第六章自噴及氣舉采油技術(shù)

主要研究內(nèi)容自噴采油氣舉采油油井流入動(dòng)態(tài)氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)規(guī)律嘴流規(guī)律氣舉采油原理氣舉啟動(dòng)氣舉閥重點(diǎn)油井流入動(dòng)態(tài)、采油指數(shù)、滑脫現(xiàn)象、氣舉啟動(dòng)壓力等基本概念；自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過程；氣液混合物在垂直管中的流型變化及其特征；氣舉采油原理及工藝過程。采油方法：將流到井底的原油采至地面所用的工藝方法和方式。

人工舉升采油自噴采油采油方法分類人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。完全依靠油層天然能量將原油舉升到地面的采油方式。人工舉升采油方法類型人工舉升采油技術(shù)有桿泵采油無桿泵采油常規(guī)有桿泵采油地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油氣舉采油電動(dòng)潛油離心泵采油水力活塞泵采油電動(dòng)潛油螺桿泵采油射流泵采油柱塞泵采油

第一節(jié)自噴采油1234自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖穿過地面油嘴的壓力損失回壓Ph油藏壓力Pe井底流壓Pwf油藏中的壓力損失＝Pe－Pwf油壓Pt井筒中的壓力損失＝Pwf－Pt地面出油管線中的壓力損失＝Ph－Psep分離器壓力Psep嘴損＝Pt－Ph套壓Pc油井自噴生產(chǎn)的條件油氣水混合物從地層流至計(jì)量站分離器總的壓力損失為：生產(chǎn)壓差＋井筒損失＋油嘴損失＋地面管線損失油井自噴生產(chǎn)的條件一、油井流入動(dòng)態(tài)

InflowPerformanceRelationship供給邊緣壓力不變，無限大圓形地層中心一口井生產(chǎn)時(shí)，單相穩(wěn)定滲流的產(chǎn)量公式為：變化，產(chǎn)量也隨著變化。油井流入動(dòng)態(tài)：油井產(chǎn)量與井底流動(dòng)壓力的關(guān)系。表示產(chǎn)量與井底流壓關(guān)系的曲線(InflowPerformanceRelationshipCurve),稱為流入動(dòng)態(tài)曲線，簡稱IPR曲線。1.單相液體流入動(dòng)態(tài)

單相穩(wěn)定流動(dòng)條件下，油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力變化。采油(液)指數(shù)：單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油(液)量。直井井油氣氣兩兩相相滲滲流流時(shí)油油井井產(chǎn)產(chǎn)量量公公式式為為：：o、、Bo、、Kro都是是壓壓力力的的函函數(shù)數(shù)，，通常常結(jié)結(jié)合合試試井井資資料料來來研研究究IPR曲線線。。2.油氣氣兩兩相相滲滲流流時(shí)時(shí)的的流流入入動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)1968年，，沃沃格格爾爾對對不不同同流流體體性性質(zhì)質(zhì)、、油油氣氣比比、、相相對對滲滲透透率率、、井井距距、、壓壓裂裂井井、、污污染染井井等等各各種種情情況況下下的的21個(gè)溶溶解解氣氣驅(qū)驅(qū)油油藏藏進(jìn)進(jìn)行行了了計(jì)計(jì)算算。。Vogel（沃格格爾爾））方方程程－－完完善善井井低高排除除高高粘粘度度原原油油及及嚴(yán)嚴(yán)重重污污染染的的油油井井后后，，繪繪制制了了一一條條參參考考曲曲線線，，這這一一曲曲線線被被稱稱為為沃沃格格爾爾曲曲線線。。Vogel曲線線及及方方程程

a.計(jì)算c.根據(jù)據(jù)給給定定的的流流壓壓及及計(jì)計(jì)算算的的相相應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)量量繪繪制制IPR曲線線。。b.給定定不不同同流流壓壓，，計(jì)計(jì)算算相相應(yīng)應(yīng)的的產(chǎn)產(chǎn)量量：：已知知地地層層壓壓力力和和一一個(gè)個(gè)測測試試點(diǎn)點(diǎn)：：利用用Vogel方程程繪繪制制IPR曲線線的的步步驟驟二、、氣氣液液混混合合物物在在垂垂直直管管中中的的流流動(dòng)動(dòng)規(guī)規(guī)律律油+水+氣多相流氣相+液相

