气举采油

中心管进气时， 中心管进气时，被举升的液体在环形空间 的流速较低，其中的砂易沉淀、蜡易积聚， 的流速较低，其中的砂易沉淀、蜡易积聚，故 常用环形空间进气的举升方式。 常用环形空间进气的举升方式。 2. 井下管柱 井下管柱 按下入井中的管子数气举可分为单管气举 和多管气举。 和多管气举。 多管气举可同时进行多层开采， 多管气举可同时进行多层开采，但其结构 复杂、钢材消耗量多，一般很少采用。 复杂、钢材消耗量多，一般很少采用。 简单而又常用的单管气举管柱有开式、 简单而又常用的单管气举管柱有开式、半 闭式和闭式三种。 闭式和闭式三种。
(1) 第一个阀的下入深度H gv 第一个阀的下入深度 I 1) 井中液面在井口附近，在注气过程中途即溢出井 口时，可由下式计算阀Ⅰ的下入深度 H I = p max − 20 gv ρ1 g 减20 m是为了在第一个阀内外建立0.2 MPa的压差，以保证气体进入阀Ⅰ。 2) 井中液面较深，中途未溢出井口时，可由下式计 2 算阀Ⅰ的下入深度: p max d ti 式中 H sl ——气举前井
气点深度线C的交点，即为各个产量所对应的注气 点 a 、a 、 3 …和注气深度 H gi1 、 gi 2 、 gi 3 …。 H a H
1 2
4) 从每个产量对应的注气点压力和深度开始，利用多 相管流压力梯度公式根据地层生产气液比向下计算每 个产量对应的注气点以下的压力分布线 A1 、 、 … A2 A3 及井底流压 p wf 1 、 wf 2 、 p wf 3 …。 p 5) 在IPR曲线(图11-33)上，根据上述计算结果绘出产量 与计算流压的关系曲线(油管工作曲线)，它与IPR曲线 的交点所对应的压力和产量，即为该井在给定注气量 和井口油管压力下的最大产量q和相应的井底流动压力， 亦即协调产量和流压。根据给定气量和协调产量q可计 算出相应的注入气液比，进而计算出总气液比。
油管举升液体。同时阀Ⅰ内的压力进一步降低，在阀 内外压差作用下自动关闭，如图11-29(c)所示。阀Ⅱ进 气后，阀Ⅱ以上油管内的液体混气喷出，油管内压力 降低，在环空高压气体的挤压下液面又继续下降。最 后，高压气体从油管鞋进入油管，阀Ⅱ关闭，井中的 液体全部被举通，如图11-29(d)所示。实际生产中，为 了防止由于管鞋处压力波动使高压气进入油管而出现 间歇喷油，常在管鞋以上20 m处装一工作阀(或称为末 端阀)，正常生产时，注入气将通过该阀进入油管。 2. 气举阀下入深度的确定 气举阀下入深度的确定 应遵循两个原则：必须充分利用压缩机具有的工作能 力；必须在最大可能的深度上安装，力求下井阀数最 少、下入深度最大。
二、 气举过程
气举时压 缩机压力 变化曲线
气举启压力与工作压力 二、 气举启压力与工作压力 压缩气从环空注入， 压缩气从环空注入，当环形空间内的液面下 降到管鞋时，压缩机达到最大的压力，称为启 降到管鞋时，压缩机达到最大的压力，称为启 动压力。 动压力。 气举井稳定生产时压缩机的压力称为工作压力。 气举井稳定生产时压缩机的压力称为工作压力。 工作压力
H gv I = H sl +
ρ 1 g d cin
2
− 20
筒中静液面的深度，m；
d ti d ——油、套管内径，m。 cin

2.阀进气时，第一个阀关闭。此时，阀Ⅱ处 pc 的环空压力为 II ，阀Ⅰ处的油压 p t I 为，由图1130可得
∆pi −1 + − 10 ρ1 g
连续气举设计 四、 连续气举设计 1. 气举井内的压力及其分布（如图 气举井内的压力及其分布（如图11-31所示 ） 所示 1）套管内的气柱静压力近似直线分布，即
p g ( x) = p c 0 (1 +
