人工举升理论第19讲 气举采油

，在机采方式中仅次于电潜泵采油法居第二位。俄罗斯的气举采油主
要用于开采高产井，气举井的最高产液量达1430t/d，气举管柱的最大 下深为2000—3500m。
气举采油技术概述
国内外气举发展史
国内气举发展史
20世纪80年代，我国首先在辽河、中原油田相继采用了气举采油
技术，取得了良好效果；
至90年代，先后在新疆的吐哈油田和塔里木轮南油田开展气举技 术的研究及应用，随后四川威远气田将气举采油技术应用于排水采
按安装方式
绳索投入式
固定式
气 举 阀 分 类
封包充气阀 按加压元件 弹簧加压阀 充气与弹簧联合加压阀 套压控制阀 油压控制阀
按压力敏感程度
连续气举采油技术
连续气举优化设计
气举设计是根据油井的生产能力和供气压力、供气量等
参数，在气体能量利用率高的条件下，使油井配产达到要求。
已知参数包括：产量（或注气量）、注气压力、井口压 力、油井流入动态等 设计内容包括：气举点深度、注气量（或产量）、气举 阀个数、位置及孔径等 连续气举设计方法主要包括定产量设计和定注气量设计。 两种设计方法都要给定井口油管压力的值。
注气点 平衡点
D-L
曲线A沿平衡点上移0.5MPa左右（用于克服阀 阻力），对应的深度即为注气点深度；
假设一组注气量，计算总气液比，从注气点向 上利用多相管流计算油管压力分布曲线Di，找 到与给定井口压力相等的井口油管压力，其对 应的注气量即为所求注气量。
A pr Pwf
定产量设计示意图
连续气举采油技术
人工举升理论
第19讲 气举采油
吴晓东
1
气举采油技术概述
2
连续气举采油技术
3
间歇气举采油技术
4 6
气举采油配套工艺技术
气举采油技术概述
气举采油原理
气举采油是依靠从
地面注入井内的高压气
注气
出油
体与油层产出流体在井 筒中的混合，利用气体 的膨胀使井筒中的混合 液密度降低，将流入到
气举阀 气举阀
井内的原油举升到地面
气作为工作介质开展气举采油试验。
气举采油技术经过100多年的不断发展，目前已在各大油田得到广泛 应用，其中在美国、俄罗斯等国家的应用最为广泛。 在美国，气举采油法仅次于有杆泵法占第二位，气举井数约占机采 井井数的11.2%，产量占机采井产量的2/5 左右，气举井最高产液量达 8000t/d，气举管柱的最大下深达3660m。 在俄罗斯，气举井占机采井井数的5.5％，产油量占总产量的14％
c.举升状况
1—出油管线；2—球接收器；3—球泵头；4—垂直阀；5—水平阀；6—时间控制阀； 7—注气管线；8—井口；9—举升管；10—注气管；11—套管；12—气举球； 13—收敛座及其密封短节；14—泄气孔；15—集聚腔反向弯管；16—投捞式固定阀。
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气举采油技术概述
2
连续气举采油技术
3
间歇气举采油技术
本井气柱塞气举 ●适用于低产井。 ●适用于高含气井 采油和气井排水 ●采油指数高， ●管柱内有柱塞 井底压力低或二 者都低的井。 作为液段和气段的 ●滑脱损失严重 分界面滑脱损失小 ●瞬时需气量大 ●举升效率较高 ●瞬时需气量大 ●管柱类似连续 气举，简单 ●油井检修比较方 ●举升效率低 便 ●柱塞的运动便于 清蜡 外加气源柱塞气举 ●要有高压气源 ●适用于低产井，特 别是进行了连续气举 之后的井 ●对于结蜡严重的井 适应能力强。 ●瞬时气量大，大规 模实施时对地面工程 建设要求较高 油井检修不用动管柱， 时间短，工时少，经 济性好。 ●显著降低滑脱
以各注气点为起点，根据油层生产气液比向 下计算各产量的压力曲线Ai及流压Pwfi； 绘制产量与流压图（油管工作曲线），它与 IPR曲线的交点即为协调点，对应产量和流 压即为所求值，进而可计算注气点深度。
A2 A3
Pwf3 Pwf2Pwf1
连续气举采油技术
连续气举优化设计 设计中的相关计算
压力计算
连续气举采油技术
连续气举优化设计 设计中的相关计算
阀深度计算
顶阀深度计算Hgv
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 p 顶阀的下入深度 H gv max 20 l g 井中液面较深，中途末溢出井口时，可由下式计算顶阀的下入深度
H gv
2 pmax d ti H sl 20 2 l g d cin
