采油工程-第二章自喷及气举采油课件.ppt

自喷采油法：自喷采油法：完全依靠流体完全依靠流体自身的能量将原油采出地面自身的能量将原油采出地面的方法叫自喷采油法，这样的方法叫自喷采油法，这样的生产井叫自喷井的生产井叫自喷井优优点点：不不需需要要补补充充能能量量，设设备备简简单单,操操作作方方便便,投投资资少少,经济效益高经济效益高第二章第二章 自喷与气举采油自喷与气举采油第一节 自喷采油一、油井自喷的条件油井自喷的条件1.1.自喷井的结构自喷井的结构2.2.油井自喷的条件油井自喷的条件 gHgH井内静液柱压力井内静液柱压力P Pfrfr摩擦阻力摩擦阻力P Pt t油压油压二、油管特性曲线反映油管流通特性的流通量与压力的关系曲线，叫油管特性曲线根据已知压力点位置，分成两种：1流量与井口压力的关系曲线 假设油井以不同产量qi生产,由流入动态关系,得出相应井底流压Pwfi,由压力梯度计算方法,计算出相应的井口压力Pti作出井口压力与作出井口压力与产量的关系曲线产量的关系曲线qpqi0PtiPwfiIPRB B2.流量与井底压力的关系曲线 流入动态关系描述地层流入井筒的规律,给出关于地层渗流的井底压力与产量的关系如果：井口压力Pt一定，假设油井以不同的产量qi生产，利用压力梯度计算对应的井底流压Pwfi这一Pwf与q关系曲线，描述油管的流通特性，与地层渗流无关。

作出曲线:PwfPIPRIPR油管工作特性曲线油管工作特性曲线qOqB B第二节 自喷井的协调生产及系统分析一、四个流动过程 1.地层渗流：遵守渗流规律,IPR曲线；2.垂直管流：两相流动规律,油管曲线；3.咀流：多相咀流规律,咀流曲线；4.地面管流：被油嘴分隔开1.井底：地层渗流出来的产量q与所剩Pwf正好等于垂直管推送该产量所需的井底压力即：地层产量=油管的举升量 井底流压=油管举升所需的管鞋压力2.井口：流体的剩余压力Pt正好等于油咀推送该产量所要求的咀前压力二、各流动过程的衔接三、全井的协调三、全井的协调1.1.协调条件：协调条件：井底井口都能衔接井底井口都能衔接2.2.协调点：协调点：两曲线的交点两曲线的交点当q=qc时，Pwf-Pt有较低值表明该产量下油管中压力损失较低qPPtPwfB Bd dqcC C1.1.如Pwf Pwf1 q q1 Pt Pt1而使q1通过该油嘴需要PT的油压，所以，q1不能完全通过油嘴，而地层又以q1继续供给，造成井底流体堆积 Pwf 回到C点四、协调点的分析d dPwfPIPRIPRB BC CPtPTAqPt1q1qPwf12.2.如Pwf Pwf1 q q1 Pt Pt1而使q1通过该油嘴只需要PT的油压，引起大于q1的流量通过油嘴，而地层又以q1继续供给，造成井底亏空。

Pwf 回到C点C CqPwfPqd dIPRIPRB BPtPTAq1Pwf1Pt1五、协调点的调节方法1.改变地层参数 如：注水、压裂、酸化等2.改变油管工作参数（管径）3.换油嘴 简单易行，故常用油咀直径不同，咀流曲线不同，得不同的协调生产点控制油井产量就是选用合适的油咀，达到合适的协调点q q4681016P Pq q5 5q q4 4q q3 3q q2 2q q1 1六、协调在自喷井管理中的应用1.利用油咀控制油井生产当Pt较低时，大直径油管的产量比小直径的高;当Pt较高时，大直径油管 的产量比小直径的低因此，大直径油 管不一定好高产井用大油管，低产井用小油管31/221/2PqPtPt2优选油管直径 当地层压力下降，IPR曲线下移，油管曲线随之下移，使协调点左偏，产量下降qd1d2Pq1q2若若d d1 1不变，则不变，则q q1 1 q q2 2若若q q1 1不变，则不变，则d d1 1 d d2 23 3预测预测地层压力的变化对产量的影响欲保持油井产量，需更换油咀，使新的协调点的产量与原来相同4预测停喷压力若要求油压Pt，过Pt作水平线EC与B相交EC不能与B3相交，表明地层压力 下降到A3前,油井已不能正常 自喷了。

