第二节气举采油原理
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第二节 气举采油原理
➢ 教学目的：
了解气举采油的基本原理、熟悉气举阀的工作原理以及 气举的启动过程，掌握气举设计中注气量和注气点的确定 方法。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、气举采油基本原理及气举的启动过程 2、气举设计方法
优点 井口和井下设备比较简单，适用性强，运行费用低。
缺点
①必须有足够的气源； ②需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂； ③一次性投资较大； ④系统效率较低。
Hale Waihona Puke Baidu
二、气举启动
(1)启动过程
①当油井停产时，井筒中的积液将 不断增加，油套管内的液面在同一 位置，当启动压缩机向油套环形空 间注入高压气体时，环空液面将被 挤压下降。
图2-28 气举井（无凡尔）的启动过程 a—停产时
②如不考虑液体被挤入地层，环空 中的液体将全部进入油管，油管内 液面上升。随着压缩机压力的不断 提高，当环形空间内的液面将最终 达到管鞋（注气点）处，此时的井 口注入压力为启动压力。
②按使凡尔保持打开或关闭的加压元件分为：封包 充气凡尔、弹簧加压凡尔、充气室和弹簧联合加压 的双元件凡尔。
③按井下凡尔对套压和油压的敏感程度又分为：套 压控制凡尔与油压控制凡尔。
(二）几种常用的气举阀简介 自学要点：
(1) 结构状况，类型； (2) 工作条件下阀的开启压力； (3) 工作条件下阀的关闭压力； (4) 阀的工作压差(阀的距)； (5) 静气柱压力分布计算相关式。
(2)气举过程中压缩机压力变化
①压缩机向油套环形空间注入高压气体，随着压缩机压力的不断提 高，环形空间内的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井口 注入压力为启动压力。
②当高压气体进入油管后，由 于油管内混合液密度降低，井 底流压将不断降低。
③当井底流压低于油层压力时，
液流则从油层中流出，这时混
适用条件
高产量的深井；含砂量少、含水低、气油比高和含有腐蚀 性成分低的油井；定向井和水平井等。
一、气举分类(按注气方式)
气举
连续气举 将高压气体连续地注入井内，排出
井筒中液体。适应于供液能力较好、 产量较高的油井。
间歇气举 向井筒周期性地注入气体，推动停注
期间在井筒内聚集的油层流体段塞升 至地面，从而排出井中液体。主要用 于油层供给能力差，产量低的油井。
注气量、油压 (4) 油井生产条件：出砂、结蜡等情况 (5) 流体物性：地面原油密度、水的密度、天然气的相对密度、
地面原油粘度、表面张力 (6) 地面管线和分离器数据：地面管线尺寸及长度、分离器压力
2.气举井内的压力及分布
①套管内的静气柱压力分布(近似于直线)：
pg(x)pso(1p0gToagvZxa0Tv)
四、气举设计
设计内容：气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液
比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求等
（一）气举装置类型
开式装置
仅限于连续气举，下井的油管柱不带封隔器，使气 体从油套环空注入，产液自油管举出，油、套管是 连通的。
半闭式装置 封隔器封隔油套环空，其余均与开式装置相同。
闭式装置 箱式装置
度确定，即： pe h*g
一般情况下，气举系统的启动压力介于p e 和 p e 之间。
三、气举阀
(一）气举阀的作用
气举生产过程中，由于启动压力较高，这就要求压缩 机额定输出压力较大，但由于气举系统在正常生产时，其 工作压力比启动压力小得多，势必造成压缩机功率的浪费。 为了降低压缩机的启动压力与工作压力之差，必须降低启 动压力。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 b—环形液面到达管鞋
第二种情况：不考虑液体被挤入地层，其静液面接近井
口，环形空间的液面还没有被挤到油管鞋时，油管内的
液面已达到井口，液体中途溢出井口。此时，启动压力
就等于油管中的液柱压力:
pe Lg
第三种情况：当油层的渗透性较好时，且液面下降很缓慢 时，则环形空间有部分液体被油层吸收。极端情况下，液 体全部被油层吸收，当高压气到达油管鞋时，油管中的液 面几乎没有升高。此时，启动压力由油管中静液面下的深