缺点
一次性投资高，但维护费用少； 适用于一个油田或区块集中生产，不适宜分散开采； 安全性较其他采油方式差。
气举采油技术概述
气举采油采用的管柱结构
出油 出油
进气
进气
进气
连续气举
间歇气举
开式气举
半闭式气举
闭式气举
气举采油技术概述
858m 1490m 1950m 2310m 2550m 2630m 第一级工作筒 2-3/8加厚油管 第二级工作筒 第三级工作筒
连续气举优化设计 指定注气量设计
实质
油压ptf 套压pso
已知注气量、注气压力、井口油管压力及 IPR曲线，求注气点深度及产量等 假设一组产量，计算对应总气液比 由地面注气压力计算环空气柱压力曲线B， 减0.5MPa做平行线C；
L
D1 D3 D2
B
C
注气点1
注气点2 A1 注气点3
D-L
步 骤
以定井口压力为起点，向下计算油管压力分 布曲线Di。与C曲线交点为各个注气点；
由上图可知，一般气举启动 压力比工作压力大很多，对压 缩机不利。为了降低启动压力 使其和工作压力接近，往往在 油管不同深度装上气举阀，达 到卸载的作用。如右图所示
高压气
卸载 凡尔1
卸载 凡尔1
工作 凡尔2
工作 凡尔2
地层产 气、产液
连续气举采油技术
气举阀分类 气举阀是一个连通油管和油套环形空间的气举阀，要求它 在两端压力平衡时打开，在油套环形空间的压力高于油管内 压力一定程度时关闭
其它阀深度计算Hgvi
H gvi H gv (i 1) pi 1 10 l g
pi 1 pmax pt (i 1)
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气举采油技术概述
2
连续气举采油技术
3
间歇气举采油技术
4 6
气举采油配套工艺技术
间歇气举采油技术
间歇气举原理与特点 间歇气举主要分为常规间歇、柱塞间歇、球塞间歇等几
气举井生产特征曲线
54 53 52 51 50 49 48 47 46 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
注气量（m3/d)
气举采油配套工艺技术
的位置以及确定油管漏失，凡尔损坏或多点注气的现象；
流温梯度测量可确定出工作凡尔的位置或油管的漏失位置。
油管压力 套管压力
注气点
平衡点
油管内压力以 注气点为界，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 度明显低于注气点 以下梯度。
井筒中的压力分布
气举采油配套工艺技术
工况诊断技术
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 H(m)
1
2
3
4
5
6
7
MPa
500 1000 1500 2000 2500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
MPa
0.1Mpa/100m
注气量偏大
0.95Mpa/100m
油管漏失
3000 H(m)
气举采油配套工艺技术
系统试井技术 对气举井进行连续气量调节，记录气举井注气量 和产液量，得出气举井的动态曲线，从而确定油井的 最佳注气量，来达到调整油井工况，提高气举系统效 率的目的。
连续气举的举升原理与自喷井相似，
它通过油套环空将高压气连续注入到井筒， 并通过油管上的气举阀进入油管，用以降 低液柱作用在井底的压力，当油管流动压 力低于井底流压时，液体就被举升到井口。
连续气举适用于供液能力强、地层渗透率
较好的油井。
连续气举采油技术
连续气举启动过程
气举启动时压缩机压力变化曲线 无气举阀时的气举启动过程
球塞气举
损失
● Y型双管柱 ●能明显提高举 升效率。 ●大幅度提高柱 塞的运行频率。 ●斜井，定向井 适用较强
间歇气举采油技术
常规间歇气举工作原理 间歇气举是将高压气周期性 地注入井中，将地层流入井底 的流体周期性地举升到地面的 气举方式。 间歇气举时，发生在井筒和 地面管线的流动是不稳定的、 间歇的气液段塞流动。这种流 动比连续气举中的气液多相流 动更为复杂，地面一般要配套 使用间歇气举控制器 。
类，其主要原理为：地面间歇注气，实现油井间歇生产。
间歇气举既可用于低产井，也可用于采油指数高、井底 压力低，或者采油指数与井底压力都低的井。
特点：
1、降低液体滑脱损失，减少注气量；
