爾凝析油/氣比：RMLG=nL/nG體積凝析油/氣比定義為:油罐條件下凝析油體積VLSt與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積VGsc之比,即

RVLG=VLst/VGsc

第一章

天然氣性質(zhì)

1.3物性參數(shù)

對于濕氣氣藏，假如有n摩爾濕氣分離成nL摩爾液體和nG摩爾氣體，n摩爾氣體在地層條件下的體積為第一章

天然氣性質(zhì)

1.3物性參數(shù)nG摩爾氣在地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為濕氣的體積系數(shù)

對于濕氣氣藏，假如有n摩爾濕氣分離成nL摩爾液體和nG摩爾氣體，n摩爾氣體在地層條件下的體積為第一章

天然氣性質(zhì)

1.3物性參數(shù)nG摩爾氣在地面標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為濕氣的體積系數(shù)26第三章排水采氣工藝第四節(jié)氣舉排水采氣

第一節(jié)排水采氣工藝的機理第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣

第三節(jié)泡沫排水采氣

第五節(jié)常規(guī)有桿泵排水采氣

第六節(jié)電潛泵排水采氣

第七節(jié)射流泵排水采氣27引言無水氣藏：是指產(chǎn)氣層中無邊底水和層間水的氣藏（也包括邊底水不活躍的氣藏）。驅(qū)動方式：天然氣彈性能量，進行消耗式開采。有水氣藏除少數(shù)氣井投產(chǎn)時就產(chǎn)地層水外，多數(shù)氣井是在氣藏開發(fā)的中后期，由于氣水界面上升，或采氣壓差過大引起底水錐進后才產(chǎn)地層水。驅(qū)動方式：水驅(qū)28氣井產(chǎn)水的負(fù)面影響：①井筒積液、回壓增大、井口壓力下降、氣井的生產(chǎn)能力受到嚴(yán)重影響；②井底附近區(qū)積液，產(chǎn)層會受到“水侵”、“水鎖”、“水敏性粘土礦物的膨脹”等影響，使得氣相滲透率受到極大損害。引言30不同儲滲類型氣藏地質(zhì)特征第一節(jié)排水采氣工藝的機理31二、排水采氣應(yīng)具有的地質(zhì)要素第一節(jié)排水采氣工藝的機理⑴氣藏具有封閉性弱彈性水驅(qū)特征。氣藏的封閉性、定容性使排水采氣成為可能。⑵產(chǎn)水氣藏的水體有限、彈性能量有限。⑶地層水分布受裂縫系統(tǒng)控制，多為裂縫系統(tǒng)內(nèi)部封閉性的局部水。這些水沿裂縫竄流，因此可利用自然能量和人工舉升排水。⑷產(chǎn)水氣井井底積液。地層水在井底周圍區(qū)域聚集，有利于人工舉升。32三、排水采氣工藝方法及評價第一節(jié)排水采氣工藝的機理氣藏的地質(zhì)特征產(chǎn)水井的生產(chǎn)狀態(tài)經(jīng)濟投入情況評價依據(jù)：

排水采氣工藝：⑴優(yōu)選管柱排水采氣⑵泡沫排水采氣⑶氣舉排水采氣⑷活塞氣舉排水采氣⑸常規(guī)有桿泵排水采氣⑹電潛泵排水采氣⑺射流泵排水采氣33

我國已開發(fā)的氣田，大多數(shù)屬于低孔低滲的弱彈性水驅(qū)氣田。第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣

實踐證明：氣井的積液對氣井特別是中后期低壓氣井的生產(chǎn)和壽命影響極大。只有氣井產(chǎn)層的流入和油管產(chǎn)出的工作相互協(xié)調(diào)，才能把地層的產(chǎn)出液完全連續(xù)排出井口，獲得較高的采氣速度和采收率。34第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣一、工藝原理氣水氣流流速必須達(dá)到連續(xù)排液的臨界流速井口有足夠的壓能關(guān)鍵：優(yōu)選氣井合理管柱目標(biāo)：使氣井正常生產(chǎn)，延長氣井的自噴采氣期。35第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣二、工藝設(shè)計計算⒈氣井連續(xù)排液的臨界流速與臨界流量

根據(jù)氣體狀態(tài)方程，在油管鞋處的氣體體積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量的關(guān)系為：（1）氣流速度：36

若液滴在井筒中的沉降速度和氣流舉升速度相等，即液滴處于滯止?fàn)顟B(tài)懸浮于氣井管鞋處，油管鞋處液滴的沉降速度（滯止速度）為：第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣

在氣流中自由下落的液滴，受到一種趨于破壞液滴的速度壓力的作用；而液滴表面張力的壓力卻趨于使液滴保持完整。這兩種壓力對抗能夠確定可能得到的最大液滴直徑與液滴沉降速度關(guān)系：（2）油管鞋處液滴的沉降速度（滯止速度）37第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣油管鞋處液滴的沉降速度（滯止速度）為：38第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣

為了確保氣井連續(xù)排液，氣體臨界流速須為滯止速度的1.2倍，即：（3）氣井連續(xù)排液的條件實驗與經(jīng)驗臨界流速：臨界流量：39第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣2.氣井連續(xù)排液的合理油管直徑3.油管下入深度的確定40第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣三、優(yōu)選管柱諾模圖

當(dāng)油管直徑一定時，在雙對數(shù)坐標(biāo)系中，井底流壓和臨界流量、臨界流速都成直線關(guān)系。

根據(jù)上述公式，編程計算，求得不同井深和井底流壓下的臨界流速和臨界流量與一定實際產(chǎn)量相對應(yīng)的對比流速和對比流量。然后在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制諾模圖。自學(xué)：圖3-2

取41第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣四、影響氣井舉升能力的因素

1.油管舉升高度

氣井連續(xù)排液的臨界流速與氣井的井底流壓和油管舉升高度有關(guān)，而與油管的管徑無關(guān)。當(dāng)井底流壓一定時，油管舉升高度越大，需要的臨界流速越大，反之亦然。42第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣2.油管尺寸

氣井連續(xù)排液的流量與管柱直徑的平方成正比，自噴管柱直徑越大，氣井連續(xù)排液所需臨界流量也就越大；反之亦然。因此，小直徑油管具有較大舉升能力，這就是小油管法排水采氣工藝的基本原理。四、影響氣井舉升能力的因素

43第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣3.井底壓力

提高井底壓力會對氣井的舉液能力起反作用，在氣體質(zhì)量速率、自噴管徑、油管舉升高度相同條件下，壓力較高，氣體體積較小，就意味著氣流速度較小時，需要較大的臨界流量才能將液體連續(xù)排出井口。四、影響氣井舉升能力的因素

