2-3气举采油系统效率的计算与分析 (1)

本课题获国家自然科学基金 ;..-,..< 和博士点基金 "<<.,=-"= 资助。 廖锐全，副教授，生于 "<;$ 年，"<=, 年毕业于江汉石油学院采油工程专业，$..$ 年毕业于华中科技大学自动控制专业，获博士学
位。地址： （ ,*,$.* ） 湖北省荆州市。电话： （ .-"; ） =,*.,>- 。
据，有利于实时监测。但其诊断的结果依赖于所用的 模拟模型的准确性，实质上也就是依赖于所用的井筒 多相管流压力、温度计算方法的准确性。因此，为了 使诊断结果可靠，首先应根据本油田的实际情况，选 择出合适的多相管流压力、温度计算方法。
参# 考# 文# 献 "# 廖锐全，汪崎生，张柏年 . 气举井井筒中的温度分布预 测方法 . 应用基础与工程科学学报，"11! ，/ （ " ） ：32 6 31 3# 廖锐全，汪崎生，张柏年 . 井筒多相管流压力梯度计算 新方法 . 江汉石油学院学报，"110 ，3+ （ " ） ：/1 6 -, , 789:; < =. >*? 5 @:A9 98BCD@E?FBB9:GH EGH:GEE8:GH. I J&K8BLE4 IKK8B*MF. $)N 3+-!2 2# （ 美） O8BPG Q N. RFE *89:A:M:*@ @:A9 &E9FB4?（ SB@C&E 3*） . 张柏年，郑昌锭译 . 升举法采油工艺，卷二（ 上） . 北 京：石油工业出版社，"10! ："/!
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图 "# $""! 气举井实测井筒压力分布 表 "# $""! 气举井诊断计算结果
气举阀 序号 + " 3 , 2 / ! 0 气举阀 序号 + " 3 , 2 / ! 0 阀深 % & + !/0 " ,!1 " 0!1 3 3"3 3 2/3 -3" 3 !3! , 2"0 # $"% % ()* + 1. -1 1. 0, 1. 13 1. 0/ 1. !" 1. -" 1. 2! + !" % ’ ,-. "/ /0. 1, !!. /! 13. /! "+3. /3 "+1. !! ""2. -, ""!. !+ ",!. -3 # "%# % ()* + 1. !1. 1" 1. 11 1. 1, 1. 0+ 1. !+ 1. /! + #! % ()* ". "+ ,. /2 /. +1 -. 3" -. 0+ !. 2!. -2 0. -0 "3. /2
（ 本文编辑# 王志权）
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气柱压力分布计算方法，从实测的井口油压、套压 起，算出油管和油套环空中的压力分布； （ / ） 求出油套平衡点 5 60 ； （ $ ） 求出各气举阀处及封隔器处的温度 0 " ，油 压 ! 0 ，套压 ! 2 ； （ ) ） 求出各气举阀的打开压力、实际工作套 压、最大通气量 $ %2 、实际通气量 $ %& 。
式中1 ! 2"万方数据 — — —气举阀处套压，!"#。
3++, 年# 第 ," 卷# 第 "+ 期
廖锐全等：连续气举油井工况诊断方法
# # # # # #
・ 21・
法的诊断结果也是第 ! 个气举阀为工作阀，说明诊 断结果与实际相符。
结论与建议
以气举井动态模型为基础，计算出油套平衡 点、气举阀打开压力、实际工作套压、气举阀通气 量等参数，将这些参数与实际的参数进行对比分 析，确定出气举井的工作状况。实例验算结果表 明，本文所述方法是可行的。 本文所述的气举油井工况诊断方法，实质上采用 的是基于系统的数学模型的方法。此方法的优点是所 用到的基本数据是可以通过地面测取的日常生产数
式中1 * "3 — — —气 举 阀 孔 全 部 打 开 时 的 过 流 面 积， , / "4 " ；4 " 为气举阀座孔径，44。 ) .0.)- $.77 ! "#! （ ! "#! , ! 2"# ） * "3 1 -
