采油工程第2章自噴與氣舉采油

1、主講教師：陳德春、鮑丙生主講教師：陳德春、鮑丙生 辦公地點(diǎn)：工科樓辦公地點(diǎn)：工科樓B B座座333333、418418 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：1509206097815092060978（陳）（陳） 1586306750815863067508（鮑）（鮑） E_mail: 人工舉升采油人工舉升采油 自噴采油自噴采油 采油方法分類(lèi)采油方法分類(lèi) 人工給井筒流體人工給井筒流體增增 加能量加能量將井底原油將井底原油 舉升至地面的采油舉升至地面的采油 方式。方式。 利用油層利用油層自身能量自身能量 將原油舉升到地面將原油舉升到地面 的采油方式。的采油方式。 wfl PQ 一、一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成自噴井生

2、產(chǎn)系統(tǒng)組成 u 油層子系統(tǒng)油層子系統(tǒng) u 井筒流動(dòng)子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng) u 地面管網(wǎng)流動(dòng)子系統(tǒng)地面管網(wǎng)流動(dòng)子系統(tǒng) u 采油設(shè)備子系統(tǒng)采油設(shè)備子系統(tǒng) 例如：例如：流體通過(guò)油嘴流體通過(guò)油嘴( (節(jié)流器、節(jié)流器、 井下閥井下閥) )、油管等的流動(dòng)。、油管等的流動(dòng)。 油井油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：生產(chǎn)系統(tǒng)組成： 一、一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成 油層到井底的流動(dòng)油層到井底的流動(dòng)地層滲流地層滲流 井底到井口的流動(dòng)井底到井口的流動(dòng)井筒多相管流井筒多相管流 井口到分離器井口到分離器地面水平或傾斜管流地面水平或傾斜管流 油井生產(chǎn)的油井生產(chǎn)的 三個(gè)基本流三個(gè)基本流 動(dòng)過(guò)程動(dòng)過(guò)程 自噴井生產(chǎn)自噴井生產(chǎn) 的四個(gè)

3、基本的四個(gè)基本 流動(dòng)過(guò)程流動(dòng)過(guò)程 地面水平或傾斜管流地面水平或傾斜管流 地層滲流地層滲流 井筒多相管流井筒多相管流 嘴流嘴流生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴生產(chǎn)流體通過(guò)油嘴( (節(jié)流器節(jié)流器) )的流動(dòng)的流動(dòng) 完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖 油藏中壓力損失油藏中壓力損失 穿過(guò)井壁穿過(guò)井壁 ( (射孔孔眼、射孔孔眼、 污染區(qū)污染區(qū)) )的的 壓力損失壓力損失 穿過(guò)井下穿過(guò)井下 節(jié)流器的節(jié)流器的 壓力損失壓力損失 穿過(guò)井下穿過(guò)井下 安全閥的安全閥的 壓力損失壓力損失 穿過(guò)地面穿過(guò)地面 油嘴的壓油嘴的壓 力損失力損失 地面管線總壓力損失，包括地面管線總壓力損失，包括 和和

4、5 P 6 P 油管總壓油管總壓 力損失，力損失， 包括包括 和和 3 P 4 P 油藏壓力油藏壓力 井底流壓井底流壓 油油 壓壓 回回 壓壓 套套 壓壓 地面出油地面出油 管線的壓管線的壓 力損失力損失 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法：應(yīng)用應(yīng)用 系統(tǒng)工程原理，把整個(gè)系統(tǒng)工程原理，把整個(gè) 油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干 子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng) 間的相互關(guān)系及其對(duì)整間的相互關(guān)系及其對(duì)整 個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為 系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及參數(shù)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及參數(shù)調(diào) 控提供依據(jù)?？靥峁┮罁?jù)。 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置 節(jié)點(diǎn)劃分依據(jù)：節(jié)點(diǎn)劃分依據(jù)：

5、 不同的流動(dòng)規(guī)律相關(guān)式不同的流動(dòng)規(guī)律相關(guān)式 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析對(duì)象：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析對(duì)象：整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng) 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展 協(xié)協(xié) 調(diào)調(diào) 條條 件件 質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒 能量能量( (壓力壓力) )守恒守恒 熱量守恒熱量守恒 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成：自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成： 油藏滲流子系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng) 井筒流動(dòng)子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng) 油嘴油嘴( (節(jié)流器節(jié)流器) )流動(dòng)子系統(tǒng)流動(dòng)子系統(tǒng) 地面管流子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng) 求解點(diǎn)的選擇：求解點(diǎn)的選擇：主要取決于所要研究解決的問(wèn)題。主要取決于所要研究解決的問(wèn)題。 求解點(diǎn)：求解點(diǎn)：為