44第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣4.臨界流量

氣井自噴管柱、舉升高度、井底流壓一定時，氣井連續(xù)排液所需的臨界流量也一定。

如果油管舉升高度相差較大，由于油管鞋處的溫度和天然氣偏差系數(shù)相差較大，因而連續(xù)排液所需的臨界流量較大；而且更為重要的是，油管下入深度的不合理將直接影響舉升效果。四、影響氣井舉升能力的因素

45第二節(jié)優(yōu)選管柱排水采氣五、工藝技術(shù)界限及條件（1）關(guān)鍵：確定氣井的產(chǎn)量，滿足連續(xù)排液的臨界流動條件。①在氣水產(chǎn)量較大時，流動摩阻損失是主要矛盾，宜優(yōu)選較大尺寸油管生產(chǎn)。但要保證油管鞋處的對比流速Vr≥1。②在氣水產(chǎn)量較小時，流動滑脫損失是主要矛盾，宜優(yōu)選小尺寸油管生產(chǎn)，以確保油管鞋處的對比流速Vr≥1。（2）油管設(shè)計必須進行強度校核，對于深井可采用復(fù)合油管柱，并按等抗拉強度計算進行組合。46第三節(jié)泡沫排水采氣泡沫排水采氣：

從井口向井底注入某種能夠遇水起泡的表面活性劑（稱為泡沫助采劑），井底積水與起泡劑接觸后，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度含水泡沫，隨氣流從井底攜帶到地面。

“泡排”的工藝特點：設(shè)備簡單、施工容易、見效快、成本低、不影響氣井正常生產(chǎn)。47泡沫助采劑主要是一些具有特殊分子結(jié)構(gòu)的表面活性劑和高分子聚合物，其分子上含有親水基團和親油基團，具有雙親性。主要包括：起泡劑、分散劑、緩蝕劑、減阻劑、酸洗劑及井口相應(yīng)消泡劑等。第三節(jié)泡沫排水采氣48一、泡沫排水采氣機理第三節(jié)泡沫排水采氣⒈泡沫效應(yīng)

在氣層水中添加一定量的起泡劑，就能使油管中氣水兩相管流流動狀態(tài)發(fā)生顯著變化。氣水兩相介質(zhì)在流動過程中高度泡沫化，密度顯著降低，從而減少了管流的壓力損失和攜帶積液所需要的氣流速度。49一、泡沫排水采氣機理第三節(jié)泡沫排水采氣⒉分散效應(yīng)

氣水同產(chǎn)井中，存在液滴分散在氣流中的現(xiàn)象，這種分散能力取決于氣流對液相的攪動、沖擊程度。攪動愈激烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被氣流帶至地面。

氣流對液相的分散作用是一個克服表面張力作功的過程，分散得越小，作的功就越多。

起泡劑的分散效應(yīng)：起泡劑是一種表面活性劑，可以使液相表面張力大幅度下降，達(dá)到同一分散程度所作的功將大大減小。50一、泡沫排水采氣機理第三節(jié)泡沫排水采氣⒊減阻效應(yīng)

減阻劑是一些不溶的固體纖維、可溶的長鏈高分子聚合物及締合膠體。減阻劑能不同程度地降低氣水混合物管流流動阻力，提高液相的可輸性。

減阻的概念起源于“在流體中加少量添加劑，流體可輸性增加”。51

起泡劑通常也是洗滌劑，它對井筒附近地層孔隙和井壁的清洗，包含著酸化、吸附、潤濕、乳化、滲透等作用，特別是大量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被帶出井口，這將解除堵塞，疏通孔道，改善氣井的生產(chǎn)能力。一、泡沫排水采氣機理第三節(jié)泡沫排水采氣⒋洗滌效應(yīng)52二、工藝流程第三節(jié)泡沫排水采氣

泡沫注采劑由井口注入，油管生產(chǎn)的井，從油套環(huán)行空間注入；套管生產(chǎn)的氣井，則由油管注入。對于棒狀助采劑，經(jīng)井口投藥筒投入。消泡劑的注入部位一般是在分離器的入口處，與氣水混合進入分離器，達(dá)到消泡和抑制泡沫再生，便于氣水分離。53三、工藝技術(shù)界限與條件

第三節(jié)泡沫排水采氣⒈優(yōu)選泡排氣速

試驗表明：氣速大致在1～3m/s范圍內(nèi)不利于泡排。因此控制合適的氣速，可獲得最佳的助排效果。氣流速度對泡沫排水的影響54第三節(jié)泡沫排水采氣⒉最易泡排的流態(tài)環(huán)霧流：氣井自身能量充足，帶水生產(chǎn)穩(wěn)定，不需要采用助采措施。泡沫排水的主要對象是泡流、段塞流和過渡流，尤其以段塞流的助采效果最佳。流態(tài)和濃度與排水量增值關(guān)系圖55第三節(jié)泡沫排水采氣⒊合理使用濃度

泡沫排水中，助采劑的加入受氣體流動速度、產(chǎn)水量、井深、助采劑種類等因素的影響。各類表面活性劑都有各自的特性參數(shù)—臨界膠束濃度，該值可作為理論用量的依據(jù)。對于多組分助采劑，可參考表3—3。56第三節(jié)泡沫排水采氣⒋日施工次數(shù)⑴產(chǎn)凝析水或產(chǎn)地層水少的氣井，宜采用間歇排水方式，助采劑的加入周期為數(shù)天或數(shù)月；⑵地層水產(chǎn)量Qw>30m3/d，助采劑在這些井上的加入周期越短、越均勻、越好，最好是連續(xù)加入。一般每天加2～3次。57

泡沫排水時，起泡劑過量或產(chǎn)生的泡沫過于穩(wěn)定時，大量的泡沫會被帶到集輸管線，引起堵塞，導(dǎo)致集輸壓力升高。

消泡劑的用量，按配方推薦濃度確定，通常間歇注入，以分離器出水中不積泡為原則。第三節(jié)泡沫排水采氣⒌消泡劑及用量58第四節(jié)氣舉排水采氣氣舉排水采氣：利用天然氣的壓能來排除井內(nèi)的液體。按排水裝置的原理分類：氣舉閥排水采氣柱塞間歇排水采氣等。影響氣舉方式選擇的因素：