氣液兩相流1.油氣氣混混合合物物在在油油管管中中的的流流動(dòng)動(dòng)特特征征流壓壓：：從油油層層流流到到井井底底后后具具有有的的壓壓力力油壓壓：：流壓壓作作用用下下，，克克服服靜靜液液柱柱壓壓力力和和流流動(dòng)動(dòng)阻阻力力后的的壓壓力力2.氣液液混混合合物物在在垂垂直直管管中中的的流流動(dòng)動(dòng)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變化化根據(jù)兩相介質(zhì)分布的外形分為5類：①純純液液流流滑脫脫現(xiàn)現(xiàn)象象：：混合合流流體體流流動(dòng)動(dòng)過過程程中中，，由由于于流流體體間間的的密密度度差差異異，，引引起起的的小小密密度度流流體體流流速速大大于于大大密密度度流流體體流流速速的的現(xiàn)現(xiàn)象象。。特點(diǎn)點(diǎn)：：氣體體是是分分散散相相，，液液體體是是連連續(xù)續(xù)相相；；氣氣體體主主要要影影響響混混合合物物密密度度，，對對摩摩擦擦阻阻力力影影響響不不大大；；滑滑脫脫現(xiàn)現(xiàn)象象比比較較嚴(yán)嚴(yán)重重。。井筒壓壓力稍稍低于于飽和和壓力力時(shí)，，溶解解氣開開始從從油中中分離離出來來，氣氣體都都以小氣泡泡分散在在液相相中。。②泡流流當(dāng)井筒筒壓力力大于于飽和和壓力力時(shí)，，天然然氣溶溶解在在原油油中，，產(chǎn)液液呈單相液液流。。當(dāng)混合合物繼繼續(xù)向向上流流動(dòng)，，壓力力逐漸漸降低低，氣氣體不不斷膨膨脹，，小氣氣泡將將合并并成大氣泡泡，直到到能夠夠占據(jù)據(jù)整個(gè)個(gè)油管管斷面面時(shí)，，井筒筒內(nèi)將將形成成一段段液一一段氣氣的結(jié)結(jié)構(gòu)。。特點(diǎn)：：氣體呈呈分散散相，，液體體呈連連續(xù)相相；一段氣氣一段段液交交替出出現(xiàn)；；氣體膨膨脹能能得到到較好好的利利用；；滑脫損損失變變小；；摩擦損損失變變大。。③段塞塞流④環(huán)流流特點(diǎn)：：氣液兩兩相都都是連連續(xù)相相；氣體舉舉油作作用主主要是是靠摩摩擦攜攜帶；；滑脫損損失變變?。?；摩擦損損失變變大。。油管中中心是是連續(xù)續(xù)的氣氣流而而管壁壁為油油環(huán)的的流動(dòng)動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)。氣體的的體積積流量量增加加到足足夠大大時(shí)，，油管管中內(nèi)內(nèi)流動(dòng)動(dòng)的氣流芯芯子將變得得很粗粗，沿沿管壁壁流動(dòng)動(dòng)的油環(huán)變得很很薄，，絕大大部分分油以以小油滴滴分散在在氣流流中。特點(diǎn)：氣體是是連續(xù)續(xù)相，，液體體是分分散相相；氣體以以很高高的速速度攜攜帶液液滴噴噴出井井口；；氣、液液之間間的相相對運(yùn)運(yùn)動(dòng)速速度很很??；；氣相是是整個(gè)個(gè)流動(dòng)動(dòng)的控控制因因素。。⑤霧流流總結(jié)：：油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油(液)流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。實(shí)際上，在同一口井內(nèi)，一般不會(huì)出現(xiàn)完整的流型變化。