6、使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)。為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)。 協(xié)調(diào)曲線示意圖協(xié)調(diào)曲線示意圖 0 5 10 15 20 25 010203040506070 產(chǎn) 量 壓力 節(jié)點(diǎn)流入曲線節(jié)點(diǎn)流入曲線 節(jié)點(diǎn)流出曲線節(jié)點(diǎn)流出曲線 協(xié)調(diào)點(diǎn)協(xié)調(diào)點(diǎn) (1)(1)井底為求解點(diǎn)井底為求解點(diǎn) 當(dāng)油壓為已知時(shí)，當(dāng)油壓為已知時(shí)， 可以井底為求解可以井底為求解 點(diǎn)。點(diǎn)。 管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線 已知條件：已知條件：油藏深度；油管直徑；氣油比；含水；油、氣、水密度；油藏深度；油管直徑；氣油比；含水；油、氣、水密度； 油藏壓力；飽和壓力油藏壓力；飽和壓力( (低于油層壓力低于油層壓力) )及單相流時(shí)的采油指數(shù)。及單

7、相流時(shí)的采油指數(shù)。 節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線: :IPRIPR曲線曲線 節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線: : 由井口油壓所計(jì)算的井由井口油壓所計(jì)算的井 底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲 線。線。 交點(diǎn)：交點(diǎn)：該系統(tǒng)在該系統(tǒng)在 所給條件下可獲所給條件下可獲 得的油井產(chǎn)量及得的油井產(chǎn)量及 相應(yīng)的井底流壓相應(yīng)的井底流壓。 油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線 (2)(2)井口為求解點(diǎn)井口為求解點(diǎn) 設(shè)定一組產(chǎn)量，通過(guò)設(shè)定一組產(chǎn)量，通過(guò) IPRIPR曲線曲線A A可計(jì)算出一組可計(jì)算出一組 井底流壓，然后通過(guò)井井底流壓，然后通過(guò)井 筒多相流計(jì)算可得一組筒多相流計(jì)算可得

8、一組 井口油壓曲線井口油壓曲線B B。 節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線：節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線： 油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線 IPRIPR曲線曲線 Pa-PbPa-Pb是在油管是在油管 中消耗的壓力中消耗的壓力 使用：計(jì)算出任意使用：計(jì)算出任意 產(chǎn)量下的井口油壓產(chǎn)量下的井口油壓 的大小，并用于預(yù)的大小，并用于預(yù) 測(cè)油井能否自噴。測(cè)油井能否自噴。 節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線: : （井口油壓）（井口油壓） 交點(diǎn)：交點(diǎn)：油井產(chǎn)油井產(chǎn) 量及相應(yīng)的井量及相應(yīng)的井 口油壓?？谟蛪?。 (1)(1)井底為求解點(diǎn)井底為求解點(diǎn) 給定的已知條件給定的已知條件：分離器壓力；出油管線直徑及長(zhǎng)度；油藏深

9、度；油：分離器壓力；出油管線直徑及長(zhǎng)度；油藏深度；油 管直徑；氣油比；含水；油、氣密度；油藏壓力；飽和壓力管直徑；氣油比；含水；油、氣密度；油藏壓力；飽和壓力( (低于油層低于油層 壓力壓力) )及單相流時(shí)的采油指數(shù)及單相流時(shí)的采油指數(shù)PIPI。 簡(jiǎn)單管流系統(tǒng)簡(jiǎn)單管流系統(tǒng) 生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底( (節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)6)6)分成兩部分：分成兩部分： u 油藏中的流動(dòng)；油藏中的流動(dòng)； u 從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。 求解點(diǎn)在井底的解求解點(diǎn)在井底的解 節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線：節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線： 油藏中流動(dòng)的油藏中流動(dòng)的IPRIPR曲線。曲線。 節(jié)點(diǎn)（井底）流出