氣井產(chǎn)率、井底壓力、產(chǎn)液指數(shù)、舉升高度及注氣壓力等。對井底壓力和產(chǎn)能高的井，通常采用連續(xù)氣舉生產(chǎn)；對產(chǎn)能和井底壓力低的井，則采用間歇氣舉或柱塞氣舉。59第四節(jié)氣舉排水采氣一、連續(xù)氣舉排水采氣60第四節(jié)氣舉排水采氣二、柱塞氣舉排水采氣柱塞氣舉的工作過程61第四節(jié)氣舉排水采氣柱塞氣舉工藝流程及設(shè)備62第五節(jié)常規(guī)有桿泵排水采氣常規(guī)有桿泵排水采氣與有桿泵采油有明顯區(qū)別：（1）氣井產(chǎn)出腐蝕性流體；（2）地層水礦化度高；（3）氣液比高；（4）井口壓力和輸壓高；（5）排液量大，動液面深；（6）油管排水，油套環(huán)行空間采氣。63一、工藝流程第五節(jié)常規(guī)有桿泵排水采氣64二、井下氣水分離器第五節(jié)常規(guī)有桿泵排水采氣FL－1型井下氣水分離器65第六節(jié)電潛泵排水采氣電潛泵排水采氣與電潛泵采油的區(qū)別：（1）抽汲介質(zhì)（氣水混合物）（2）泵的工況（從單相流逐漸變?yōu)閮上嗔鳎?）生產(chǎn)方式（油管排水、套管采氣）66第六節(jié)電潛泵排水采氣一、工藝原理及流程67第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒈氣體的影響措施：①使用變頻調(diào)速電潛泵和氣體分離器；②增加泵吸入口壓力值；③控制套壓值；④將電潛泵機組下到射孔產(chǎn)層下部等。68第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒉腐蝕性介質(zhì)的影響

氣井產(chǎn)出的流體中通常含有強腐蝕性的硫化氫、二氧化碳、氯離子等成分。特別是在高溫高壓下這些強腐蝕劑對電潛泵機組的井下部件的電化學(xué)腐蝕十分嚴(yán)重，常以點蝕、穿孔和大小不同侵蝕面出現(xiàn)。另外腐蝕性介質(zhì)對電力電纜的鎧皮腐蝕也十分嚴(yán)重。措施：采用高鎳鑄鐵、耐蝕合金、鐵素體不銹鋼材料制造的泵和分離器，采用洛氏硬度小于22°的低碳合金鋼和中碳合金鋼制造的電機、保護器、泵、分離器外殼，或在外殼上噴涂有蒙乃爾涂層，或在外殼噴上高溫烤漆。69第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒊溫度的影響（1）當(dāng)溫度比電機的額定溫度每高出10℃，電機的使用壽命就將縮短一半；（3）研究資料表明：在腐蝕介質(zhì)相同的條件下，腐蝕速度與溫度的平方成正比。（2）當(dāng)溫度比電纜的極限使用溫度每高出8.4℃時，電纜的壽命也將降低一半。70第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒋套壓的影響（1）在滿足泵有足夠的沉沒度的條件下，一般保持較高的套壓值生產(chǎn)，對減小天然氣從套管環(huán)空產(chǎn)出時對泵的影響有一定作用，且有利于保護套管。（2）值得注意的是：由于套壓的存在，會使井下電纜的絕緣層和保護套滲入一小部分高壓氣體。在電潛泵停機后，要防止套壓的下降速度過快，造成電纜鼓泡脹裂而損壞。應(yīng)使用角式節(jié)流閥控制套壓的下降速度≤0.5MPa/h，以保護電纜。71第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒌泵掛深度的影響

開始泵抽汲純地層水，隨著累計排水量的增加和井筒動液面的降低，形成一定的復(fù)產(chǎn)壓差后，井中產(chǎn)出的天然氣量逐漸增加，泵抽汲的介質(zhì)逐漸變?yōu)闅馑旌衔?。由于天然氣的影響，從動液面到氣層中部的氣水混合物密度隨深度不同，差別范圍很大，因此需要確定一個最佳的泵掛深度。72第六節(jié)電潛泵排水采氣二、影響因素分析⒍井的流入動態(tài)特性的影響

氣井的流入動態(tài)特性決定著氣井的最大產(chǎn)水量、泵排量低于最大排水量時的吸入口壓力值。⒎套管承壓能力的影響

套管的抗擠壓強度必須滿足電潛泵排水后所建立的大生產(chǎn)壓差，保證套管不變形，否則由于腐蝕介質(zhì)的長期腐蝕，當(dāng)生產(chǎn)套管的抗擠壓強度小于地層壓力時，會出現(xiàn)套管變形，使電潛泵機組起下過程中遇卡。73第七節(jié)射流泵排水采氣1852年在礦井試驗中曾使用射流泵排水，到了二十世紀(jì)60年代，才用于油井采油，1980年加拿大使用射流泵排水采氣，1992年我國四川從美國引進射流泵進行排水采氣。74第七節(jié)射流泵排水采氣一、射流泵的結(jié)構(gòu)及泵的工作原理射流泵的工作件是噴嘴、喉道和擴散管。75第七節(jié)射流泵排水采氣關(guān)鍵：噴嘴的面積和動力液壓力決定輸入功率；噴嘴與喉道面積比決定射流泵的工作能力。

對于過流面積一定的噴嘴，選用小的喉道組合將是一壓頭高而排量低的射流泵，這種泵適用于舉升高度大的深井。如果選用大的喉道組合將是一壓頭低而排量大的射流泵，這種泵適用于低舉升高度的淺井。76第七節(jié)射流泵排水采氣二、射流泵排水采氣設(shè)備⒈井下系統(tǒng)井下裝置一般分為兩類：固定型和自由型井下裝置。固定型井下裝置的井下泵固定安裝在油管柱的下部，檢泵必須起下油管。這種井下裝置有插入式和套管式兩類。自由型井下裝置的井下泵可以從油管內(nèi)泵入或泵出，檢泵不需起下油管。這種井下裝置又有平行式和套管式之分。77第七節(jié)射流泵排水采氣井下專用工具：啞體及堵塞工具井下壓力計固定閥及其起下工具抽吸頭和反向皮碗。78①啞體及堵塞工具啞體和堵塞工具的外形尺寸與井下射流泵的尺寸相同，但啞體無流體通過，堵塞工具有流體通道。啞體的作用是通過油管和堵塞射流泵井下裝置后對油管試壓。堵塞工具的作用是堵塞射流泵井下裝置使油管流通，以便進行酸化等井下作業(yè)。②井下壓力計為了獲得不同產(chǎn)量下的井底壓力，通常把井下壓力計和射流泵一起下入井中。通常把壓力計接在射流泵的專用外殼中,它可以獲得很平滑的壓力記錄，但不能測量井的壓力恢復(fù)。第七節(jié)射流泵排水采氣井下專用工具：79第七節(jié)射流泵排水采氣井下專用工具：③固定閥及其起下工具

