气举工艺、理论、应用综合

气举工艺技术气举采油技术培训一、气举工艺介绍二、常用的气举井井下工具三、连续气举井工艺设计四、气举系统管理五、气举井工况诊断方法六、低压井气举工艺七、中原油田气举工艺的发展气举采油技术培训气举采油技术培训1.气举工艺原理2.气举工艺适用范围3.常用气举方式4.气举管柱类型第一部分气举工艺一.气举工艺原理降低液柱梯度注入气体膨胀压缩气驱替液柱当地层能量降低到不能使油井自喷，就需要进行机械采油。其中，人为把高压气体（天然气或空气）注入井底，延续自喷，使原油喷出地面的采油方法称气举采油法。气举系统组成天然气压缩系统注气系统举升系统油气处理系统气举采油发展史弹簧差压阀钢丝机械阀比重差压阀光管柱波纹管操作阀投捞式气举阀和偏心工作筒推进了可投捞气举设备的发展，也推进了柱塞气举的发展，大大提高了间歇气举的效果。二.适用范围气举工艺适用范围自喷油井启动与增产注水井措施排液气举采油水淹气井排液采气油井压裂酸化排液排液求产排液找水有杆泵水力泵电潜泵气举很好好中等差砂蜡高气液比深井腐蚀性适应性强各机械采油方式适应性举升度高，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；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。气举采油的优越性采用中心集中供气的气举系统不宜在大井距井网中使用。套管损坏了的高产井不宜采用。双层分采井，如下层与上层相距较长且井底压力低，用气举开采下层较困难。高腐蚀性的气源会影响气举正常工作。另外：必须有充足的气源；一次性投资高，但维护费用少；适用于一个油田或一个区块集中生产，不适宜分散开采；安全性较其他采油方式差。NOTGOOD！三.气举采油方式将高压气通过井下气举阀连续注入产液中连续气举原理一般用于产能较高油井中，既可利用油管生产也可利用套管生产，举升效率较高，应尽量采用。连续气举适用条件主要应用于供液能力差、产量低或产液指数高、井底压力低的井。适用条件按照设计的注气周期和注气时间将高压气通过井下的气举阀定期注入产液中间歇气举周期—时间控制器原理间歇气举各类气举采油方式适用条件项目连续气举间歇气举腔室气举柱塞气举适用条件用于产液指数高井底压力高的中高产量井用于中低产量井，按产量分2油管产量低于15-20t/d，21/2油管低于20-30t/d，3油管低于30-40t/d的油井使用间歇气举用于井底压力低产液指数较高的油井除用于低产井外还可用于严重乳化的气举井，并可用于自喷井及气井清除油管的结蜡、垢与积水间歇气举主要分为常规间歇、柱塞间歇、球塞间歇等几类，其主要原理为：地面间歇注气，实现油井间歇生产。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)。间歇气举各种间歇气举采油方式的适应性常规间歇气举柱塞气举球塞气举腔室气举本井气柱塞气举外加气源柱塞气举●适用于低产井。●采油指数高，井底压力低或二者都低的井。●滑脱损失严重●瞬时需气量大●管柱类似连续气举，简单●举升效率低●适用于高含气井采油和气井排水●管柱内有柱塞作为液段和气段的分界面滑脱损失小●举升效率较高●瞬时需气量大●油井检修比较方便●柱塞的运动便于清蜡●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●闭式间歇气举●适用于特低产井●管柱带有积液箱，大小决定于套管内径●滑脱损失严重，举升效率低四.气举管柱类型1、开式气举管柱2、半闭式气举管柱3、闭式气举管柱是否采用井下封隔器与单流阀气嘴开式气举管柱无封隔器和单流阀适用范围1、液面较高或套管生产井；2、砂堵严重及因井身质量问题而不能使用封隔器的井。