ρ gsc gTsc x
p sc Tav Z av
)
(11-35)
如果压缩机的额定工作压力小于气举时的启动压力，气 举无法启动。启动压力的大小与气举方式、油管下入深 度、静液面位置以及油、套管直径有关。采用环形空间 进气的单层管气举方式时有
Lρ 1 g ≥ p e
≥ h' ρ 1 g
式中 p e ——气举时的启动压力，Pa；
ρ1 ——井内液体密度，kg/m3；
气举方式及井下管柱 一、 气举方式及井下管柱 1. 气举方式
连续气举
按进气的连续性 间歇气举 环形空间进气(正举 环形空间进气 正举) 正举 按进气的通路 中心管进气(反举 中心管进气 反举) 反举
连续气举是将高压气体连续地注入井内 是将高压气体连续地注入井内， 连续气举是将高压气体连续地注入井内，使 其和地层流入井底的流体一同连续从井口喷出的 气举方式。 气举方式。 适用于采油指数高和因井深造成井底压力 它适用于采油指数高和因井深造成井底压力 较高的井。 较高的井。 间歇气举是将高压气间歇地注入井中， 间歇气举是将高压气间歇地注入井中，将地 是将高压气间歇地注入井中 层流入井底的流体周期性地举升到地面的气举方 式。 间歇气举既可用于低产井， 也可用于采油指 间歇气举既可用于低产井， 可用于 低产井 数高、井底压力低， 数高、井底压力低，或者采油指数与井底压力都 低的井。 低的井。
从节点系统分析来看，上述设计步骤是以井底为解节 从节点系统分析来看， 点，通过选定注气点深度来建立所给条件下油层与井 筒的协调，并求得协调产量的。 筒的协调，并求得协调产量的。它是在固定井口油管 压力的条件下进行的，只涉及到油层-井筒 井筒-注气系统 压力的条件下进行的，只涉及到油层 井筒 注气系统 之间的协调，当存在地面出油管线(特别是出油管线 之间的协调，当存在地面出油管线 特别是出油管线 较长)时 应将地层-井筒 井筒-地面出油管线及注气系统作 较长 时，应将地层 井筒 地面出油管线及注气系统作 为一个整体，按照节点系统分析的方法进行设计。 为一个整体，按照节点系统分析的方法进行设计。
第五节 气举采油
气举采油法 : 当油井不能自喷时，除采用前 当油井不能自喷时， 面介绍的人工举升方法外， 面介绍的人工举升方法外， 还可以人为地把 气体(天然气或空气 压入井底， 使原油喷到 气体 天然气或空气)压入井底 ， 天然气或空气 压入井底 地面的采油方法称为~ 地面的采油方法称为 。 优点： 优点 ： 设备比较简单、管理调节较方便。在 新井诱导油流及作业井的排液方面气举也有 其优越性。 缺点： 缺点 ： 需压缩机和高压管线，地面系统设备 复杂，投资大，气利用率低。
(1) 开式管柱 开式管柱
管柱不带封隔器者称为开式管柱， 管柱不带封隔器者称为开式管柱，只适用于连 续气举和无法下入封隔器的油井。 续气举和无法下入封隔器的油井。 采用这种管柱时， 采用这种管柱时，每次开井时都需要排出套管 中聚集的液体并重新稳定， 中聚集的液体并重新稳定，下部阀会由于液体浸蚀 而发生损坏， 而发生损坏，控制不当会使套管内的高压气大量通 过管鞋进入油管引起油井间歇喷油。 过管鞋进入油管引起油井间歇喷油。
1) 设一组产量，按可提供 的注气量和地层生产气液 比求出每个产量所对应的 总气液比。 2) 以给定的地面注入压力， 利用式(11-35)计算环形空 间气柱压力分布线B，并以 注入压力减∆p(0.5～0.7 MPa)作B线的平行线，即为 注气点深度线C。
图11-32
3) 以给定的井口油压为起点，利用多相管流压力梯 度公式，根据对应产量的总气液比向下计算每个产 量下的油管压力分布曲线 D1 、D2、 D3…。它们与注