對于自由泵系統(tǒng)，為了防止循環(huán)液進入地層，必須使用固定閥。當(dāng)泵工作時，固定閥打開，地層流體流入泵的吸入口，停泵時固定閥及時關(guān)閉。用鋼絲作業(yè)車，使用專用起下工具可以起下固定閥。80第七節(jié)射流泵排水采氣井下專用工具：④抽吸頭和反向皮碗

自由型射流泵需要抽吸頭和反向皮碗，它們安裝在射流泵工作筒上端。在工作筒上有一單流閥，以便起泵時限制通過射流泵的旁流量。81第七節(jié)射流泵排水采氣二、射流泵排水采氣設(shè)備⒉井口裝置井口裝置的重要組成部分是井口控制閥。82第七節(jié)射流泵排水采氣二、射流泵排水采氣設(shè)備⒉井口裝置①將動力液打入油管進行正循環(huán)，使射流泵下入井中并運轉(zhuǎn)；②將動力液打入套管進行反循環(huán)，將射流泵從井中起出；③起下泵時，固定和捕捉射流泵；④關(guān)閉動力管線，拆卸泵時使油管泄壓和排出油管中的氣體；⑤過壓保護；⑥快速便利地改變動力液的流動方向。井口控制閥的主要功能：83第七節(jié)射流泵排水采氣二、射流泵排水采氣設(shè)備⒊地面系統(tǒng)地面系統(tǒng)的作用：分離產(chǎn)出流體作為動力液；除去動力液中的游離氣和固體顆粒；加入化學(xué)處理劑；在足夠的壓力下循環(huán)動力液，操作井下射流泵。射流泵的地面系統(tǒng)：中心站系統(tǒng)和獨立井場動力站系統(tǒng)84四川氣田某井射流泵排水采氣地面系統(tǒng)示意圖第七節(jié)射流泵排水采氣85第七節(jié)射流泵排水采氣三、射流泵的適用范圍射流泵能在高溫、高氣流比、出砂和腐蝕等復(fù)雜條進下工作，適用于斜井和水平井。總排量范圍：16.0~1900.0m3/d；舉升高度：450.0~3050.0m；地面泵功率：22.0~460.0kW。END目錄第六章氣井井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測第一節(jié)天然氣性質(zhì)第二節(jié)氣田儲量計算第三節(jié)天然氣田的開發(fā)特點第四節(jié)氣田開發(fā)設(shè)計與分析第五節(jié)氣井產(chǎn)能第六節(jié)氣井井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測第七節(jié)氣井生產(chǎn)系統(tǒng)與舉升工藝第八節(jié)氣井井場工藝

采氣工程系統(tǒng)氣田氣藏氣井系統(tǒng)

氣嘴

分離器

地面管線

井筒

氣層氣井示意圖氣井系統(tǒng)前言課程主要內(nèi)容1、天然氣性質(zhì)2、氣田儲量計算3、天然氣田的開發(fā)特點4、氣田開發(fā)設(shè)計與分析5、氣井產(chǎn)能6、氣井井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測7、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)與舉升工藝8、氣井井場工藝6.1干氣井井底壓力計算6.2

氣液井?dāng)M單相流井底壓力計算6.3氣水同產(chǎn)井井底壓力計算6.4

井筒中溫度分布預(yù)測方法6.5節(jié)流裝置處的壓力、溫度變化預(yù)測6.6

集輸氣管流計算計算氣井井底壓力分靜止氣柱和流動氣柱兩種計算方法。1、流動氣柱氣體從井底沿油管流到井口，假定為穩(wěn)定流，取長度為dH的管段為控制體，則根據(jù)能量方程可以寫出：（6.1)對于垂直管氣體流動：（1）從管鞋到井口沒有功的輸出，也沒有功的輸入，即=0；（2）動能損失忽略不計，即；則（6.1）式可以寫成：(6.2)第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)取為：Psc=0.101325MPa,Tsc=293K。qsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體流量，m3/d；則在管內(nèi)任意一點（P，T）下，代入（6.2）式，并除以g=9.8，整理后可得：

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算考慮到井內(nèi)氣體向上流動時，沿氣體方向壓力是逐漸遞減的，上式可略去負(fù)號，寫成積分形式為：(6.5)（二）求解方法將井筒全長H分成n段，段長為；每一段中，T、Z用該段的平均值，即T==常數(shù)，Z==常數(shù)，

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算令：則：可積分得

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算二、靜止氣柱

對于靜止氣柱，qsc=0,由(6.5)式得出基本公式為

積分后得

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算三、環(huán)形空間流動氣柱

有效管徑(EffectiveDiameter)：對于環(huán)形空間流動：

值得提請注意的是，切勿將直接替換壓力計算式中的d5

因環(huán)形空間流速

環(huán)形空間摩阻項：第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

1、干氣井井底壓力計算第二節(jié)氣液井?dāng)M單相流井底壓力計算與油井相比較，氣液比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油井，流態(tài)屬霧流，即氣相是連續(xù)相，液相是分散相。對這類氣井，為簡化計算，將它視為均勻的單相流，稱之為擬單相流。在計算油管內(nèi)的壓力分布時，直接借鑒單相氣流的解題思路和步驟。對氣液比大于1780m3/m3的井，用此法處理的結(jié)果是令人滿意的。

第二節(jié)氣液井?dāng)M單相流第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第三節(jié)

氣水同產(chǎn)井井底壓力計算一、基本方程

Poettmaan&arpenter方法Hagedorn&Brown方法Beggs-Brill方法，Aziz方法，OrkiszewshiHasan方法方法，zhmx方法

第三節(jié)氣水同產(chǎn)井圖6.1流態(tài)劃分圖第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第四節(jié)

井筒中的溫度分布預(yù)測方法

Kirkpatridk方法，Shiu方法，Sagsr方法，蘇聯(lián)經(jīng)驗法。

JPI預(yù)測方法

：氣液同時向上流，取長為dl的微元控制體，假定為定常流第四節(jié)

井筒中的溫度分布第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

6.2溫度分析示意圖連續(xù)性方程：能量方程：

wm—混合物的總質(zhì)量流量，kg/s；vm—混合物流速；W—控制體所作的功，N·m/s；Qe—外界傳給控制體的熱量，kcal/s；J—熱功當(dāng)量，N.m/kcal；hm—氣液混合物熱焓，kcal/g；θ—井筒與水平面的夾角，（°）。圖6.2溫度分析示意圖第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第四節(jié)

井筒中的溫度分布假定控制體不對外作功，即W=0；且地溫按線性分布，梯度為gT，油層中部深度溫度為T0，則H處對應(yīng)的地層溫度Te為：假定控制體與外界穩(wěn)定傳熱，則dQe為

U0—總的傳熱系數(shù)，kcal/(m2·s·℃)