缺点1、注入气可能从油管底部进入；2、注气压力变化将引起环空液面上升或下降，使注气点以下的气举阀受液体冲蚀；3、每次排液后，必须停井一段时间，以恢复到稳定状态。气嘴半闭式气举管柱有封隔器无单流阀适用范围1、间歇气举井；2、连续气举井。应用特点1、排液后，环空液面不会因套压的变化而波动，减小液体冲蚀气举阀。也避免每次关井后的重新卸载。2、避免流压低井的注入气从油管注入；3、封隔器可避免套压作用于地层。气嘴闭式气举管柱有封隔器和单流阀适用范围1、低井底流压2、高产液指数和低井底流压3、低产液指数避免气体压力将井内液体压回地层气举采油技术培训一.气举阀结构及工作原理二.气举阀检测与调试三.投捞气举工具四.柱塞气举设备五.气举封隔器第二部分气举井下工具一、气举阀结构及工作原理气举阀的类型按控制力分类充气波纹管式橡胶皮襄充气式导向活塞式非充气式弹簧负载式比重差压式用于连续气举井和间歇气举井仅用于间歇气举井仅用于连续气举井油井生产状态连续型气举阀间歇型气举阀12•作用①注气通道；②举升管柱上注气孔的开关；③降低启动压力；④气举阀可灵活的改变注气点深度，以适应井的供液能力；⑤间歇气举中，气举阀可控制周期注气量；⑥利用气举阀改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁油层解除污染；⑦气举阀的单流阀可以防止产液从举升管倒流。气举阀作用气举的启动压力与工作压力停产时环空液面下降到管鞋气体进入油管高压气体高压气体混气液启动压力气举启动时，环空液面下降到管鞋时压缩机压力，也是注入气进入油管时压缩机压力。•气举启动时压缩机压力变化peptpo•确定气举启动压力①一般情况假设环空内液体全部被举升到油管内，没有进入地层。hΔhepghh222citotiddhdh22cietidpghd2222citotitiddhhdd②气举启动过程液体溢出井口epgLeghpgLL：油管深度，mepgh③环空液体全被压入地层hLh气举系统的启动压力范围peptpo•问题启动压力较高，压缩的额定输出压力较高。气举系统正常生产时的工作压力比启动压力小得多，造成压缩机功率的浪费，增加投入成本安装气举阀后气举启动过程对比两种启动过程①所需启动压力更低；②卸载过程更稳定；③安装气举阀（下封隔器）所需卸载时间更长；④安装气举阀一般要求控制较低的注气速度，以免刺坏气举阀。tppepo不安装气举阀安装气举阀pe*t1t2气举阀卸载过程•气举阀分类①按压力控制方式分节流阀、气压阀或称套压操作阀、液压阀或称油压操作阀和复合控制阀。②按气举阀在井下所起的作用分卸载阀、工作阀和底阀。③按气举阀自身的加载方式分充气波纹管阀和弹簧气举阀。④按气举阀安装作业方式分固定式气举阀和投捞式气举阀。•充气波纹管气举阀结构AbpdAppcpcpt封包充气室在波纹管内预先充入氮气，构成加载单元——由可伸缩的封包和充气室组成，起到类似于弹簧加载的作用。套压控制阀反举AbpdAp生产通道气正举AbpdAp气生产通道打开阀的力Fo=pc(Ab-Ap)+ptAp充气室保持阀关闭的力Fc=pdAb当Fo≥Fc时，阀打开；开启瞬间Fo=Fc，则pdAb=pvo(Ab-Ap)+ptAp套压欲打开阀的压力为pvo=(pdAb-ptAp)/(Ab-Ap)•套压控制阀工作原理AbpdAppcpcpt封包充气室TEF=Ap/（Ab－Ap）TEF为油管效应（tubingeffect）系数，表征阀对油压的敏感性。令R=Ap/Ab，则TEF=R/(1-R)因此套压欲打开阀的压力可以表示为：pvo=pd/(1-R)-ptTEFAbpdAppcpcpt封包充气室设注气压力pc下促使气举阀关闭的压力pvc:则pvc=pd阀关闭压力仅与封包压力有关，与油压pt无关。