应采取相应措 施维持生产q qPA3A2A1B1B2B3EC(Pt)七、井筒分析1.井筒内的压力关系油管系统：Pt油压Pfr沿油管流动时的摩阻损失mgH油管中的全部重力损失套管系统：Pwf=Pc+PG+LLgL液面以下液体的平均密度L环空中的液柱高度PG环空气柱所造成的压力PtPBPcLH忽略PG，则：Pwf=Pc+LLgPwf Pb时，气体在某一高度处分离出来套压和油压的关系：mgH+Pfr+Pt=Pc+LLg当 Pwf Pt自喷井正常生产时，各压力之间的关系为：Pwf Pc Pt PB2生产分析a.井筒中流动阻力和液柱重力增大,导致Pt 如：油管中结蜡、原油脱气、含水增多b.油嘴被刺大时，Pt;油嘴被堵时，Pt油管受堵油嘴受阻c.套压变化反映井底流压的变化若：Pt Pc Pwf q，一般认为是出油管线被堵所致对象：油气井生产系统；基本思想：设置节点,隔离油井系统为子系统主要线索：压力和流量变化，联系各流动过 程，确定系统的流量一、基本概念 1油井生产系统 油井生产系统是指从油层到地面油气分离器这一统一的水力学系统第三节节点系统分析2.节点：节点即位置a.普通节点:一般指两段不同流动过程的衔接点、系统的起止点。

不产生与流量有关的压降b.函数节点:一般在具有限流作用的装置处由于在其局部产生的压降为流量的函数而得名c.解节点:问题获得解决的节点称为求解节点，简称解节点或求解点它将整个系统划分为流入节点和流出节点两个部分1.建立油井模型并设置节点 2.解节点的选择3.计算解节点上游的供液特征4.计算解节点下游的排液特征5.确定生产协调点6.进行动态拟合7.程序应用 二、节点分析的基本步骤二、节点分析的基本步骤 三、示例1.井底为求解点（c）（d）p选井底为求解点，可以：2.井口为求解点（无油嘴）3.井口为求解点(安装地面油嘴)q q5 5q q4681016P Pq q4 4q q3 3q q2 2q q1 1d dqPPtPwfB BqcC C一、一、自喷后期的问题自喷后期的问题q2d1Pq1q第四节气举采油概述 地层能量下降，地层能量下降，所提供的压力小于所提供的压力小于举升时要消耗的压举升时要消耗的压力，油井停喷力，油井停喷二、解决方法 减少自喷过程的压降，在地层所能供给的压能范围内，使油井恢复自喷分析压降公式，欲降低P,需降低m把气体从地面注入井筒内，可以增加R，从而达到降低m的目的三、气源三、气源1.要求:2.来源：a.高压天然气。

b.低压天然气，经压缩机加压注入a.具有足够的压力，b.必须不含氧气人为地把气体压入井底，使油喷出地面，这种生产方法叫气举采油法四、特点优点：井口、井下设备简单，气举不受 套管尺寸限制，生产灵活，管理 比较方便适用范围广，尤其适 用于海上采油、深井、斜井、含 腐蚀性气体或含砂多、不适于泵 抽的油井缺点：地面设备复杂、投资大、需要气 源，要求套管能承受高压一、气举系统构成1.压缩站；2.地面配气站；3.单井生产系统；4.地面生产系统重点：单井生产系统地面生产系统与其他举升方式基本相同第五节 气举装置与气举卸载图图2-131.气举前状态油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置2.气举过程二、气举的启动压力和工作压力 向环空注入压缩气时，环空液面被挤压向下，油管中的液面则上升当环空液面下降到管鞋时，压风机达到最大压力，称为启动压力Pe压缩气进入油管后，使油管内原油充气，液面不断上升，直至喷出地面喷出前，Pwf Ps；喷后，使油管内m越来越低，油管鞋压力急剧降低，井底压力及压风机压力随之急剧下降当 Pwf Ps 时，地层开始产油，并使油管内m稍有增加，致使压风机压力复而上升最后，液面在管鞋处达到动态平衡，这时压风机的压力称为工作压力Po。

