,自喷,连续气举,间歇气举,常规有杆泵,地面驱动螺杆泵,利用抽油杆传递能量,气举,利用电缆传递电能,电动潜油离心泵,电动潜油螺杆泵,利用液体传递能量,水力活塞泵,涡轮泵,射流泵,泵举,人工举升 (机械采油),采油方式,自喷采油法：完全依靠流体自身的能量将原油采出地面的方法叫自喷采油法，这样的生产井叫自喷井。 优点：不需要补充机械能，设备简单，操作方便，投资少，经济效益高。,第二章 自喷与气举采油,第一节 自喷采油,一、油井自喷的条件 1.自喷井的结构 2.油井自喷的条件,gH井内静液柱压力 Pfr摩擦阻力 Pt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 产量的关系曲线,2.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:,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。,二、各流动过程的衔接 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。,三、全井的协调 1.协调条件：井底井口都能衔接。 2.协调点：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。,四、协调点的分析,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。,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。,2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。,3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。,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 gH油管中的全部重力损失 套管系统：Pwf=Pc+PG+LLg L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,忽略PG ， 则：Pwf =Pc+LLg Pwf 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 PB,2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,三、示例 1. 井底为求解点,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）,一、自喷后期的问题,第四节气举采油概述,地层能量下降， 所提供的压力小于 举升时要消耗的压 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。通过把气体从地面注入井筒内的方法，可以增加R，从而达到降低m的目的。,三、气源,a.具有足够的压力，b.必须不含氧。,气举采油是指人为地从地面将高压气体注入停喷（间喷或自喷能力差）的油井中，以降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），利用气体的能量举升液体的人工举升方法。 （教材P58）,2.来源： a.高压天然气。 b.低压天然气，经压缩机加压注入。,1.要求:,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2-13,气举方式： 连续气举 间歇气举（柱塞气举） 开式 装置类型： 半闭式 闭式,1.开式气举装置：无封隔器 地面注气压力波动会引起油套环空 液面升降,每次关井后,必须重新卸载。,2.半闭式气举装置：单封隔器完井 注入气不能从油管底部进入油管。 且油井一旦卸载，流体就无法回到油套 环空。适用于连续气举和间歇气举。,图2-14,单封隔器及单流阀完井 与半闭式装置类似，并在油 管柱底端装有固定单流阀。避免 了开式装置的弊端，使高压气体 和井筒液体不能进入地层。,3.闭式气举装置,1.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 Pr ； 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 Pr 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 Pc ，则气举无法实现。 Pc压缩机的额定输出压力。,3. 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,（/4）(D2-d2) h =(/4)d2h 得：h=(D2/d2 -1)h 代入(1-1b)式得： Pe=hLgD2/d2 (2-1c),D套管内径 d油管直径 h油管在静液面下的沉没度。,c、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=hLg Pe最小启动压力 因此： Pe Pe Pe (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阀。,(1).注气通道； (2).油管柱上注气孔的开关； (3).降低启动注气压力。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；,三、气举阀,1、气举阀的作用（教材P62）,阀凡尔,(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。,气举阀的类型（教材P62）,(1).按压力控制方式可分为： 节流阀 气压阀或称套压操作阀、注入压力操作阀 液压阀或称油压操作阀、生产压力操作阀 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； 气压阀在关闭状态时，有50-100%对套压敏感，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；,液压阀与气压阀正好相反，为了开、关气举阀，必须分别降低或提高油压； 复合控制阀，也称液压打开，气压关闭阀。即提高油压则打开阀，降低套压则关闭阀。,(2). 按气举阀在井下所起的作用，气举阀可分为: 卸载阀、工作阀和底阀。 (3). 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。 (4). 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。,所谓套压控制或油压控制是指气举阀对Pt或Pc 哪个更敏感。与阀接触面积大的压力就是阀的支配压力。用于连续气举的阀,要在打开状态时对Pt敏感一些，油压下降，凡尔关闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔打开一些，增大进气量，以保持Pt趋于稳定。用于间歇气举的阀，在打开时，应最大限度扩张孔眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期间把液体段塞举出地面。,当阀关闭时： 试图打开阀的力: Fo=Pc(Ab-Ap)+PtAp 充气室保持阀关闭的力: Fc=PdAb 以Pvo表示阀将要开启瞬间 阀处的套管压力,充气室,2、气举阀的工作原理,(1). 套管压力操作阀,开启瞬间:Fo= Fc 即： PdAb=Pvo(Ab-Ap)+PtAp 阀开启压力为: (2-2) Pvo=(PdAb-PtAp)/(Ab-Ap),Pd阀在井下时封包内的压力；R 阀孔面积与封包面积之比， 即:R=Ap/Ab 当阀处的套管压力 PcPvo时， 阀就被打开。,(2-4),(2-6),当阀打开时： 保持阀开启的力: Fo=Pc(Ab-Ap)+PcAp=PcAb 欲使阀关闭的力: Fc=PdAb 欲使阀关闭则 FcFo, 即:PdAbPcAb,以Pvc表示阀关闭瞬间阀处的套管压力 Fo= Fc 即：Pvc= Pd (2-7) 当阀处的套管压力PcPd时,阀就会关闭。阀关闭压力仅与风包压力有关,与Pt无关。 因为AbAp，所以，对Pc敏感。,当凡尔关闭时： 试图打开凡尔的力: Fo=Pc(Ab-Ap)+PtAp 保持凡尔关闭的力: Fc=PdAb+St(Ab-Ap) St由弹簧张力所产生的等效压力。 以Pvo表示凡尔开启瞬间凡尔处的套管压力。,(2). 双元件套压操作凡尔（了解）,比套压操作凡尔多了