可以得出下列微分方程：

圖6.2溫度分析示意圖第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第四節(jié)

井筒中的溫度分布圖6.2溫度分析示意圖第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第四節(jié)

井筒中的溫度分布第五節(jié)

節(jié)流裝置處的壓力、溫度變化預(yù)測

氣體通過氣嘴沒有位能變化，也沒有功的輸出或輸入，摩擦損失也可忽略不計，但動能變化在此起重要作用。按此考慮，氣體穩(wěn)定流動能量方程可以寫為

從工程熱力學(xué)的觀點分析：高壓氣體通過氣嘴，因孔道短流速急，可視為絕熱過程。入口狀態(tài)與任一狀態(tài)之間的關(guān)系為

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第五節(jié)

節(jié)流處的壓力、溫度變化第五節(jié)

節(jié)流裝置處的壓力、溫度變化預(yù)測

定義一個函數(shù)：

則得

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第五節(jié)

節(jié)流處的壓力、溫度變化＜為臨界流(CriticalFlow)；

時，為非臨界流相對密度為0.6的天然氣，

當(dāng)上游壓力P1和氣嘴開孔直徑一定時，一旦出口端面上的速度達(dá)到音速，氣流的壓力波就不能反饋影響上游，氣嘴出口與入口之間的壓力差就不能再增大。此時，通過氣嘴的氣體流量達(dá)到最大值，既不能繼續(xù)增大，也不會降低為零，如圖6.3所示。

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第五節(jié)

節(jié)流處的壓力、溫度變化最大氣量公式：

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

圖6.3～關(guān)系圖第五節(jié)

節(jié)流處的壓力、溫度變化通過節(jié)流裝置后的天然氣溫度可以按下述辦法計算。由真實氣體的狀態(tài)方程，在節(jié)流裝置上游進口處有：而節(jié)流裝置喉部，則為

天然氣節(jié)流裝置的流動可視為絕熱過程，則有

綜合以上三式，可導(dǎo)得天然氣過節(jié)流裝置喉部的溫度T2為

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第五節(jié)

節(jié)流處的壓力、溫度變化第六節(jié)集輸氣管流計算

對于一條等徑的水平輸氣管，如果管內(nèi)是純氣體，符合穩(wěn)定流動條件，無功和熱的交換，且動能可以忽略不計，則穩(wěn)定流動能量方程可簡化為通過變換并積分得對任何標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)都適用的計算輸氣量的公式第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算第六節(jié)集輸氣管流計算

用計算輸氣量的公式計算輸氣量，計算值總比實際輸氣量大，對于長輸管線更為突出。為此，引進效率系數(shù)(EfficiencyFactor)的概念，并用符號E表示，其值小于1。具體數(shù)值可參照下表第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算氣體性質(zhì)

干

氣

套管氣

凝析油和氣

液相含量

Ml/(106m3)0.17.2800Gal/(106Sef)0.01340.963106.996

E0.920.770.662．輸氣管內(nèi)的平均溫度

前兩項表示管線與外界換熱，第三項表示焦耳-湯姆遜效應(yīng)，第四項反映管段的高差變化，第五項代表速頭。最后兩項數(shù)值太小，使用時可不計入。如果管段壓降較小，氣體膨脹產(chǎn)生的溫降也可忽略不計。則式(6.64)可以簡化為：第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算3．輸氣管內(nèi)允許流速計算輸氣量應(yīng)該顧及氣體高速流動產(chǎn)生的沖蝕作用。通常，管內(nèi)某點的流速達(dá)到18.29～21.34m/s(60～70ft/s)時，沖蝕作用十分明顯。產(chǎn)生沖蝕作用的流速稱為沖蝕流速(ErosinalVelocity)。精確估計較為困難，如果氣體中含有砂粒等固相顆粒，較低流速也會產(chǎn)生沖蝕。1984年，Beggs提出計算沖蝕速度的公式ue—沖蝕速度，m/s；ρg—氣體密度，kg/m3;C—常數(shù)，C=122。第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算根據(jù)ue，計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的日輸氣量

qe—日輸氣量，104m3/d;A—輸氣管截面積，m2。

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算4.輸氣管允許工作壓力由輸氣量計算公式可看出，提高首站輸氣壓力可以增加輸氣能力。但是，對已選定的輸氣管，管線的材質(zhì)、壁厚和直徑為定值，輸氣時只能承受一定的輸氣壓力。輸氣最大工作壓力由下式確定：式中

pmax為輸氣管最大的內(nèi)工作壓力；為滿足工作壓力、機械加工、腐蝕和沖蝕余量所需要的最小壁厚；c為機械加工、腐蝕和沖蝕余量之和；d0為輸氣管外徑；S為管材的允許應(yīng)力；ф為縱向焊接系數(shù)；Y為鐵素體鋼的適用系數(shù)。

第六章井筒和地面管流動態(tài)預(yù)測

第六節(jié)集輸氣管流計算采氣工程

第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與工藝設(shè)計

主講人：廖銳全

氣嘴

分離器

地面管線

井筒

氣層氣井示意圖氣井系統(tǒng)前言第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與工藝設(shè)計第一節(jié)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

第二節(jié)氣井生產(chǎn)工作制度分析第三節(jié)

氣井產(chǎn)氣管柱的確定

第四節(jié)排水采氣方法第五節(jié)

氣舉排水采氣

第六節(jié)電潛泵排水采氣第七章氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與工藝設(shè)計第一節(jié)

氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

第二節(jié)氣井生產(chǎn)工作制度分析第三節(jié)

氣井產(chǎn)氣管柱的確定

第四節(jié)排水采氣方法第五節(jié)

氣舉排水采氣

第六節(jié)電潛泵排水采氣

1系統(tǒng)的組成

2基本原理

3節(jié)點分析方法

4例題

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖“系統(tǒng)是相互作用的多元素的復(fù)合體”

系統(tǒng)分析：組分關(guān)聯(lián)整體小系統(tǒng)

簡單系統(tǒng)直接綜合大系統(tǒng)系統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)統(tǒng)計綜合

巨系統(tǒng)

復(fù)雜巨系統(tǒng)

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析二、基本原理盡管各氣井由于結(jié)構(gòu)不同，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)模型因井而異。開采過程中，天然氣從地層流經(jīng)氣井系統(tǒng)的氣層供氣子系統(tǒng)、井筒子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)。天然氣作為流體，應(yīng)該遵循流體流動的基本定律——質(zhì)量守衡和能量守衡定律。質(zhì)量守衡定律在氣井系統(tǒng)中可以表達(dá)為：通過各部分（子系統(tǒng)）的流體質(zhì)量相等；而能量守衡則表現(xiàn)為：各部分的壓力具有累加性，即流體從前一子系統(tǒng)的流出壓力正好等于下一子系統(tǒng)的流入壓力。根據(jù)質(zhì)量守衡和能量守衡定律，就可以將油層子系統(tǒng)、井筒子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)的模型組合成氣井系統(tǒng)的模型。