将式（ 7 ） 代入式（ ) ） 中，则有 !! ! !（ % )+/ / ,- 0 0 " ） 1 1 根据式（ . ） ，即可得出 ! "#! ’ , ( / ! 2"# / $ %& ’ （.）
$ %& !! ! （ )+/ / ,- 0 0 " ） !% * ’ .0.)- $.77 * "3 1 1 1 )- 气举阀通气量 气举阀通气量有最大通气量 $ %2 和实际通气量 $ %& 之分。气举阀的最大通气量 $ %2 是指气举阀在当 前的温度压力条件下，气举阀全部打开时的可能通 气量 $ %2 ’ .0.)- $.77 ! 2" * "3 1 !（ % )+/ / ,- 0 0 " ） ! （0）
，求解油套平衡点，具体步骤如下：
（ " ） 用井口实测的油压、产液量、生产气量 （ 注入气 % 地层产出气） ，用 选 定 的 多 相 流 压 力、 温度算法，求解油管内不同深度 ! ［ " ］（ & ） 处的 压力 # $ ［ "］ ，’()； （ $ ） 从实测的井口注气压力开始，求解油套
# # #
- ’ !/ . !, ， （ - 5 ,） ， !, 为上游压力，即气
举阀的打开套压， !"#； !/ 为下游压力，即气举阀 处的油压，!"#； 1 0" — — —气举阀处的流动温度， 6； 1 !% — — —注入气体的相对密度。 令 1- ’ + ( + , ! ,) [ $ %& ’
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/Fra Baidu bibliotek + ［ $］
气举阀的实际通气是指在当前的温度、压力条 件下，根据气举阀的有效过流面积求出的通气量， 可用式（ . ） 求出。 7- 计算过程 （ , ） 用选定的多相流压力、温度算法及环空
。! "#! 的导出以 %&#’(& 方程
［ )］
为基础，
)
, -(
+ /, +
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!（ % ,- 00 " / )+/） ! 式中1 ( ) — — —流量系数，取 ( ) 2 3- 0.* ； 1 *" — — —气举阀的有效过流面积，44 ； 1 +— — —气体的绝热指数； 1
气举井工况分析
) -
] ，将 ( ，1
计算出 5 60 、各个气举阀处及封隔器处的 0 " ，! 0 ， ! 2 ，各个气举阀的 ! "2# ，! 2" ，$ %2 ，$ %& 后，即能对一 口气举井的工作状况进行分析判断。 （ , ） 判断气举阀是否打开：当某气举阀计算 的 ! 2"# 5 ! 2" 时，该气举阀即有可能打开。当气举阀 能够打开，计算出的 ! "#! 又与 ! 2" 较为接近时，即可 确定该气举阀为工作气举阀。 （ / ） 判断油套串通位置：进气位置应该是在 5 60 及 5 60 以上的位置，确切位置应根据 5 60 与气举阀的 间距、5 60 附近气举阀打开的可能性及管柱结构等进 行综合判断。当 5 60 与气举阀的间距较大，或附近 的气举阀明显地打不开的情况下，应可以考虑为 5 60 处油套串通，但在 5 60 附近有气举阀的情况下，应 该首先考虑是气举阀进气。 （ $ ） 计算认为某一气举阀不能打开，但 5 60 与 该气举阀的间距很小时，可考虑为该气举阀因故障 而不能关闭或不密封。 （ ) ） 当有几个气举阀能打开，气举阀的总通
万方数据
（ 收稿日期：$..* ? .; ? .= ；修改稿收到日期：$..* ? .- ? $* ）
・ )0・
1 1 1 1 1 1
石1 油1 机1 械
/33$ 年1 第 $, 卷1 第 ,3 期
同。气举阀实际工作套压 ! "#! （ 单位： !"# ） 即是 指气举阀的有效面积足以使实际注入气流通过时所 对应的套压 该方程为 *+,*- $*..() *" !, $%& ’ (+ + , ,) [ !