②油管内的压力分布以注气点为界， 明显的分为两段。在注气点以上，由 于注入气进入油管而增大了气液比， 故压力梯度明显地低于注气点以下的 压力梯度。
③气举井生产时的压力平衡等式：
p w hG fL a G f( bD L )p wf 图2-36 气举井压力及其分布
（三）在给定产量和井口压力下确定注气点深度和注气量
合液密度又有所增加，压缩机
的注入压力也随之增加，经过
一段时间后趋于稳定(气举工
作压力)。
图2-29 气举井启动时的压缩机压力 随时间的变化曲线
（3）启动压力计算
第一种情况：不考虑液体
被挤入地层，而且当环空
液面降低到管鞋时，液体
并未从井口溢出，启动压
力与油管液柱静压相平衡。
即
h*
pe
h*g
D2 d2
气举阀的作用：降低启动压力。
作用原理：逐步排除油套环形空间的液体。
图2-41 凡尔深度计算示意图
气举阀实质：一种用于井下的压力调节器
图2-30 压力调节器结构示意图
阀打开条件：
pu(A bA p)pdA pF
阀关闭条件：
Fpu(A bA p)pdA p pu pd
F pdAb
气举凡尔的分类
①按安装方式分为：绳索投入式、固定式。
已知：产量、注入压力、定油管压力和IPR曲线
计算：注气点深度、气液比和注气量 计算步骤 1) 根据要求的产量Qo由IPR曲线确定相应的井底流压pwf。 2) 根据产量Qo、油层气液比RP等以pwf为起点，按多相垂直管 流向上计算注气点以下的压力分布曲线A。
启动压力:当环形空间内的 液面达到管鞋时的井口注入 压力。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 b—环形液面到达管鞋
③当高压气体进入油管后，由 于油管内混合液密度降低，液 面不断升高，液流喷出地面。 井底流压随之降低，油层产液， 并随注入的高压气体一同排出 井筒，最后达到一个协调稳定 状态。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 c—气体进入油管
封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个固定 阀，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。
在油管柱底部下一个集液箱，提高液体 汇聚空间，以达到提高总产油量的目的。
气举装置示意图
（二）连续气举设计基础
1.设计所需基本资料
(1) 油层数据：油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动态 (2) 油井基础数据：井深；油、套管尺寸 (3) 油井生产数据：产量、含水、生产气油比、注气压力、
➢ 教学目的：
了解气举采油的基本原理、熟悉气举阀的工作原理以及 气举的启动过程，掌握气举设计中注气量和注气点的确定 方法。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、气举采油基本原理及气举的启动过程 2、气举设计方法
优点 井口和井下设备比较简单，适用性强，运行费用低。
缺点
①必须有足够的气源； ②需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂； ③一次性投资较大； ④系统效率较低。
Hale Waihona Puke Baidu
二、气举启动
(1)启动过程
①当油井停产时，井筒中的积液将 不断增加，油套管内的液面在同一 位置，当启动压缩机向油套环形空 间注入高压气体时，环空液面将被 挤压下降。
图2-28 气举井（无凡尔）的启动过程 a—停产时
②如不考虑液体被挤入地层，环空 中的液体将全部进入油管，油管内 液面上升。随着压缩机压力的不断 提高，当环形空间内的液面将最终 达到管鞋（注气点）处，此时的井 口注入压力为启动压力。
②按使凡尔保持打开或关闭的加压元件分为：封包 充气凡尔、弹簧加压凡尔、充气室和弹簧联合加压 的双元件凡尔。
③按井下凡尔对套压和油压的敏感程度又分为：套 压控制凡尔与油压控制凡尔。
(二）几种常用的气举阀简介 自学要点：
(1) 结构状况，类型； (2) 工作条件下阀的开启压力； (3) 工作条件下阀的关闭压力； (4) 阀的工作压差(阀的距)； (5) 静气柱压力分布计算相关式。
(2)气举过程中压缩机压力变化
①压缩机向油套环形空间注入高压气体，随着压缩机压力的不断提 高，环形空间内的液面将最终达到管鞋（注气点）处，此时的井口 注入压力为启动压力。
②当高压气体进入油管后，由 于油管内混合液密度降低，井 底流压将不断降低。
③当井底流压低于油层压力时，
液流则从油层中流出，这时混