10、節(jié)點(diǎn)（井底）流出 曲線：曲線：以分離器壓以分離器壓 力為起點(diǎn)通過(guò)水平力為起點(diǎn)通過(guò)水平 或傾斜管流計(jì)算得或傾斜管流計(jì)算得 井口油壓，再通過(guò)井口油壓，再通過(guò) 井筒多相流計(jì)算得井筒多相流計(jì)算得 油管入口壓力與流油管入口壓力與流 量的關(guān)系曲線。量的關(guān)系曲線。 交點(diǎn)：交點(diǎn)：在所給條件下在所給條件下 可獲得的油井產(chǎn)量及可獲得的油井產(chǎn)量及 相應(yīng)的井底流壓。相應(yīng)的井底流壓。 研究油井由于污染或采取研究油井由于污染或采取 增產(chǎn)措施對(duì)油井產(chǎn)量的影響增產(chǎn)措施對(duì)油井產(chǎn)量的影響 選取井底為求解點(diǎn)的目的選取井底為求解點(diǎn)的目的 預(yù)測(cè)油藏壓力降低預(yù)測(cè)油藏壓力降低 后的未來(lái)油井產(chǎn)量后的未來(lái)油井產(chǎn)量 預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量油井

11、流動(dòng)效率改變的影響油井流動(dòng)效率改變的影響 (2)(2)井口為求解點(diǎn)井口為求解點(diǎn) 整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)分為地面管線和分離整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)分為地面管線和分離 器部分、油管和油藏部分兩個(gè)子系統(tǒng)。器部分、油管和油藏部分兩個(gè)子系統(tǒng)。 地面管線和分離器部分地面管線和分離器部分油管和油藏部分油管和油藏部分 求解點(diǎn)在井口的解求解點(diǎn)在井口的解 流入曲線流入曲線：油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井 口壓力，即油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線?？趬毫?，即油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線。 流出曲線流出曲線：以以 分離器壓力為分離器壓力為 起點(diǎn)計(jì)算地面起點(diǎn)計(jì)算地面 管流動(dòng)態(tài)曲線。管流動(dòng)態(tài)曲線。 交點(diǎn)交點(diǎn)：產(chǎn)產(chǎn) 量及井口量及

12、井口 壓力。壓力。 求解點(diǎn)選在井口的目的求解點(diǎn)選在井口的目的 研究不同直徑油管研究不同直徑油管 和出油管線對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和出油管線對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài) 的影響，便于選擇油管的影響，便于選擇油管 及出油管線的直徑。及出油管線的直徑。 不同直徑的油管和出油管線的井口解不同直徑的油管和出油管線的井口解 (3)(3)分離器為求解點(diǎn)分離器為求解點(diǎn) 分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系 交點(diǎn)：交點(diǎn)：已知的已知的分離分離 器壓力，所給條件器壓力，所給條件 下分離器壓力及產(chǎn)下分離器壓力及產(chǎn) 量量 以油藏為起點(diǎn)，分以油藏為起點(diǎn)，分 離器為終點(diǎn)，計(jì)算離器為終點(diǎn)，計(jì)算 并繪制分離器壓力并繪制分離器壓力 與產(chǎn)量關(guān)系曲線與產(chǎn)量關(guān)系曲

13、線 分離器壓力對(duì)不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對(duì)不同油井產(chǎn)量的影響 研究分離器壓力油井生產(chǎn)的影響研究分離器壓力油井生產(chǎn)的影響 說(shuō)明：說(shuō)明： 分離器壓力對(duì)分離器壓力對(duì) 后續(xù)工程設(shè)備后續(xù)工程設(shè)備 選擇和效率有選擇和效率有 影響，需要進(jìn)影響，需要進(jìn) 行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的 綜合考慮。綜合考慮。 求解點(diǎn)選在分離器處的目的求解點(diǎn)選在分離器處的目的 (4)(4)平均油藏壓力為求解點(diǎn)平均油藏壓力為求解點(diǎn) 油藏壓力變化的影響油藏壓力變化的影響 以油藏壓力為求解點(diǎn)的目的以油藏壓力為求解點(diǎn)的目的： 研究在給定條件下油藏平均研究在給定條件下油藏平均 壓力對(duì)油井生產(chǎn)的影響壓力對(duì)油井生產(chǎn)的影響 預(yù)測(cè)不同油藏平均壓力下的

