第二章 自喷与气举采油

可预计下一级“备用”工作阀，以适应因地层压力下降后，增加举升深度的需要。

（4）底阀：用作“备用”工作阀，或用大孔径单流阀以加速闭式或半闭式气举装置的卸载排液，保护或减缓环空液体对卸载阀的刺漏损害。

2）卸载过程

如图2-21所示，气举装置的卸载过程如下：

（1）顶阀露出前，所有气举阀全打开，套管环空液体与油管连通。此时，产层没有压降发生（图a)；

（2）顶阀露出，所有阀仍全打开，注入气通过顶阀卸载（图b）；

（3）第二级阀露出，所有阀仍全打开，注入气通过顶阀和第二级阀继续卸载（图c）； （4）顶阀关闭，其余阀全打开。在第三级阀露出前，注入气通过第二级阀进入油管并卸载（图d)；

（5）第三级阀露出，顶阀仍关闭，第四只阀仍打开，注入气通过第二、三级阀进入油管（图e)；

（6）顶阀和第二级阀关闭；第三、四级阀仍打开，注入气通过第三级阀进入油管，卸载继续进行（图f）。第四级阀（底阀）仍在液面以下，若在此注气压力和注气量条件下，排液能力已达到装置设计的生产能力，表明卸载成功，底阀不会露出液面。

图2-21 连续气举的卸载过程

4. 确定注气点深度

根据油井资料，可分析气举系统的可行性和确定注气点深度，如图2-22所示。只有当总气液比的流压梯度曲线和注气压力梯度曲线相交时，才是可行的，二曲线交点称为油套压平衡点。再根据工作压差?p确定注气点深度，工作压差即为注气点处套管内与油管压力之差。

图2-22 注气点深度

1612流压，MPaSIPR 840.00.80.21.0注气量，104m3/d 0.40.62.04.00050100150产液量，m3/d200

图2-23气举井节点分析

图2-24 气举动态曲线

气举系统的可行性取决于工作压差是大于还是小于所要求的流动压差。流动压差必须大于过阀压差。如果工作压差大于所要求的流动压差，则可行，否则不可行。如果气举系统在给定条件下是可行的，那么开始进行下一步工作；如果不可行，则要确定其可行条件。要解决这一问题，一是提高注气压力，以便在注气点深度获得要求的流动压差；二是通过改变注气量来改变油压，不同注气量下的油压变化如图2-22中曲线D所示。

确定注气点深度可采用图解法（图2-22）说明其步骤： （1）作压力—深度图，纵坐标为深度，横坐标为压力；

（2）根据平均地层压力pr和设计产液量QL按该井的流入动态曲线确定其井底流压pwf； （3）从井底流压pwf处向上延伸作注气量为0的管流压力梯度曲线A；

（4）在井口（井深为0）处标出地面注气工作压力pko，并向下延伸作注气压力梯度（工作套压）曲线B；

（5）标出工作套压B与油管流压梯度曲线A相交的平衡点位置； （6）根据给定的工作压差Δp确定注气点深度。

5. 连续气举系统分析

连续气举系统分析（节点分析）主要用于分析该系统中的注气量、油管尺寸、出油管线尺寸和井口压力（或分离器压力）等参数对单井系统动态的影响，优化单井或井组参数。

1）节点分析方法

连续气举井较自喷井多一注气通道，下面以注气点为解节点为例，说明其系统分析基本步骤：

（1）设定一系列不同的产液量QL，对每一QL从地层沿井筒向上计算节点流压p1，并作节点流入曲线SIPR，如图2-23中所示。

（2）改变注气量Qingi（i＝1，2，3，……），对每一QL从分离器（或井口）逆流体流动方向计算节点压力p2，在同一图上做节点流出曲线。

（3）求节点流入（SIPR）曲线与不同注气量下的节点流出曲线的交点，由此获得注气量与产液量的关系曲线，即气举动态曲线，如图2-24所示。 （4）改变某一工艺参数（如注气点深度、油管尺寸、出油管线尺寸、分离器压力和油压等）进行敏感性分析，为选择经济可行的系统工艺参数提供技术依据。

2）气举动态曲线

p1?f1?QL??pr??p地层??p注气点以下管流

p2?f2?QL，Qingi??p分离器??p地面管线??p油嘴??p注气点以上管流连续气举井生产时的注气量与产液量关系曲线称为气举动态曲线，也称气举特性曲线，如图2-24所示。实际应用时，在给定井口油压和注气点深度情况下，应用节点分析方法可求得不同产液量对应的注气量。若改变产液量就可求得在给定井口油压下一系列的注气量值，将此产液量与注气量值对应点绘成曲线，即得气举井的“理论动态曲线”。根据生产资料改变注气量，可测试出对应产液量，从而获得气举井生产动态曲线。

气举生产动态曲线表示单井生产的注气量与产液量的关系。井组的注气量与井组的产液量的关系，是气举井组的气举生产动态。单井或井组的气举动态曲线是优化生产，优化配气的依据，也是气举井生产分析、气举井优化设计的基础。

图2-24气举动态曲线有以下两个特殊点，即最大产液量点和经济注气量点。 1）最大产液量

最大产液量对应于极限气液比的注气量，此时举升管流压梯度最小。如果气液比大于这一值，则流压梯度反而增大，井底流压增大，油井生产压差变小，油井产量降低。因为随着气液比从小变大，流体密度会降低，但摩阻压降增大，继续增加气液比，会使摩阻压降急剧增大。因此，极限气液比为摩阻压降的增加将抵消静水压力减小的那个气液比值。可见，油井用过大的注气量来提高产液量并不是最经济的方法。 2）经济注气量

Milchell等人结合注气增量成本与产液增量利润的对应关系，在给定条件下（如油压不变）连续气举生产过程中，提出了经济总气液比的概念。由单位注气增量举升原油所获得利润，恰好等于该单位增注的气体成本，此时的总气液比就是经济气液比。如果注气量处于最经济值，则用于提高总气液比单位增量的成本，也就等于增产油量所获得的利润。

应用经济气液比这一概念，结合气举动态曲线，可以获得气举井经济注气量和对应的最佳产液量。

3）确定注气压力

注气压力的大小对气举井的生产和效率具有重要影响，若注气压力选择过高，会造成压缩机及其它设备不必要的浪费；而压力过低，可能造成气举效率降低及油井的潜能得不到充分发挥。

确定注气压力的基本原则如下：

（1）必须将气体注到接近地层顶部的深度位置；

（2）有足够的压力超过所要求井底流压，以便造成足够的压差使气举阀能通过所要求的注气量。对于高压、高采油指数井，注气压力应明显增大。

一般情况下，井口所需的注气压力取决于压缩机的供气压力。应根据地面注气管网和相关设备综合考虑，以提供经济、有效的气举生产条件。

6. 连续气举布阀设计

连续气举布阀设计的主要内容是：确定注气点以上所需气举阀数量及下入深度，气举阀

的尺寸及调试参数等。

连续气举设计方法很多，下面分别介绍常用的变地面注气压力法和定地面注气压力法。

1）变地面注气压力方法

变地面注气压力设计法也称降低注气压力设计法，或称套压递减法。其要点是逐级降低打开井下各级气举阀的套管注气压力，以保证通过下一阀注气以后，关闭上部各卸载阀。此方法适用于注气压力操作气举阀。主要优点是可以选择性的打开井下某级气举阀，并使其以上的各级气举阀处于关闭状态，但其缺点是当注气压力不足时，难以获得高产。

对于变化的地面注入压力设计法，各阀间的压降值可以是一恒定值，也可以是一变

图2-25 变地面注入压力设计法