若：Pe P Pc c，则气举无法实现P Pc c压缩机的额定输出压力PePtPo3.启动时压风机压力变化曲线 启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、井径、油管直径以及静液面的位置有关a、液体溢出井口：启动压力：Pe=LLg (2-1a)Pe 最大启动压力；L油管长度 b、液体不溢出井口：启动压力：Pe=(h+h)Lg (2-1b)4.启动压力的计算h h (D(D2 2-d-d2 2)/4=()/4=(/4)d/4)d2 2 h h得：得：h=(Dh=(D2 2/d/d2 2-1)h-1)h 代入代入(2-1b)(2-1b)式得：式得：P Pe e=h=h LgD D2 2/d/d2 2 (2-1c)(2-1c)h hD套管内径 d油管直径 h 油管在静液面下的沉没度当地层K大，被挤压的液面下降很缓慢时，环空中的液体部分被地层吸收极端情况，全部吸收环空液面到达管鞋时，油管液柱几乎没有升高，此时，启动压力由沉没度决定Pe=h Lg Pe最小启动压力 因此：Pe Pe Pe (2-1)(2-1)若Pe大于压缩机的额定输出压力，该压缩机就无法把环空中的液体压入油管内，气体不能进入油管，就不能实现气举。

要想实现气举，需大功率的压缩机来保证气举的启动但正常生产时不需要这么大的功率，造成浪费，增加了设备的成本为实现气举，同时降低成本，必须减小Pe，有效的方法是安装气举凡尔1.U 型管等压面原理；2.压缩机以Po气举，不能把环空液面完全压入油管内，只能把液面向下压一定深度(液面位于油管内压力等于Po点)三、气举的卸载过程3.在这一位置上方的油管上打孔,气体可将油管内孔之上的这段液体举出4.液体举出，油管内压力下降,环空液面下降到一定深度后达到稳定,打第二个孔5.当第二个孔进气时，第一个应封住6.6.逐级将液面压向一定位置逐级将液面压向一定位置能满足打开和封闭油管孔眼的装置 叫气举凡尔，这样只需要工作压力就能启动气举正常气举时开启的凡尔叫工作凡尔 上面其余的凡尔称启动凡尔图图2-191.注气通道；2.油管柱上注气孔的开关；3.降低注气的启动压力以注气工 作压力按预期的产量进行开采；4.灵活改变注气深度，适应供液能 力的变化；四、气举阀的作用5.间歇气举的工作阀可以防止过高 的注气压力影响下一个注气周期,控制每次注气量；6.改变举升深度，增大油井生产压 差，以清洁油层解除污染；7.气举阀中的单流阀可以阻止井液 从油管倒流向油套环空。

五、气举凡尔的类型1.按压力控制方式可分为：节流阀 气压阀或称套压操作阀 液压阀或称油压操作阀 复合控制阀节流阀在关闭状态时与气压阀相同，但一节流阀在关闭状态时与气压阀相同，但一旦打开后，仅对油压敏感打开阀，需要旦打开后，仅对油压敏感打开阀，需要提高套压，关闭阀则降低油压或套压；提高套压，关闭阀则降低油压或套压；气压阀在关闭状态时，有气压阀在关闭状态时，有50-100%50-100%对套压敏对套压敏感，而打开后，仅对套压敏感为了开、感，而打开后，仅对套压敏感为了开、关气举阀，必须分别提高或降低套压；关气举阀，必须分别提高或降低套压；液压阀与气压阀正好相反，为液压阀与气压阀正好相反，为了开、关气举阀，必须分别降了开、关气举阀，必须分别降低或提高油压；低或提高油压；复合控制阀，也称液压打开，复合控制阀，也称液压打开，气压关闭阀即提高油压则打气压关闭阀即提高油压则打开阀，降低套压则关闭阀开阀，降低套压则关闭阀2.2.按气举阀在井下所起的作用，按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为气举阀可分为:卸载阀、工作阀和底阀卸载阀、工作阀和底阀3.3.按气举阀自身的加载方式可分为按气举阀自身的加载方式可分为:充气波纹管阀和弹簧气举阀。

充气波纹管阀和弹簧气举阀4.4.按气举阀安装作业方式分为：按气举阀安装作业方式分为：固定式气举阀和投捞式气举阀固定式气举阀和投捞式气举阀所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔对Pt或Pc 哪个更敏感与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力用于连续气举的凡尔,要在打开状态时对Pt敏感一些，油压下降，凡尔。