14、預(yù)測(cè)不同油藏平均壓力下的 油井產(chǎn)量。油井產(chǎn)量。 分離器壓力分離器壓力井口壓力井口壓力井底壓力井底壓力油藏平均壓力油藏平均壓力, ,油藏平均壓油藏平均壓 力與流量關(guān)系曲線力與流量關(guān)系曲線。 假設(shè)一組產(chǎn)量假設(shè)一組產(chǎn)量 臨界流動(dòng)臨界流動(dòng)：流體的流速流體的流速 達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中 的傳播速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。的傳播速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。 嘴流示意圖嘴流示意圖 1.1.嘴流規(guī)律嘴流規(guī)律 關(guān)系曲線關(guān)系曲線 )/( 12 PPfG 1 1 1 1 2 k k c kP P 根據(jù)熱力學(xué)理論，氣體流根據(jù)熱力學(xué)理論，氣體流 動(dòng)的臨界壓力比為：動(dòng)的臨界壓力比為： 5280 1 . P P c 空氣

15、流過(guò)噴管的臨界壓力比為：空氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為： 546. 0 P P 1 c 天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為： 在臨界流動(dòng)條件下，流量不受嘴后壓力變化的影響。在臨界流動(dòng)條件下，流量不受嘴后壓力變化的影響。 關(guān)系曲線關(guān)系曲線 )/( 12 PPfG 1 分析：分析： 5 . 0 5 . 0 2 1 4 wt fP R d q 對(duì)于含水井：對(duì)于含水井： 根據(jù)礦場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)礦場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)，嘴流相關(guān)式可表示為： t n m P cR d q t P R d q 5 . 0 2 4 根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公式為：根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公

16、式為： 油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線 當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時(shí)，當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時(shí)， 產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。 只有滿(mǎn)足油嘴的臨界流動(dòng)，油只有滿(mǎn)足油嘴的臨界流動(dòng)，油 井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油 井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。 2.2.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法 功能節(jié)點(diǎn)：功能節(jié)點(diǎn)：存在壓差的節(jié)點(diǎn)。壓力不連續(xù)的節(jié)點(diǎn)。存在壓差的節(jié)點(diǎn)。壓力不連續(xù)的節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析思路：節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析思路： 以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力，以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算

17、不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力， 并求得并求得節(jié)點(diǎn)壓差流量曲線節(jié)點(diǎn)壓差流量曲線。 根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備( (油嘴、安全閥等油嘴、安全閥等) )的流量的流量壓差相關(guān)式，求壓差相關(guān)式，求 得得設(shè)備工作曲線設(shè)備工作曲線。 兩條壓差流量?jī)蓷l壓差流量曲線的交點(diǎn)曲線的交點(diǎn)為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓 差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。 自噴井三個(gè)流動(dòng)過(guò)程關(guān)系自噴井三個(gè)流動(dòng)過(guò)程關(guān)系 根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q Q，在油井，在油井IPRIPR曲曲 線上找出相應(yīng)的線上找出相應(yīng)的P Pf f； 由由Q Q及及P Pf f按垂直管流得出按垂直管流得出滿(mǎn)足油滿(mǎn)足油 嘴臨

18、界流動(dòng)嘴臨界流動(dòng)的的Q Q P Pt t油管曲線油管曲線B B； 油嘴直徑油嘴直徑d d一定，繪制臨界流動(dòng)一定，繪制臨界流動(dòng) 下油嘴特性曲線下油嘴特性曲線C C； 油管曲線油管曲線B B與油嘴特性曲線與油嘴特性曲線C C的交的交 點(diǎn)點(diǎn)G G即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。 有油嘴系統(tǒng)有油嘴系統(tǒng)以油嘴為求解點(diǎn)以油嘴為求解點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析方法的節(jié)點(diǎn)分析方法的步驟：的步驟： 油層滲流消耗的壓力油層滲流消耗的壓力 油管流動(dòng)消耗的壓力油管流動(dòng)消耗的壓力 先繪出滿(mǎn)足油嘴臨界流動(dòng)的先繪出滿(mǎn)足油嘴臨界流動(dòng)的 P Pt tQ Q油管工作曲線油管工作曲線B B； 1.1.不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)與油嘴