2、适应低产井、高含水井气举（产量<20m3/d) 。
间歇气举采油技术
各种间歇气举采油方式的适应性
常规间歇气举
柱塞气举
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气举采油配套工艺技术
气举采油配套工艺技术
气举阀投捞技术
a)
b)
c)
d)
气举阀投捞作业工具
气举阀投放过程示意图
气举采油配套工艺技术
工况诊断技术
工况诊断主要有实验法和计算法两种。
实测流压（流温）梯度
实验法
油、套压连续记录
优点：判断准确 缺点：费时、费力，耗资大
气举采油配套工艺技术
工况诊断技术 流压（流温）梯度分析法 通过分析实测流压流温梯度资料，可以判断各级工作阀
第一级工作筒 2-3/8加厚油管 第二级工作筒 第三级工作筒 第四级工作筒 第五级工作筒 第六级工作筒 Y221-115封隔器
喇叭口
间歇气举采油技术
柱塞气举采油原理
柱塞气举是通过在油
管柱内上下循环运动的 柱塞把地层产液举出地 面的人工举升方法。它 是通过柱塞在举升气体 和被举升液柱之间形成 一种固体密封界面，使 气体的窜流滑脱和液体 回落大大减少，从而有 效提高举升效率 一个完整的柱塞举升 周期由柱塞上行、液段 产出、气体放喷及液段 再生四个阶段组成。
第四级工作筒
第五级工作筒 第六级工作筒 （内含排液阀） Y221-115封隔器
喇叭口
常用的半闭式气举管柱示意图
气举采油技术概述
气举采油的工作方式
气举采油

连续气举
间歇气举

常规间歇气举 柱塞气举 球塞气举
气举采油技术概述
国内外气举发展史
国外气举发展史
气举采油技术始于1864年，美国宾夕弗尼亚州油田首次应用压缩空
气，都取得了明显的增产效果；
近年来，随着气举工艺的发展，气举技术在国内油气井投产、油 水井措施、增产作业等领域得到越来越广泛的应用，部分技术和产
品已经参与了国际竞争并获得成功应用。
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气举采油技术概述
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连续气举采油技术
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间歇气举采油技术
4 6
气举采油配套工艺技术
连续气举采油技术
连续气举采油原理
流压（流温）梯度分析法
MPa
500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
MPa
500 1000 1500 2000 2500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
MPa
七级阀注气（正常）
H(m)
多点注气
3000 H(m)
管脚注气（封隔器坐封不严）
梯度判断工况示意图
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连续气举采油技术
连续气举优化设计 指定产量设计
实质
已知产量、注气压力、井口油管压力及IPR 曲线，求注气点深度及注气量等 由指定产量根据IPR曲线计算相应井底流压； 以井底为起点，按多相管流向上计算注气点以 下的油管压力分布曲线A;
L
油压ptf
套压pso
C Di B
步 骤
由注气压力计算环空气柱压力曲线B，与A的交 点即为平衡点；
的一种采油方式。
封隔器
气举阀气举采油技术概述来自增压气举地面工艺流程图
气举采油技术概述
气举采油优缺点
举升度高，举升高度可达3600m以上； 产液量适应范围广，可适应不同产液量的油井；
适用于斜井、定向井；
优点
适应于液体中有腐蚀介质和出砂井； 特别适应于高气油比井； 操作管理简单，改变工作制度灵活。 必须有充足的气源；
环空气柱静压力：按近似直线分布计算
gsc gTsc x p g ( x) p co 1 p sc Tav Z av
油管内压力：应用多相管流模型计算
气举井生产时的压力平衡式：
pwf pwh GDuf H gi GDdf (Ho L)
间歇气举采油技术
球塞式气举采油原理
1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1
1
2
a.完井状态
b.举升循环开始