三、嘴嘴流規(guī)規(guī)律臨界流流動(dòng)：流體體的流流速達(dá)達(dá)到壓壓力波波在流流體介介質(zhì)中中的傳傳播速速度時(shí)時(shí)的流流動(dòng)狀狀態(tài)。。嘴流示示意圖圖在臨界界流動(dòng)動(dòng)條件件下，，混合物物的流流量不不受嘴后壓壓力波波動(dòng)的影響響，而而只與與嘴前前壓力力（油油壓））有關(guān)關(guān)。根據(jù)熱熱力學(xué)學(xué)理論論，氣氣體流流動(dòng)的的臨界界壓力力比為為：空氣流流過噴噴管的的臨界界壓力力比為為：天然氣氣流過過噴管管的臨臨界壓壓力比比為：：臨界流動(dòng)條件下，成線性關(guān)系油嘴特特性曲曲線當(dāng)油嘴嘴直徑徑和氣氣油比比一定定時(shí)，，產(chǎn)量量和井井口油油壓成成線性性關(guān)系系。四、自噴井井節(jié)點(diǎn)點(diǎn)分析析節(jié)點(diǎn)劃劃分依依據(jù)：：不同的的流動(dòng)動(dòng)規(guī)律律相關(guān)關(guān)式自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置節(jié)點(diǎn)系系統(tǒng)分分析法法：應(yīng)用系系統(tǒng)工工程原原理，，把整整個(gè)油油井生生產(chǎn)系系統(tǒng)分分成若干子子系統(tǒng)統(tǒng)，研究究各子子系統(tǒng)統(tǒng)間的的相互互關(guān)系系及其其對整整個(gè)系系統(tǒng)工工作的影響，，為系統(tǒng)優(yōu)優(yōu)化運(yùn)行及及參數(shù)調(diào)調(diào)控提供依依據(jù)。。自噴井三個(gè)流動(dòng)過程關(guān)系①根據(jù)設(shè)設(shè)定產(chǎn)產(chǎn)量Q，在油油井IPR曲線上上找出出相應(yīng)應(yīng)的Pwf；②由Q及Pwf按垂直直管流流得出出滿足足油嘴嘴臨界界流動(dòng)動(dòng)的Q～Pt油管曲曲線B；③油嘴直直徑d一定，，繪制制臨界界流動(dòng)動(dòng)下油油嘴特特性曲曲線G；④油管曲曲線B與油嘴嘴特性性曲線線G的交點(diǎn)點(diǎn)C即為該該油嘴嘴下的的產(chǎn)量量與油油壓。。1.以油嘴嘴為求求解點(diǎn)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)分析析方法法的步驟驟：油層滲流消耗的壓力油管流動(dòng)消耗的壓力2.節(jié)點(diǎn)分分析在在設(shè)計(jì)計(jì)及預(yù)預(yù)測中中的應(yīng)應(yīng)用①先繪出出滿足足油嘴嘴臨界界流動(dòng)動(dòng)的Pt～Q油管工工作曲曲線B；⑴不同油油嘴下下的產(chǎn)產(chǎn)量預(yù)預(yù)測與與油嘴嘴選擇擇圖2-23不同油嘴直徑時(shí)的產(chǎn)量②作出相相應(yīng)的的油嘴嘴曲線線；③根據(jù)交交點(diǎn)所所對應(yīng)應(yīng)的產(chǎn)產(chǎn)量確確定與與之對對應(yīng)的的(或較接接近的的)油嘴直直徑。。油壓較較低時(shí)時(shí)，大大直徑徑油管管的產(chǎn)產(chǎn)量比比小直直徑的的要高高；油壓高高時(shí)，，大直直徑油油管的的產(chǎn)量量比小小直徑徑的要要低。。原因：滑脫脫損失失。⑵油管直直徑的的選擇擇