19、選擇不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)與油嘴選擇 不同油嘴直徑時(shí)的產(chǎn)量不同油嘴直徑時(shí)的產(chǎn)量 作出相應(yīng)的作出相應(yīng)的油嘴曲線油嘴曲線； 根據(jù)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量根據(jù)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量 確定與之對(duì)應(yīng)的確定與之對(duì)應(yīng)的( (或較接近或較接近 的的) )油嘴直徑。油嘴直徑。 油壓較低時(shí)，大直徑油油壓較低時(shí)，大直徑油 管的產(chǎn)量比小直徑的要管的產(chǎn)量比小直徑的要 高；高； 油壓高時(shí)，大直徑油管油壓高時(shí)，大直徑油管 的產(chǎn)量比小直徑的要低。的產(chǎn)量比小直徑的要低。 原因原因：滑脫損失。：滑脫損失。 2.2.油管直徑的選擇油管直徑的選擇 不同油管直徑對(duì)產(chǎn)量的影響不同油管直徑對(duì)產(chǎn)量的影響 l 當(dāng)油嘴直徑不變時(shí)，當(dāng)油嘴直徑不變時(shí)， 油藏壓力降

20、低后產(chǎn)量油藏壓力降低后產(chǎn)量 隨著降低。隨著降低。 l 如果要保持原來(lái)的如果要保持原來(lái)的 產(chǎn)量，就必須換用較產(chǎn)量，就必須換用較 大的油嘴直徑。大的油嘴直徑。 3.3.預(yù)測(cè)油藏壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響預(yù)測(cè)油藏壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響 油藏壓力下降對(duì)產(chǎn)量的影響油藏壓力下降對(duì)產(chǎn)量的影響 4.4.停噴壓力預(yù)測(cè)停噴壓力預(yù)測(cè) 停噴壓力預(yù)測(cè)停噴壓力預(yù)測(cè) 思考題：油井的停噴條件（壓力、產(chǎn)量、含水、油層污染思考題：油井的停噴條件（壓力、產(chǎn)量、含水、油層污染 等）分析。等）分析。 (1) (1) 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程，每一過(guò)程遵循各自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程，每一過(guò)程遵循各 自的流動(dòng)規(guī)律。自的

21、流動(dòng)規(guī)律。 (2) (2) 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析采用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法，求解點(diǎn)的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析采用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法，求解點(diǎn)的 選擇取決于需要解決的問(wèn)題。選擇取決于需要解決的問(wèn)題。 (3) (3) 為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對(duì)有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嘴流為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對(duì)有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嘴流 達(dá)到臨界流動(dòng)條件。達(dá)到臨界流動(dòng)條件。 (4) (4) 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測(cè)、油嘴自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測(cè)、油嘴 的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測(cè)等。的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測(cè)等。

22、(5)(5)本節(jié)重點(diǎn)：專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；本節(jié)重點(diǎn)：專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)； 自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成；自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成； 節(jié)點(diǎn)系節(jié)點(diǎn)系 統(tǒng)分析方法及其應(yīng)用。統(tǒng)分析方法及其應(yīng)用。 必須有足夠的氣源；必須有足夠的氣源； 需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜；需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜； 一次性投資較大；一次性投資較大； 系統(tǒng)效率較低。系統(tǒng)效率較低。 從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種 人工舉升方式。人工舉升方式。 氣舉定義：氣舉定義： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 高產(chǎn)量的深井；氣油高產(chǎn)量的深

23、井；氣油( (液液) )比高的油井；定向井和比高的油井；定向井和 水平井等。水平井等。 適用條件：適用條件： 氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉采油系統(tǒng)示意圖 依靠從地面注依靠從地面注 入井內(nèi)的高壓氣體入井內(nèi)的高壓氣體 與油層產(chǎn)出流體在與油層產(chǎn)出流體在 井筒中混合，井筒中混合，利用利用 氣體的膨脹使井筒氣體的膨脹使井筒 中的混合液密度降中的混合液密度降 低，低，將流到井內(nèi)的將流到井內(nèi)的 原油舉升到地面。原油舉升到地面。 氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉采油系統(tǒng)示意圖 氣舉閥一般氣舉閥一般 常開(kāi)狀態(tài)常開(kāi)狀態(tài) 第一級(jí)第一級(jí) 氣舉閥氣舉閥 關(guān)閉關(guān)閉 向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期 間

24、在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地間在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地 面，從而排出井中液體。主要用于油層面，從而排出井中液體。主要用于油層 供給能力差，產(chǎn)量低的油井。供給能力差，產(chǎn)量低的油井。 氣舉分類(lèi)（按注氣方式分）氣舉分類(lèi)（按注氣方式分） 氣舉氣舉 連續(xù)氣舉：連續(xù)氣舉：將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒 中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較 高的油井。高的油井。 間歇?dú)馀e：間歇?dú)馀e： 當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，井筒中的積液將當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，井筒中的積液將 不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一 位置，當(dāng)啟動(dòng)壓縮機(jī)向油套