二、基本原理7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析氣體通過系統(tǒng)的每一部分都有壓力消耗，即在每一部分都產(chǎn)生壓力降。這些壓力降包括：△P1=Pr-Pwfs—通過氣層的壓降；△P2=Pwfs-Pwf—通過完井段的壓降；△P3=PUR-PDR—通過井底氣嘴的壓降；△P4=PUSV-PDSV—通過井下安全閥的壓降；△P5=Pwh-PDSC—通過地面氣嘴的壓降；△P6=PDSC-Psep—通過集氣管的壓降；△P7=Pwf-Pwh—油管內(nèi)的總壓降；△P8=Pwh-Psep—井口到集氣站的總壓降。Pr為地層壓力；Pwfs為井底油層面上的壓力；Pwf為井底流壓；PUR

、PDR為井下節(jié)流器上、下游壓力；PUSV

、PDSV為井下安全閥的上、下游壓力；PDSC為地面氣嘴下游壓力；Pwh為井口油壓；Psep為分離器壓力。

三、節(jié)點分析方法7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（一）、節(jié)點設(shè)置

節(jié)點－兩段不同流動規(guī)律的銜接點。節(jié)點可以分為普通節(jié)點和函數(shù)節(jié)點兩種。普通節(jié)點——節(jié)點本身不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。對于圖（7.1）所示的氣井生產(chǎn)系統(tǒng)，分離器的壓力和地層壓力，通?？梢暈槌?shù)，在一段時間內(nèi)認(rèn)為這兩個壓力與系統(tǒng)流量無關(guān)。因此，其相應(yīng)的位置（分離器和氣井控制范圍的外邊界）即圖中的①和⑧可取為普通節(jié)點。在圖中的③、⑥和⑦點也屬于普通節(jié)點。函數(shù)節(jié)點（FunctionalNode）是指當(dāng)氣體通過井下安全閥、地面氣嘴等部件時，將產(chǎn)生與流過氣量相關(guān)的壓降，取這些部件為節(jié)點稱為函數(shù)節(jié)點（壓力函數(shù)節(jié)點）。函數(shù)節(jié)點產(chǎn)生與流量相關(guān)的壓降，其值可通過一定的數(shù)學(xué)模型進行計算。三、節(jié)點分析方法7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二）解節(jié)點的選擇在運用節(jié)點分析法分析系統(tǒng)的具體問題時，通常集中分析系統(tǒng)中的某一節(jié)點，此節(jié)點一般稱為解節(jié)點。通過解節(jié)點的選擇，氣井生產(chǎn)系統(tǒng)被劃分成始節(jié)點到解節(jié)點和解節(jié)點到末節(jié)點兩部分，即為流入和流出兩大部分。通過對這兩部分的模擬計算，求得流入和流出動態(tài)特性參數(shù)，并分析比較，便可了解氣井生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)。解節(jié)點的選擇與系統(tǒng)分析的最終結(jié)果無關(guān)。即解節(jié)點的位置可以在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)任意選擇，而不會影響系統(tǒng)分析得出的結(jié)果。但為了簡化計算，解節(jié)點的位置應(yīng)該依據(jù)所要求解問題的目的而定。原則上，應(yīng)該使解節(jié)點盡可能靠近分析對象。三、節(jié)點分析方法7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井節(jié)點分析方法與應(yīng)用：1、分析方法與步驟（1）選取解點；（2）建立流入部分模型，計算流入動態(tài)；（3）建立流出部分模型，計算流出動態(tài)；（4）作出流入、流出動態(tài)曲線；（5）分析三、節(jié)點分析方法7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井節(jié)點分析方法與應(yīng)用：2、應(yīng)用（1）分析系統(tǒng)動態(tài)三、節(jié)點分析方法

圖7.2系統(tǒng)分析曲線7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

由圖（7.2）可見，流入與流出動態(tài)曲線的交點為A。在A點的左側(cè)，例如在產(chǎn)量q1下，對應(yīng)的井底流壓P1>P1/，說明生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)流入能力大于流出能力，這說明油管或流出部分的管線設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計能力過小或流出部分有阻礙流動的因素存在，限制了氣井生產(chǎn)能力的發(fā)揮。而在A點的右側(cè)，例如在產(chǎn)量下，情況剛好相反。在該處表明氣層生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計流出管道系統(tǒng)的能力，說明流出管路的設(shè)計過大，造成了不必要的浪費或氣井的某些參數(shù)控制不合理，或氣層傷害降低了井的生產(chǎn)能力，需要進行解堵、改造等措施。只有在A點，產(chǎn)層的生產(chǎn)能力剛好等于流出管路系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，表明井處于流入與流出能力協(xié)調(diào)的狀態(tài)，該點稱為協(xié)調(diào)產(chǎn)量點。三、節(jié)點分析方法7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

三）氣井接點分析方法與應(yīng)用：（2）系統(tǒng)的優(yōu)化選擇

三、節(jié)點分析方法

圖7.3系統(tǒng)優(yōu)化分析圖解7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

例1：對氣井生產(chǎn)系統(tǒng)進行節(jié)點分析。假定如圖7.1系統(tǒng)不裝安全閥和氣嘴，已知：產(chǎn)能指數(shù)方程為

油管深度

H=3000m；地面水平集氣管

L=3000m；油管和集氣管內(nèi)徑

d=6.20㎝；管內(nèi)平均溫度=293K；氣體相對密度=0.6；分離器壓力=5MPa。目標(biāo)：在所給參數(shù)條件下，求系統(tǒng)最大產(chǎn)能。解：?、蹫榻恻c，系統(tǒng)被分割為兩部分（1）流入

(2)流出三、節(jié)點分析方法

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

一、氣井生產(chǎn)系統(tǒng)組成圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

分析步驟如下：表7.1（1）假設(shè)一系列氣體流量:5、7.5、10、12.5、15、17.5和20，單位為104m3/d；（2）在Psep=5MPa條件下，利用水平管輸氣公式計算各流量相應(yīng)的井口壓力Pwh值，計算結(jié)果列入表7.1第4欄；三、節(jié)點分析方法

qsc104m3/dpsepMPa水平輸氣管△P3-1MPaP3=PwhMPa5.050.17015.17017.550.37525.375210.050.64985.649812.550.98845.988415.051.36956.369517.551.79656.796520.052.25817.25817.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