不同油管直徑對產(chǎn)量的影響當(dāng)油嘴嘴直徑徑不變變時(shí)，，油藏藏壓力力降低低后產(chǎn)量隨隨著降降低，如果果要保保持原原來的的產(chǎn)量量，就就必須須換用用較大的的油嘴嘴直徑徑。⑶預(yù)測油油藏壓壓力變變化對對產(chǎn)量量的影影響油藏壓力下降對產(chǎn)量的影響地層壓壓力Pr連續(xù)下下降，，相應(yīng)應(yīng)的油管曲曲線要向橫橫軸方方向移移動(dòng)，，若要要求油壓大大于一一定值值生產(chǎn)產(chǎn)，則在在縱軸軸上沿沿油壓壓值點(diǎn)點(diǎn)做水水平線線，若若水平線線與油油管曲曲線不不相交交，則表表明油油井不不能自自噴生生產(chǎn)。。⑷停噴壓壓力預(yù)預(yù)測停噴壓力預(yù)測第二節(jié)節(jié)氣氣舉采采油(GasLift)①必須須有足足夠的的氣源源；②②需要要壓縮縮機(jī)組組和地地面高高壓氣氣管線線，地地面設(shè)設(shè)備系系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜；；③一一次性性投資資較大大；④④系統(tǒng)統(tǒng)效率率較低低。利用從從地面面向井井筒注注入高高壓氣氣體將將原油油舉升升至地地面的的一種種人工工舉升升方式式。氣舉定定義：優(yōu)點(diǎn)：：井口和和井下下設(shè)備備比較較簡單單缺點(diǎn)：：高產(chǎn)量的的深井；；氣油(液)比比高的油油井；定定向井和和水平井井等。適用條件件：依靠從地地面注入入井內(nèi)的的高壓氣氣體與油油層產(chǎn)出出流體在在井筒中中混合，，利用氣體體的膨脹使井筒中中的混合合液密度降低低，將流到井井內(nèi)的原原油舉升升到地面面。氣舉采油系統(tǒng)示意圖一、氣舉舉采油原原理(GasLiftTheory)向井筒周期性地地注入氣體體，推動(dòng)動(dòng)停注期期間在井井筒內(nèi)聚聚集的油油層流體體段塞升升至地面面，從而而排出井井中液體體。主要要用于油油層供給給能力差差，產(chǎn)量量低的油油井。氣舉分類類（按注注氣方式式）氣舉連續(xù)氣舉舉(ContinuousGas-lift)將高壓氣氣體連續(xù)地注入井內(nèi)內(nèi)，排出出井筒中中液體。。適應(yīng)于于供液能能力較好好、產(chǎn)量量較高的的油井。。間歇?dú)馀e舉(IntermittantGasLift)二、氣舉舉啟動(dòng)過過程(GasLiftStartup)①當(dāng)油井井停產(chǎn)時(shí)時(shí)，井筒筒中的積積液將不不斷增加加，油套套管內(nèi)的的液面在在同一位位置，當(dāng)當(dāng)啟動(dòng)壓縮機(jī)向油套環(huán)環(huán)形空間間注入高高壓氣體體時(shí)，環(huán)環(huán)空液面面將被擠擠壓下降降。氣舉井（無氣舉閥）的啟動(dòng)過程a—停產(chǎn)時(shí)②如不考考慮液體體被擠入入地層，，環(huán)空中中的液體體將全部部進(jìn)入油油管，油油管內(nèi)液液面上升升。隨著著壓縮機(jī)機(jī)壓力的的不斷提提高，環(huán)環(huán)形空間間內(nèi)的液液面將最最終達(dá)到到管鞋（注氣點(diǎn)點(diǎn)）處，，此時(shí)的的井口注注入壓力力為啟動(dòng)動(dòng)壓力。。

氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程

b—環(huán)空液面到達(dá)管鞋啟動(dòng)壓力力:當(dāng)環(huán)形空空間內(nèi)的的液面達(dá)達(dá)到管鞋鞋(注氣氣點(diǎn))時(shí)時(shí)的井口口注入壓壓力。③當(dāng)高壓壓氣體進(jìn)進(jìn)入油管管后，由由于油管管內(nèi)混合液密密度降低低，液面不不斷升高高，液流流噴出地地面，井井底流壓壓隨著高高壓氣體體的進(jìn)一一步注入入，也將將不斷降降低，最最后達(dá)到到一個(gè)協(xié)協(xié)調(diào)穩(wěn)定定狀態(tài)。。氣舉井（無閥）的啟動(dòng)過程

c—?dú)怏w進(jìn)入油管氣舉過程程中壓縮縮機(jī)壓力力變化①隨著壓縮縮機(jī)壓力力的不斷斷提高，，環(huán)形空空間內(nèi)的的液面將最終達(dá)到管鞋鞋（注氣氣點(diǎn)）處處，此時(shí)的的井口注