25、環(huán)形空位置，當(dāng)啟動(dòng)壓縮機(jī)向油套環(huán)形空 間注入高壓氣體時(shí)，環(huán)空液面將被間注入高壓氣體時(shí)，環(huán)空液面將被 擠壓下降。擠壓下降。 (1)(1)啟動(dòng)過(guò)程啟動(dòng)過(guò)程 氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程 a a停產(chǎn)時(shí)停產(chǎn)時(shí) 如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空 中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi) 液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷 提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終 達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井 口注入壓力為啟動(dòng)壓力。口注入壓力為啟動(dòng)壓力。 氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程氣

26、舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程 b b環(huán)形液面到達(dá)管鞋環(huán)形液面到達(dá)管鞋 啟動(dòng)壓力啟動(dòng)壓力: :當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到 管鞋管鞋( (注氣點(diǎn)注氣點(diǎn)) )時(shí)的井口注入壓力。時(shí)的井口注入壓力。 當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由 于油管內(nèi)混合液密度降低，液于油管內(nèi)混合液密度降低，液 面不斷升高，液流噴出地面，面不斷升高，液流噴出地面， 井底流壓隨著高壓氣體的進(jìn)一井底流壓隨著高壓氣體的進(jìn)一 步注入，也將不斷降低，最后步注入，也將不斷降低，最后 達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。 氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程 c c氣體進(jìn)入油管氣體進(jìn)入油管 當(dāng)高

27、壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混 合液密度降低，井底流壓將不斷降低。合液密度降低，井底流壓將不斷降低。 氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力 隨時(shí)間的變化曲線隨時(shí)間的變化曲線 壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體， 隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi) 的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此 時(shí)的井口注入壓力為時(shí)的井口注入壓力為氣舉啟動(dòng)壓力氣舉啟動(dòng)壓力。 當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從 油層中流出，這時(shí)混合液密度又

28、有所增加，油層中流出，這時(shí)混合液密度又有所增加， 壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過(guò)一段壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過(guò)一段 時(shí)間后趨于穩(wěn)定時(shí)間后趨于穩(wěn)定( (氣舉工作壓力氣舉工作壓力) )。 (2)(2)氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化 2 2 * d D ghP e gLP e （3 3）啟動(dòng)壓力計(jì)算）啟動(dòng)壓力計(jì)算 第一種情況：第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低 到管鞋時(shí)，液體并到管鞋時(shí)，液體并未從井口溢出未從井口溢出，啟動(dòng)壓力與油管液柱相平，啟動(dòng)壓力與油管液柱相平 衡。即衡。即 第二種情況：第二種情況：不考慮液體被擠

29、入地層，其靜液面接近井口，不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口， 環(huán)形空間的液面還沒(méi)有被擠到油管鞋時(shí)，油管內(nèi)的液面已達(dá)環(huán)形空間的液面還沒(méi)有被擠到油管鞋時(shí)，油管內(nèi)的液面已達(dá) 到井口，液體中途到井口，液體中途溢出井口溢出井口。此時(shí)，啟動(dòng)壓力就等于油管中。此時(shí)，啟動(dòng)壓力就等于油管中 的液柱壓力的液柱壓力: : l 啟動(dòng)壓力上限計(jì)算啟動(dòng)壓力上限計(jì)算 ghP e * 當(dāng)油層的滲透性較好時(shí)，且被液體擠壓的液面下降很緩慢當(dāng)油層的滲透性較好時(shí)，且被液體擠壓的液面下降很緩慢 時(shí)，則從環(huán)形空間擠壓出的液體有部分被油層吸收。在極端情時(shí)，則從環(huán)形空間擠壓出的液體有部分被油層吸收。在極端情 況下，液體全部被油層吸收，

