《气举井基本概念及系统分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气举井基本概念及系统分析（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中海油气举工艺技术培训气举采油 气举井基本概念及系统分析气举井基本概念及系统分析 主讲：钟海全（副教授主讲：钟海全（副教授 博士）博士） 2013年11月 内容 气举采油概念气举采油概念 气举及海上采油系统气举及海上采油系统 节点概念及自喷井节点系统分析节点概念及自喷井节点系统分析 气举井最佳气液比及特性曲线气举井最佳气液比及特性曲线 气举井系统分析实例气举井系统分析实例 机械采油机械采油 ( (人工举升人工举升) ) 连续气举连续气举 间歇气举间歇气举 气举气举 泵举泵举 动力泵动力泵( (电潜泵电潜泵、 射流泵射流泵) ) 柱塞气举柱塞气举 容积泵容积泵( (有杆泵、螺杆泵、水力活塞泵有杆
2、泵、螺杆泵、水力活塞泵) ) 腔室气举腔室气举 气举采油概念气举采油概念 气举采油 当地层能量不能将液体举升到地面或满足当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时，人为地把高压气体（天然气、不了产量要求时，人为地把高压气体（天然气、N2、CO2等等）注入井内，依靠气体降低举升管）注入井内，依靠气体降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），并利用其中的流压梯度（气液混合物密度），并利用其能量举升液体的人工举升方法。能量举升液体的人工举升方法。 优点：优点：产液量变化范围大产液量变化范围大 气举深度深气举深度深 井下无机械磨损件井下无机械磨损件 操作管理方便操作管理方便 对于油气比较高，出
3、砂严重，斜井等较泵对于油气比较高，出砂严重，斜井等较泵举方式更具优势举方式更具优势 缺点：缺点：供给稳定充足的高压气源供给稳定充足的高压气源 井底具有较高回压井底具有较高回压 注入气体的冷却作用，可能引起结蜡注入气体的冷却作用，可能引起结蜡 气举采油特点气举采油特点 内容 气举采油概念气举采油概念 气举及海上采油系统气举及海上采油系统 节点概念及自喷井节点系统分析节点概念及自喷井节点系统分析 气举井最佳气液比及特性曲线气举井最佳气液比及特性曲线 气举井系统分析实例气举井系统分析实例 气 举 注 采 系 统 （ 一 ）气 举 注 采 系 统 （ 一 ）气举开采系统气举开采系统气举井气举井其余井其
4、余井高压气井高压气井封隔器封隔器气举阀气举阀其余井其余井分离器分离器储油罐储油罐调节阀调节阀低压销售低压销售孔板流量计等计量孔板流量计等计量其它分离设备其它分离设备 容积罐等容积罐等洗涤塔洗涤塔低压吸入端低压吸入端压缩机压缩机（站站）高压气管线高压气管线封隔器封隔器分离器分离器调节阀调节阀液体液体液体泵液体泵容积罐等容积罐等孔板流量计等计量孔板流量计等计量井口油嘴或电子控制器等井口油嘴或电子控制器等高压销售高压销售气 举 注 采 系 统 （ 二 ）气 举 注 采 系 统 （ 二 ）海上单井系统及压力变化海上单井系统及压力变化 P3 = PUSV PDSV P1 = PR Pwfs P2 = P
5、wfs Pwf P5 = Ptf PDSC P6 = PDSC PRB P4 = Pwf Ptf P7 = PRB Psep 海上单井系统及温度变化海上单井系统及温度变化 T3 = TUSV TDSV T1 = TR Twfs T2 = Twfs Twf T5 = Ttf TDSC T6 = TDSC TRB T4 = Twf Ttf T7 = TRB Tsep 内容 气举采油概念气举采油概念 气举及海上采油系统气举及海上采油系统 节点概念及自喷井节点系统分析节点概念及自喷井节点系统分析 气举井最佳气液比及特性曲线气举井最佳气液比及特性曲线 气举井系统分析实例气举井系统分析实例 节点： 油气井