表7.2（3）取=13.459MPa，利用所給氣井產(chǎn)能指數(shù)方程，計算各流量下的Pwf值，計算結(jié)果列入表7.2第3欄；（4）利用垂直管單相氣流公式計算，計算結(jié)果列入表7.2第6欄；

三、節(jié)點分析方法

qsprIPR垂直管單相流P6△P8-6P3△P6-35.013.4612.4141.0449.8012.6127.513.4611.7071.7519.1982.50810.013.4610.8992.5598.4892.40912.513.469.9773.4827.6562.32115.013.468.91494.5446.6582.25617.513.467.66265.7965.4141.86620.013.466.10947.3494.6871.4227.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（5）在同一圖上畫出流入、流出動態(tài)曲線，如圖7.4所示；

(6）由流入、流出動態(tài)曲線的交點，求出系統(tǒng)在目前條件下的最大產(chǎn)能為15.4×104m3/d。

圖7.4

三、節(jié)點分析方法

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

例2在圖（7.1）的生產(chǎn)系統(tǒng)中，井口安裝一個氣嘴，可供選擇的氣嘴尺寸分別為26/64，32/64和40/64in，即1.03、1.27和1.59㎝；其它參數(shù)同前例。試分析安裝氣嘴后對系統(tǒng)產(chǎn)能的影響。解：（1）選氣嘴②為解點；（2）從例1，由流出動態(tài)曲線求得不同流量下流出系統(tǒng)的P3值，并令P3=PDSC；同時，由流入動態(tài)曲線可求得對應(yīng)流量下流入系統(tǒng)的P3值，且P3=Pwh。圖7.4

三、節(jié)點分析方法

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

(3)令▽P1

＝Pwh-PDSC。

表7.3三、節(jié)點分析方法

△p1/MPa

Qsc/104m3/d0

15.4

2

12.5

3

9.5

4

4.5

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（4）氣嘴在非臨界狀態(tài)下工作，利用嘴流公式計算不同尺寸氣嘴的qsc～▽P2值表7.4

三、節(jié)點分析方法

D/㎝（in）

QscPwh△p2=pwh－pDSC1.03(26/64)

5101520

5.5857.5859.101

0.4511.442.73

1.27(32/64)

5101520

5.5166.3437.9299.791

0.3460.6931.5592.533

1.59(40/64)

5101520

5.2405.9307.5858.998

0.070.281.221.74

7.1氣井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

（5）在同一張圖上繪出系統(tǒng)的～曲線和各氣嘴的～曲線，如圖（7.5）所示。每一組曲線與系統(tǒng)的～曲線相交，每一交點相應(yīng)的流量為安裝該氣嘴后系統(tǒng)的產(chǎn)能，

圖7.5

三、節(jié)點分析方法

7.2氣井生產(chǎn)工作制度分析

氣井生產(chǎn)工作制度，又稱工藝制度，是指適應(yīng)氣井產(chǎn)層地質(zhì)特征和滿足生產(chǎn)需要時產(chǎn)量和壓力應(yīng)遵循的關(guān)系。

序號工作制度名稱適用條件1定產(chǎn)量制度

氣藏開采初期2定井底滲流速度制度C=const疏松的砂巖地層，防止流速大于某值時砂子從地層中產(chǎn)出3定井壁壓力梯度制度

氣層的巖石不緊密，易坍塌的氣井4定井口（井底）壓力制度

凝析氣井，防止井底壓力低于某值時油在地層中凝析出來；當(dāng)輸氣壓力一定時，要求一定的井口壓力，以保證輸入管網(wǎng)5定井底壓差制度氣層巖石不緊密、易坍塌的井；有邊、底水的井，防止生產(chǎn)壓差過大引起水錐三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素1．自然因素1）產(chǎn)層由非膠結(jié)的砂子或膠結(jié)很差的砂巖構(gòu)成時

2）在凝析氣藏開發(fā)中

3）底水錐進

2．工藝因素影響氣井生產(chǎn)工作制度的工藝因素有很多，如：1）延長無壓縮機開采階段；2）防止氣井過早水淹；3）減少輸氣干線前壓縮機站和人工制冷裝置的功率；

三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素

7.2氣井生產(chǎn)工作制度分析4）地層溫度比較低的氣井，要確定一個可允許的無水合物形成的產(chǎn)量或采取其它防水合物的措施。5）CO2含量高的氣井，當(dāng)氣體沿油管流動的速度超過一定值后（約11m/s），對管柱的接頭產(chǎn)生強烈的腐蝕作用，若氣體有水，則電化學(xué)腐蝕作用更強。除了采取相應(yīng)的材料和防腐蝕措施外，另一種輔助方法是盡可能保持一種腐蝕小的流速。6）當(dāng)氣井井底有積液時，要設(shè)法保持能帶出液體的流速。7）在惡劣的氣候條件或艱苦地區(qū)鉆井，要求最大限度的縮短鉆井周期，這也會影響到氣井生產(chǎn)工作制度的確定。3、經(jīng)濟條件4、其它：不使設(shè)備震動；用戶要求等

7.2氣井生產(chǎn)工作制度分析三、影響氣井生產(chǎn)工作制度的因素7.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定

首先，如果管柱在靠近井底處安裝有封隔器，則管柱可以保護套管不受產(chǎn)氣管柱內(nèi)流體的高壓作用。其次，它可以保護套管不受液體的腐蝕作用。第三，如果尺寸及組合得當(dāng)，使用產(chǎn)氣管柱可以使井身內(nèi)不會留有烴類液體和水。第四，管柱的尺寸必須足夠大，因而可以使氣井在井口回壓的作用下能通過最大氣量。第四項是在有各種限制情況下所起到的作用最重要的一個。一、產(chǎn)氣管尺寸對產(chǎn)氣量的影響產(chǎn)氣管尺寸對產(chǎn)氣量的影響可以采用系統(tǒng)分析方法進行分析。如第一節(jié)中的例1和例2。

一、產(chǎn)氣管尺寸對產(chǎn)氣量的影響二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑要舉起一定直徑的液滴，井中的氣體速度必須超過不流動氣體中液滴的自由降落速度，這個速度由下式給出:當(dāng)氣流速度等于液滴沉降的最終速度時，直徑為d的液滴就能被氣流夾帶到地面，即

二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑7.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定液滴變形的慣性力（）與阻止這種變形的表面壓力（）之比，用韋伯?dāng)?shù)（Webernumber）來表示

許多實驗表明，在韋伯?dāng)?shù)達(dá)到30之前，存在著穩(wěn)定的液滴。因此，穩(wěn)定的自由降落液滴的最大直徑為

則攜帶最大液滴的最小氣體流速為

7.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑為安全計，Turner等人建議取安全系數(shù)為20%。有為了礦場使用，對水可以采用如下數(shù)值：=60N/m，