30、當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時(shí)，油管中況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時(shí)，油管中 的液面幾乎沒(méi)有升高。在這種情況下，啟動(dòng)壓力由油管中靜液的液面幾乎沒(méi)有升高。在這種情況下，啟動(dòng)壓力由油管中靜液 面下的沉沒(méi)深度確定，即：面下的沉沒(méi)深度確定，即： 一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力介于一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力介于 和和 之間。之間。 e P e P l 啟動(dòng)壓力下限計(jì)算啟動(dòng)壓力下限計(jì)算 ( (一）氣舉閥工作原理一）氣舉閥工作原理 氣舉生產(chǎn)過(guò)程中，由于啟動(dòng)氣舉生產(chǎn)過(guò)程中，由于啟動(dòng) 壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定 輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng) 在

31、正常生產(chǎn)時(shí)，其工作壓力比啟在正常生產(chǎn)時(shí)，其工作壓力比啟 動(dòng)壓力小得多，勢(shì)必造成壓縮機(jī)動(dòng)壓力小得多，勢(shì)必造成壓縮機(jī) 功率的浪費(fèi)，增加投入成本。為功率的浪費(fèi)，增加投入成本。為 了了降低壓縮機(jī)的啟動(dòng)壓力與工作降低壓縮機(jī)的啟動(dòng)壓力與工作 壓力之差壓力之差，必須降低啟動(dòng)壓力。，必須降低啟動(dòng)壓力。 氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī) 壓力隨時(shí)間的變化曲線壓力隨時(shí)間的變化曲線 氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉采油系統(tǒng)示意圖 氣舉閥一般氣舉閥一般 常開(kāi)狀態(tài)常開(kāi)狀態(tài) 第二級(jí)氣舉閥進(jìn)氣第二級(jí)氣舉閥進(jìn)氣 第一級(jí)氣舉閥關(guān)閉第一級(jí)氣舉閥關(guān)閉 氣舉閥的作用：氣舉閥的作用： u逐步排除油套環(huán)逐步排除油套環(huán) 形空間的液體；形空間

32、的液體； u降低啟動(dòng)壓力。降低啟動(dòng)壓力。 氣舉閥實(shí)質(zhì)：氣舉閥實(shí)質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器 壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖 pdpbu APAAPF)( 閥關(guān)閉條件：閥關(guān)閉條件： FAPAAP pdpbu )( 閥打開(kāi)條件：閥打開(kāi)條件： 按按安裝方式安裝方式分為：繩索投入式、固定式。分為：繩索投入式、固定式。 按使閥保持打開(kāi)或關(guān)閉的按使閥保持打開(kāi)或關(guān)閉的加壓元件加壓元件分為：封包充氣閥、彈分為：封包充氣閥、彈 簧加壓閥、充氣室和彈簧聯(lián)合加壓的雙元件閥?；杉訅洪y、充氣室和彈簧聯(lián)合加壓的雙元件閥。 按井下閥對(duì)套壓和油壓的按井下閥對(duì)套壓和油壓的敏感程度敏感程度又分為

33、：套壓控制閥又分為：套壓控制閥 與油壓控制閥。與油壓控制閥。 氣舉閥的分類(lèi)氣舉閥的分類(lèi) ( (二）幾種常用的氣舉凡爾簡(jiǎn)介（自學(xué)）二）幾種常用的氣舉凡爾簡(jiǎn)介（自學(xué)） 自學(xué)要點(diǎn)：自學(xué)要點(diǎn)： (1) (1) 結(jié)構(gòu)狀況，類(lèi)型；結(jié)構(gòu)狀況，類(lèi)型； (2) (2) 工作條件下閥的開(kāi)啟壓力；工作條件下閥的開(kāi)啟壓力； (3) (3) 工作條件下閥的關(guān)閉壓力；工作條件下閥的關(guān)閉壓力； (4) (4) 閥的工作壓差；閥的工作壓差； (5) (5) 靜氣柱壓力分布計(jì)算相關(guān)式。靜氣柱壓力分布計(jì)算相關(guān)式。 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣舉方式和氣舉裝置類(lèi)型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)氣舉方式和氣舉裝置類(lèi)型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn) 量；

34、閥位置、類(lèi)型、尺寸及裝配要求等。量；閥位置、類(lèi)型、尺寸及裝配要求等。 （一）氣舉裝置類(lèi)型（一）氣舉裝置類(lèi)型 在油管柱底部下一個(gè)集液箱，提高液體匯聚空間，在油管柱底部下一個(gè)集液箱，提高液體匯聚空間， 以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。 僅限于連續(xù)氣舉，僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使下井的油管柱不帶封隔器，使 氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套 管是連通的。管是連通的。 封隔器封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開(kāi)式裝置相同。封隔油套環(huán)空，其余均與開(kāi)式裝置相同。 封隔器封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個(gè)封隔油套環(huán)空，在油