6、系统中，节点是一个位置的概念。 普通节点：两个流动过程的衔接点，如地层供给边缘、分离器、井口、井底。此类节点本身不产生与流量有关的压降。 函数节点：产生与流量有关压降的阻件，如井下和地面油嘴、井下安全阀、完井段等。具有限流作用的局部装置。 解节点： 用节点分析方法通常要选定一个节点，将整个系统划分为流入和流出节点两个部分进行求解。所选用节点称为求解节点，简称解节点或求解点。 节点作用：在某部位设置节点将一复杂系统隔离为两个相对独立的子系统，以简化问题的复杂性。 系统系统 起点起点 节点节点 系统系统 终点终点 节点流入节点流入 节点流出节点流出 节点的概念及作用节点的概念及作用 节点系统分析方
7、法是在研究气藏流入动态关系、生产管串以及气嘴等多相流动特征的基础上发展起来的。这一技术是把气井从气藏至分离器、集输站的各个生产环节作为一个完整的压力系统来考虑，在给定生产条件下，包括分离器、地面气嘴、井口、井下安全阀、井下气嘴、井底、完井段、气藏等，计算系统的协调产量及压力温度（通常只做压力产量分析）剖面，定量分析系统生产能力和压力温度损耗情况。从而预测改变有关部分的主要参数以及工作制度后气井产量的变化，优化生产系统中各个环节，力求充分发挥气藏的生产潜力，制定合理的工作制度，提高油气藏开发的经济效益。 节点分析方法节点分析方法 油气井稳定生产的条件是地层与井筒相协调油气井稳定生产的条件是地层与
8、井筒相协调,即即 地层供给能力等于油管排出能力地层供给能力等于油管排出能力。节点流入节点流入/出两曲出两曲 线的交点为气井协调点线的交点为气井协调点，即在所给气井和地层条件即在所给气井和地层条件 下获得的产量下获得的产量 Q 和相应的和相应的Pwf。 常规方法有：常规方法有： 图解法图解法 (节点流入节点流入/出曲线出曲线) 协调原理协调原理 (节点处质量能量守恒节点处质量能量守恒) 节点系统分析方法节点系统分析方法 节点系统分析方法节点系统分析方法 流出流出 Pnode 流入流入 Q q Pwf 系统分析曲线系统分析曲线(井底节点井底节点) 产层产层 rP节点节点Pwf 1. 确定生产系统的
9、起点,终点和各流动过程(包括人工举升系统)并建立(选择)各流动过程的模型。 2. 节点位置的选取具有灵活性，原则上尽可能靠近分析的对象。 3. 计算绘制节点流入和流出曲线并求解。 4. 确定生产协调点。 pnode= psep 节点流入节点流入 节点流出节点流出 pnode= rPP（节点上游）（节点上游） P(节点下游节点下游) 节点分析一般步骤节点分析一般步骤 流出流出 pnode 流入流入 Q q p 系统分析曲线系统分析曲线(井底节点井底节点) 4. 动态拟合 将计算结果与实际试采数据对比拟合，调整 数学模型或参数使之符合生产井的实际情况。 5. 实际应用 对分离器、地面气嘴、井口、井
10、下安全阀、 井下气嘴、井底、完井段、气藏等参数进行敏感性分析， 计算系统的协调产量及压力剖面，优化生产操作参数等， 使整个生产系统达到最优化状态。 节点分析一般步骤节点分析一般步骤 节点选择节点选择 井底（产层中部）突出气井流入动态，便于分析井 的产能及研究井的改造措施； 井口突出油管和地面管线压力损失，便于研究井下 管串及地面管线设备动态； 完井段评价射孔参数对生产的影响； 分离器 分析气井和多口井分离器压力的影响； 其它油嘴、安全阀、多级管柱连接点等。 系统的解与节点位置无关系统的解与节点位置无关 P P q0 q Psp Psp rPrPq0 q 以井系统下游端点以井系统下游端点 Psp
11、 为节点为节点 以井系统上游端点以井系统上游端点 为节点为节点 逆流向计算逆流向计算 spPrPspPrPrP沿流向计算沿流向计算 井底为解节点井底为解节点 产层产层 rP节点节点Pwf 解节点解节点 井底节点将整个油井系统隔离为油井底节点将整个油井系统隔离为油层和举升油管层和举升油管+ +海底管线海底管线+ +立管立管 节点流入部分即为油层渗流，用流入动态IPR曲线描述。流出为从油层中部位置至分离器，其压降为各部分压降之和。 两曲线不相交两曲线不相交 不能自喷不能自喷，获得产量获得产量q需要补充人工能量需要补充人工能量 相交相交 产量过高产量过高，可用油嘴调节控制产量可用油嘴调节控制产量 相