适用条件
高产量的深井；含砂量少、含水低、气油比高和含有腐蚀 性成分低的油井；定向井和水平井等。
一、气举分类(按注气方式)
气举
连续气举 将高压气体连续地注入井内，排出
井筒中液体。适应于供液能力较好、 产量较高的油井。
间歇气举 向井筒周期性地注入气体，推动停注
期间在井筒内聚集的油层流体段塞升 至地面，从而排出井中液体。主要用 于油层供给能力差，产量低的油井。
注气量、油压 (4) 油井生产条件：出砂、结蜡等情况 (5) 流体物性：地面原油密度、水的密度、天然气的相对密度、
地面原油粘度、表面张力 (6) 地面管线和分离器数据：地面管线尺寸及长度、分离器压力
2.气举井内的压力及分布
①套管内的静气柱压力分布(近似于直线)：
pg(x)pso(1p0gToagvZxa0Tv)
四、气举设计
设计内容：气举方式和气举装置类型；气举点深度、气液
比和产量；阀位置、类型、尺寸及装配要求等
（一）气举装置类型
开式装置
仅限于连续气举，下井的油管柱不带封隔器，使气 体从油套环空注入，产液自油管举出，油、套管是 连通的。
半闭式装置 封隔器封隔油套环空，其余均与开式装置相同。
闭式装置 箱式装置
度确定，即： pe h*g
一般情况下，气举系统的启动压力介于p e 和 p e 之间。
三、气举阀
(一）气举阀的作用
气举生产过程中，由于启动压力较高，这就要求压缩 机额定输出压力较大，但由于气举系统在正常生产时，其 工作压力比启动压力小得多，势必造成压缩机功率的浪费。 为了降低压缩机的启动压力与工作压力之差，必须降低启 动压力。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 b—环形液面到达管鞋
第二种情况：不考虑液体被挤入地层，其静液面接近井
口，环形空间的液面还没有被挤到油管鞋时，油管内的
液面已达到井口，液体中途溢出井口。此时，启动压力
就等于油管中的液柱压力:
pe Lg
第三种情况：当油层的渗透性较好时，且液面下降很缓慢 时，则环形空间有部分液体被油层吸收。极端情况下，液 体全部被油层吸收，当高压气到达油管鞋时，油管中的液 面几乎没有升高。此时，启动压力由油管中静液面下的深
②油管内的压力分布以注气点为界， 明显的分为两段。在注气点以上，由 于注入气进入油管而增大了气液比， 故压力梯度明显地低于注气点以下的 压力梯度。
③气举井生产时的压力平衡等式：
p w hG fL a G f( bD L )p wf 图2-36 气举井压力及其分布
（三）在给定产量和井口压力下确定注气点深度和注气量
合液密度又有所增加，压缩机
的注入压力也随之增加，经过
一段时间后趋于稳定(气举工
作压力)。
图2-29 气举井启动时的压缩机压力 随时间的变化曲线
（3）启动压力计算
第一种情况：不考虑液体
被挤入地层，而且当环空
液面降低到管鞋时，液体
并未从井口溢出，启动压
力与油管液柱静压相平衡。
即
h*
pe
h*g
D2 d2
气举阀的作用：降低启动压力。
作用原理：逐步排除油套环形空间的液体。
图2-41 凡尔深度计算示意图
气举阀实质：一种用于井下的压力调节器
图2-30 压力调节器结构示意图
阀打开条件：
pu(A bA p)pdA pF
阀关闭条件：
Fpu(A bA p)pdA p pu pd
F pdAb
气举凡尔的分类
①按安装方式分为：绳索投入式、固定式。
已知：产量、注入压力、定油管压力和IPR曲线
计算：注气点深度、气液比和注气量 计算步骤 1) 根据要求的产量Qo由IPR曲线确定相应的井底流压pwf。 2) 根据产量Qo、油层气液比RP等以pwf为起点，按多相垂直管 流向上计算注气点以下的压力分布曲线A。
启动压力:当环形空间内的 液面达到管鞋时的井口注入 压力。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 b—环形液面到达管鞋
③当高压气体进入油管后，由 于油管内混合液密度降低，液 面不断升高，液流喷出地面。 井底流压随之降低，油层产液， 并随注入的高压气体一同排出 井筒，最后达到一个协调稳定 状态。
图2-28 气举井（无阀）的启动过程 c—气体进入油管
封隔器封隔油套环空，在油管柱上安装了一个固定 阀，其作用是防止气体压力通过油管作用于地层。
在油管柱底部下一个集液箱，提高液体 汇聚空间，以达到提高总产油量的目的。
气举装置示意图
（二）连续气举设计基础
1.设计所需基本资料
(1) 油层数据：油藏平均压力、油藏平均温度、油井流入动态 (2) 油井基础数据：井深；油、套管尺寸 (3) 油井生产数据：产量、含水、生产气油比、注气压力、