35、管柱上安裝了一個(gè)固定固定 閥閥，其作用是防止氣體壓力通過(guò)油管作用于地層。，其作用是防止氣體壓力通過(guò)油管作用于地層。 半閉式裝置半閉式裝置 閉式裝置閉式裝置 箱式裝置箱式裝置 開(kāi)式裝置開(kāi)式裝置 （二）連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（二）連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)基礎(chǔ) (1)(1)油層數(shù)據(jù)：油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動(dòng)態(tài)油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動(dòng)態(tài) (2)(2)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井身結(jié)構(gòu)；油、套管尺寸井身結(jié)構(gòu)；油、套管尺寸 (3)(3)油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、注氣產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、注氣 量、油壓量、油壓 (4)(4)油井生產(chǎn)條件：

36、油井生產(chǎn)條件：出砂、結(jié)蠟等情況出砂、結(jié)蠟等情況 (5)(5)流體物性：流體物性：飽和壓力、地面原油密度、水的密度、天然氣的飽和壓力、地面原油密度、水的密度、天然氣的 相對(duì)密度、地面原油粘度、表面張力相對(duì)密度、地面原油粘度、表面張力 (6)(6)地面管線和分離器數(shù)據(jù)：地面管線和分離器數(shù)據(jù)：地面管線尺寸及長(zhǎng)度、分離器壓力地面管線尺寸及長(zhǎng)度、分離器壓力 （三）定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和注氣量（三）定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度和注氣量 定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深 度和注氣量的步驟示意圖度和注氣量的步驟示意圖 定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深度定產(chǎn)量和井口壓力確定注氣點(diǎn)

37、深度 和注氣量的協(xié)調(diào)圖和注氣量的協(xié)調(diào)圖 求解節(jié)點(diǎn)：求解節(jié)點(diǎn)：井口井口 假設(shè)一系列的注假設(shè)一系列的注 氣量氣量氣液比氣液比 （四）定井口壓力和注氣量確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量（四）定井口壓力和注氣量確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量 定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深 度和產(chǎn)量的步驟示意圖度和產(chǎn)量的步驟示意圖 定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深定注氣量和井口壓力確定注氣點(diǎn)深 度和產(chǎn)量的協(xié)調(diào)圖度和產(chǎn)量的協(xié)調(diào)圖 求解節(jié)點(diǎn)：求解節(jié)點(diǎn)：井底井底 假設(shè)一系列的產(chǎn)假設(shè)一系列的產(chǎn) 量量氣液比氣液比 （五）氣舉閥位置確定方法（五）氣舉閥位置確定方法 （1 1）計(jì)算法）計(jì)算法 第一個(gè)閥的下入深度第一個(gè)閥的下入深

38、度 一般采用計(jì)算法或圖解法來(lái)確定閥位置和數(shù)量。一般采用計(jì)算法或圖解法來(lái)確定閥位置和數(shù)量。 當(dāng)井中液面較深，中當(dāng)井中液面較深，中 途未溢出井口：途未溢出井口： g P D d g P hL I sI 6 2 26 max 1010 g P g P L I I 66 max 1010 當(dāng)井筒中液面在井口當(dāng)井筒中液面在井口 附近，在壓氣過(guò)程中附近，在壓氣過(guò)程中 即溢出井口：即溢出井口： 閥閥處壓力平衡等式為處壓力平衡等式為： 凡爾深度計(jì)算示意圖凡爾深度計(jì)算示意圖 當(dāng)?shù)诙€(gè)閥進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)閥關(guān)閉。閥當(dāng)?shù)诙€(gè)閥進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)閥關(guān)閉。閥處處 的環(huán)空壓力為的環(huán)空壓力為P PaII aII，閥 ，閥I I處的油壓為處的油壓為P PtI tI。 。 6 10 1 )( g PPPLLh IItIaIIIIII I II II It tI Ia aI II I P Pg gh hP PP P 6 6 1 10 0 g g P P g g P PP P L LL L I II It tI Ia aI II I I II II I 6 66 6 1 10 01 10 0) )( ( 第第i i個(gè)閥的下入深度個(gè)閥的下入深度 g P g PP LL itiai ii 66 1 1 1010)( 2 2）圖解法）圖解法 ( (