=1081kg/m3。則

對于凝析油：=20N/m，=726kg/m3。則

7.3氣井產(chǎn)氣管柱的確定二、選擇不同流速下用于舉升液體的管徑1、優(yōu)選管柱：優(yōu)點：1）屬自力式氣舉，能充分利用氣藏自身能量，不需人為施加外部能源助噴，2）變井由間歇生產(chǎn)為較長時期的連續(xù)生產(chǎn)，經(jīng)濟效益顯著；3）．設(shè)計成熟、工藝可靠，成功率高；4）設(shè)備配套簡單、施工管理方便，易推廣。缺點：1）．工藝井必須有一定的生產(chǎn)能力，無自噴能力的井必須輔以其他誘噴措施復(fù)產(chǎn)或采用不壓井修井工藝作業(yè)；2）．工藝的排液能力較小，一般在120m2/d左右；3．對小油管常受井深影響。一般在2600m左右

7.4

排水采氣

一、排水采氣方法2、泡沫優(yōu)點

:1)

投資小、經(jīng)濟效益顯著;2)設(shè)備配套簡單，管理施工方便;3)易于推廣.

缺點

:1)要求井有一定的自噴能力，自噴能力喪失的水淹井須輔之以放噴或其他誘噴措施，以恢復(fù)自噴能力;2)需定時定量向井筒添加泡排劑，工藝的排液能力不高，一般100m3/左右，氣液比比較小;3)井身結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格;4)工藝參數(shù)的確定難度較大.

7.4

排水采氣

一、排水采氣方法3、連續(xù)氣舉

優(yōu)點

:1)工藝井不受井斜、井深和硫化氫限制及氣液比影響;2)排液量大,單井增產(chǎn)效果顯著;3)可多次重復(fù)啟動,與投撈式裝置配套，可減少修井作業(yè)次數(shù);4)設(shè)備配套簡單，管理方便;5)易測取液面和壓力資料，設(shè)計可靠，經(jīng)濟效益高

缺點

:1)井受注氣壓力對井底造成的回壓影響，不能把氣采至枯竭;2)需要高壓氣井或工藝壓縮機作高壓氣源;3)套管必須能承受注氣高壓;4)高壓施工，對裝置的安全可靠性要求高;

7.4

排水采氣

一、排水采氣方法4、柱塞氣舉

優(yōu)點

:

1)裝置設(shè)計、安裝和管理方便;2)適用于各種條件的井,尤其適用于高氣液比的井，但也可用于氣液比低到534.3～890.5m3/m3的井；3)勿需外部電源；4)井下設(shè)備可用鋼絲繩起吊設(shè)備安裝；

5)柱塞上下移動可防止結(jié)蠟和積垢。缺點

:

1)不能把氣采至枯竭;2)適合于正常情況下排液量小于30m3/d左右的井;3)為達(dá)到正確調(diào)節(jié)，要求較多的工程監(jiān)測;

4)除了與氣舉一起采用外，要求油套管之間連通，以保證正常操作。

7.4

排水采氣

一、排水采氣方法5、機抽

優(yōu)點

:1）

設(shè)備簡單，可用天然氣和電作動力，易于實現(xiàn)自動控制；

2）設(shè)計方法簡單、成熟；

3）投資少，并可使裝備多井重復(fù)使用；

4）不受采出程度影響，能把氣采至枯竭。缺點

:1）受井斜、井深和硫化氫影響較大；

2）鑒于氣水井與油井性質(zhì)差異較大，尚未完全解決配套問題

。

7.4

排水采氣

一、排水采氣方法6、電潛泵優(yōu)點

:1）排量大(400m3/d)，揚程高(2500m)、可形成大的生產(chǎn)壓差，將氣井采至枯竭；2）易于安裝井下溫度、壓力傳感元件，在地面通過控制屏，隨時直觀測出泵吸入口處溫度、運行電流、壓力等參數(shù)；3）自動化程度較高，安裝、操作、管理方便；4）不受井斜限制。缺點

:

1）需要裝高壓電源；2）主要裝備在井下，對于單井設(shè)備系統(tǒng)，氣井復(fù)活后，難于取出進行重復(fù)運用，使裝備的一次性投資較大；3）電機、電纜壽命受井溫影響，由于高溫下電纜易損壞，使井深受限制，目前僅能應(yīng)用于3000m左右井深

。

一、排水采氣方法7.4

排水采氣

氣舉是一種舉升井下流體的方法。這種方法是通過某種機械手段，把具有較高壓力的氣體注入到井筒中，用作舉升液流的介質(zhì)。氣舉可分為①連續(xù)氣舉、②間歇氣舉、③柱塞氣舉三種①連續(xù)氣舉：就是將高壓氣體連續(xù)地注入氣舉管內(nèi)，使井筒中的液體充氣并減輕產(chǎn)出液混合物的密度，達(dá)到降低井底壓力的目的，在地層與井底之間形成足夠的生產(chǎn)壓差，從而獲得所需的產(chǎn)量。②間歇氣舉：就是周期性地向井筒注入高壓氣，靠高壓氣的膨脹能將積聚在井筒中的液體舉升到地面的一種舉升方法。③柱塞氣舉：間歇氣舉的一種特殊形式，柱塞作為一種固體的密封界面，將被舉升的液段與舉升氣體分開，減少氣體竄流和液體回落，以提高氣舉的效率。

一、基本概念7.5

氣舉排水采氣

一間歇氣舉設(shè)計方法建立在產(chǎn)量的基礎(chǔ)上的設(shè)計方法設(shè)計方法百分載荷方法百分載荷方法對工作氣舉閥深度，或油井生產(chǎn)能力都不知道的間歇氣舉井比較適用。1氣舉閥的分布

頂部氣舉閥的深度為：其余各氣舉閥深度按下式計算，一直分布到井底為止：

設(shè)計方法7.5

氣舉排水采氣

2每次循環(huán)需注氣量的確定間歇氣舉一次循環(huán)所需注氣量,等于當(dāng)液段達(dá)到井口時,在液段下部平均壓力和平均溫度條件下，充滿液段下部的油管柱所需的氣量。根據(jù)氣體定律可得：

為一次循環(huán)所需的氣量（標(biāo)準(zhǔn)條件下），m3；為油管中氣柱段的長度,m；At為油管的內(nèi)截面積,m2；為油管內(nèi)液段下面的平均壓力，MPa；為油管內(nèi)液段下面的平均溫度，℃；Z為對應(yīng)、的天然氣壓縮因子。

設(shè)計方法7.5