相关参数计算及计算过程
气举油井的工况诊断以气举井模拟模型为基 础。首先必须计算出下列参数。 "# 油套平衡点 从地面实测的油压、套压、注气量、产液量等参 数，用选定的多相流压力、温度算法和环空压力分布 计算方法
［"， $］
式中 ! # $,+ — — —实 际 气 举 阀 的 试 验 架 打 开 压 力， ’()； ! -$ — — —实际气举阀的弹簧力，’()； ! /— — —气举阀座面积与气举阀风包有效总面 积之比； ! #$ — — —气举阀处的实际油压，’()； ! .$ — — —氮气的温度校正系数。 *# 气举阀实际工作套压 气举阀打开压力是在气举阀即将打开的瞬间， 根据力的平衡关系导出的。当套压到达气举阀打开 压力 # %*+ 时，即可打开气举阀。随着作用的套压不 同，气举阀杆行程不同，气举阀的有效过流面积不
! ! $..* 年! 第 *" 卷! 第 ". 期 !检测诊断"
石! 油! 机! 械
/0123 (4567849’ ’3/01246:
! ! ! ! ! !
・ ,-・
连续气举油井工况诊断方法
廖锐全 ! 汪崎生! 张顶学
（ 江汉石油学院） !
# #
#
黄! 明
! （ 长庆建设工程总公司）
刘! 军! 王群章
等代入式（ $ ） ，可得
.0.)- $.77 !, * " 1 !（ % )+/ / ,- 0 0 " ） !
（)）
1 1 当作用在气举阀的上游压力比打开压力 ! 2"# 高 出 !! 时，气举阀孔全部打开。!! 要根据油田采用 的气举阀的实际动态取值。当套压为 ! "#! 时，气举 阀的有效过流面积为 ! "#! , ! 2"# *" ’ * "3 !! 44/ ， * "3 ’ （7）
) !/ 2"# / ) * !
（*）
气量与实际注入的气量相近时，即可认为是多点 注气。 （ 7 ） 当气举阀能打开，但气举阀的最大通气 量都比实际注入的气量还小时，可认为是该气举阀 孔眼被刺大，或气举阀密封不严。 实例：图 , 为某油田 8,,* 井实测的井筒压力 分布（ 图中， ! 0 为实测的油管内压力， !"#； ! 2 为 计算出的环空压力， !"# ） ，从图中可知，该井 / */* 4 处的第 * 个气举阀为工作阀。表 , 给出的是 用上述参数计算方法和计算过程编制出程序而计算 出的结果。从表中也可以明显看出，用本文所述方
（ 河南油田分公司）
! ! 摘要! 以气举油井模拟模型为基础，考虑气举阀的实际工作动态，导出了油套平衡点、气举 阀打开压力、实际工作套压、气举阀实际通气量以及最大通气量等参数的计算方法。对这些参数 与实际参数进行对比分析，确定出气举井的工作状况。实例验算结果表明，所述的气举油井工况 诊断方法是可行的。 ! ! 关键词! 气举! 连续气举! 工况诊断! 动态分析 ! ! 气举油井的工作效果，在很大程度上取决于气 举装置的技术状态，高压气体的单位耗量是气举井 的主要工作参数之一。由于装置的技术状态不同， 这一参数可能发生很大变化。有些井仅从高压气体 的单位耗量或产液量上看，似乎是正常的，但实质 上可能存在故障，将故障排除后，可明显地降低高 压气体的单位耗量，提高产量；同时气举诊断也可 以通过全面分析气举井的反应而改善气举设计技 术。因此，研究出合适的诊断方法，定期分析气举 油井的工况具有重要的意义。 ，’()； 环空内不同深度 ! ［ "］ 处的压力 # % ［ "］ ，直 （ * ） 比较不同深度处的 ! ［ " ］ 和 # % ［ " ］ 到 # $ ［ "］ + # % ［ "］ 为止； （ , ） 计算油套平衡点深度 ! &$ （ &） 。 ! &$ ’ ［ ! " ( " ］) （［ ! "］( ［ ! " ( "］ ） （ #［ ［ ） $ " ( " ］( # % " ( "］ （"） #［ " ］ ( # ［ " ］ ( # ［ " ( " ］ ) # ［ " ( " ］ % $ % $ ! ! $# 工作条件下气举阀打开压力 对于双元件气压气举阀，工作条件下气举阀的 打开压力 # %*+ 为 # %*+ ’ # $,+ ( - $ #$ / ) -$ ( " (/ .$ （$）