图11-31
p wf = p wh + G Duf H gi + G Ddf ( H 0 − L)
5）平衡点套压与注气点油管内压力之差∆p是为了保证 注入气通过工作阀进入油管并排出注气点以上的井内 液体。
2. 限定井口油压和注气量条件下注气点深度和 产量的确定 产量的确定
连续气举设计的内容是很丰富的，这里仅以限定井口 油压和注气量条件下确定注气点深度和产量为例，来 说明气举设计方法及其与节点系统分析的联系。在有 些情况下并不规定产量，而是希望在可提供的注气压 力和注气量下，尽量获得最大可能的产量，其确定注 气点深度及产量的步骤如下所述(图11-32)。

6) 根据求得的井底流压，用内插法做对应的注气点以 下的压力分布曲线A，与注气点深度线C之交点a，即 为可能获得的最大产量的注气点，其深度 H gi即为工 H gv 作阀安装深度 。另外，也可以用计算法得到曲线A， 以便更准确地得到注气点。 7) 根据最后确定的产量q及总气液比计算注气点以上 的油管压力分布曲线D。它可用来确定启动阀的位置。
油管底部的位置叫油管鞋。
(2) 半闭式管柱
带有封隔器的管柱称为半闭式管柱， 带有封隔器的管柱称为半闭式管柱，它既可用于 连续气举，也可用于间歇气举。 连续气举，也可用于间歇气举。这种管柱虽然克服了开 式管柱的某些缺点， 式管柱的某些缺点，但对于间歇气举仍不能防止大量注 入气进入油管后，通过油管对地层的作用。 入气进入油管后，通过油管对地层的作用。
∆p I = p c II − p t I
( p c II − p t I ) H gv II = H gv I + − 10 ρ1 g
减去10 m是为了在阀Ⅱ内外建立0.1 MPa压差，以保 证气体能进入阀Ⅱ。
同理第i个阀的安装深度应为 其中
H gvi = H gv (i −1)
∆p i −1 = p max − p t (i −1)
(3) 闭式管柱 闭式管柱
闭式管柱，是在半闭式管柱的油管底部加单流阀， 闭式管柱，是在半闭式管柱的油管底部加单流阀， 以防止注气压力通过油管作用在油层上。 以防止注气压力通过油管作用在油层上。闭式管柱只适 用于间歇气举。此外，还有一些特殊的气举装置， 用于间歇气举。此外，还有一些特殊的气举装置，如用 于间歇气举的各种箱式(腔式 及柱塞气举装置等。 腔式)及柱塞气举装置等 于间歇气举的各种箱式 腔式 及柱塞气举装置等。
L——油管长度，m
气举阀及其下入深度 三、 气举阀及其下入深度
在压缩机的额定工作压力有限的情况下，为实现气举就 需降低启动压力。最常用的是在油管柱上装设气举阀。
1. 气举阀工作简况 气举阀工作简况
气举阀的作用相当于在油管上开设了孔眼，高压气体 可以从孔眼进入油管举出液体，降低管内压力，到一 定程度之后，气举阀自动关闭，将孔眼堵死。 气举前井筒中充满液体，沉没在静液面以下的气举 阀在没有内外压差的情况下全部打开，油套管柱如图 11-29(a)所示。气举时当环空液面降低到阀Ⅰ以下时， 气举阀内外产生压差，高压气体通过阀Ⅰ的孔眼进入 油管，使阀Ⅰ以上油管内的液体混气；如果进入的气 量足以使液体混气而喷出，则油管内压力就会下降。 油管内压力下降后使环空高压气体挤压液面继续下行， 环空液面继续降低，如图11-29(b)所示。当环空液面 降低到阀Ⅱ以下时，高压气体又通过阀Ⅱ的孔眼进入
当注气量较小时，忽略气体在环空中的摩擦力 。
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）平衡点为正常生产时环形空 间的液面位置，在此位置，油套 管内压力相等。 4）气举井生产时压力平衡式为