12、交相交 产量过低产量过低，需补充需补充 能量能量 两个交点两个交点（多相流高气液比多相流高气液比） 左交点不稳定；右交点稳定左交点不稳定；右交点稳定，协调点协调点 流入与流出曲线的分析流入与流出曲线的分析 Q PPwf Pwf Pwf Pwf q IPR TPR PP协调点协调点 P井口为解节点井口为解节点 产层产层 rP解节点（无油嘴）解节点（无油嘴） 井口解节点将油井系统隔离成两部分，井口解节点将油井系统隔离成两部分， 即从分离器开始至井口部分与油层到井底再即从分离器开始至井口部分与油层到井底再 经举升油管到井口部分。经举升油管到井口部分。 计算步骤：设定一组产量，分别按所选用的公式计算，
13、求出两部分相应产量在解节点处压力。 流入与流出曲线分析流入与流出曲线分析 井口解节点的流入曲线表示油井不同产量下的井口油压的大小井口解节点的流入曲线表示油井不同产量下的井口油压的大小。油压并不。油压并不总是随产量的增加而降低，而是存在峰值。这是由于总是随产量的增加而降低，而是存在峰值。这是由于产量较低时，滑脱损失严产量较低时，滑脱损失严 重；产量较高时，摩阻损失较大重；产量较高时，摩阻损失较大。而只在某一产量时，滑脱与摩阻损耗之和最。而只在某一产量时，滑脱与摩阻损耗之和最 小。井口解节点可以分析不同直径的地面管线和油管尺寸对油井生产动态的影小。井口解节点可以分析不同直径的地面管线和油管尺寸对油
14、井生产动态的影 响（图响（图B），便于选择油管及出油管线的直径。），便于选择油管及出油管线的直径。 A B 井口为解节点井口为解节点 产层产层 rP解节点（油嘴）解节点（油嘴） 井口解节点将油井系统隔离成两部分，井口解节点将油井系统隔离成两部分， 即从分离器开始至井口部分与油层到井底再即从分离器开始至井口部分与油层到井底再 经举升油管到井口部分。经举升油管到井口部分。 流入与流出曲线分析流入与流出曲线分析 设定一组产量，从油层和分离器开始分别计算出井口（油嘴）处相应设定一组产量，从油层和分离器开始分别计算出井口（油嘴）处相应 的油压和回压，将满足的油压和回压，将满足回压回压/油压油压临界压力比
15、临界压力比的点绘制曲线的点绘制曲线B，与给定嘴径，与给定嘴径 d的油嘴特征曲线的油嘴特征曲线G的交点的交点C即为该油嘴下的产量及其油压。即为该油嘴下的产量及其油压。Fig.2不同油嘴不同油嘴 曲线，分别与曲线曲线，分别与曲线B相交。可根据要求的产量确定与之对应的油嘴直径。相交。可根据要求的产量确定与之对应的油嘴直径。 q G P Pwh Pwf B qc C Fig.1 q5 q 4 6 8 10 16 P q4 q3 q2 q1 Fig.2 B 射孔段为解节点射孔段为解节点 产层产层 rP解节点解节点 射孔完井段相当于节流装置，它的两端存在与产量相关的压差，故称为函数节点。 这类节点还有地面
16、油嘴、井下安全阀等。射孔段的压这类节点还有地面油嘴、井下安全阀等。射孔段的压差与射孔方式（正压或负压）和射孔参数（孔密、穿差与射孔方式（正压或负压）和射孔参数（孔密、穿深和孔径等）有关。深和孔径等）有关。 油嘴、井下安全阀、完井段等作为函数节点的部油嘴、井下安全阀、完井段等作为函数节点的部 件在局部会件在局部会产生与流量相关的压降产生与流量相关的压降P(Q)，这类函数节，这类函数节 点的系统分析曲线为点的系统分析曲线为PQ。 以油井射孔完井段为例分析射孔密度对系统产能以油井射孔完井段为例分析射孔密度对系统产能 的影响。射孔完井段消耗从地层到井底的大部分压降，的影响。射孔完井段消耗从地层到井底的大部分压降， 主要是由流体流过孔眼致密压实带的紊流造成的。主要是由流体流过孔眼致密压实