AbpdAppcpcpt封包充气室pdAb=pvc(Ab-Ap)+pvcAp=pvcAb阀距阀开启压力与关闭压力之差，为表征封包式气举阀工作特性的主要参数：Δpv＝pvo-pvc=(pd-pt)TEF阀距随油管压力的增大而减小。当pt=pd时为最小，且为零；当pt=0时，阀距最大，且为pdTEF；阀距还与油管效应有关，由于油管效应系数随阀孔径增大而增大，大孔径阀可提高阀距。•气举阀压力概念气举阀打开压力pvo对于套压控制阀，指在实际工作条件下，打开阀所需的注气压力；对于油压控制阀，指在实际工作条件下，打开阀所需的油压。试验架打开压力确定了气举阀的打开压力和关闭压力，就须在室内调试装置上把气举阀调节在某一打开压力，此压力相当于井下该气举阀所需的打开压力。气举阀关闭压力pvc使气举阀关闭的就地（气举阀深度处）油压或套压。转移压力允许从较低的气举阀注气的压力，以实现从上一级阀转移到当前阀。过阀压差气体经过阀孔节流会产生压力损失，阀上、下游压差称为过阀压差（一般取0.35MPa，即50psi）。国产ZB系列气举阀ZBT-1型气举阀ZBG-1型气举阀气举阀的结构五个基本部分：充气室、波纹管、阀球、阀座、单流阀顶部带有一个单流阀，外部有密封盘根和丝堵进行密封，充气腔室中充满氮气。各部分作用气举阀的心脏，提供阀杆运动和阀关闭力的主要部件，既要保持一定的位移，又要保持能够承受井下高压的影响。防止压井液中固体物质进入气举阀，可进行正循环洗井。ZBG-1型气举阀技术参数1、总长：425mm2、直径：25mm3、重量：1.1kg4、最高工作温度：120℃5、最大下井深度：m6、波纹管的有效面积：200mm27、波纹管内的最高充气压力：15MPa8、波纹管的最大位移：2mm9、波纹管的最高承压值（内外压差）：35.0MPa孔径(mm)R=Ap/Ab1-R=1-Ap/AbTFE=R/(1-R)=(Ap/Ab)/(1-Ab/Ab)3.20.04020.95980.04194.70.08670.91330.09496.30.16080.83920.19167.10.19790.80210.246710、阀座孔径：ф3.2mm(1/8＂)ф4.7mm(3/16＂)ф6.3mm(1/4＂)ф7.1mm(9/32＂)11、使用21/2“时套管直径：≥51/2”12、阀座孔的技术参数性能指标波纹管内充压10MPa，外加压力45MPa，即内外压差为35MPa，稳压45分钟，波纹管不渗、不漏、不变形。波纹管强度性能高压腔室内充氮气，连续敲击气门芯100次，保证密封不漏气。气门芯密封性能不产生连续气泡单流阀密封性能瞬时漏失量不超过每分钟100泡。阀球阀座密封性能注入气PCPbtPt两个打开的力：油管压力Pt和注气压力Pc一个关闭的力：波纹管充气压力Pbt工作原理工作原理力平衡公式：PbtAb=Po(Ab-Ap)+PfAp气举阀井下关闭压力和打开压力公式：Pbt=Po(1-Ap/Ab)+Pf(Ap/Ab)Po=Pbt/(1-Ap/Ab)+Pf(Ap/Ab)/(1-Ap/Ab)式中：Pbt—波纹管井下充气压力，MPaPo—气举阀井下打开压力，MPaPf—阀处最小流压，MPaAb—波纹管有效截面积，mm2Ap—阀孔面积，mm2二、气举阀检测与调试a.气举阀质量检验b.气举阀充气、恒温、老化试验c.气举阀调试检查打开压力试验d.气举阀投入工作筒后的密封性试验e.气举阀的维护和修理主要功能CNY-40气举工具检测实验室气举阀充氮气→水浴恒温15min→检查打开压力（符合设计值）→老化试验→二次水浴恒温→最终检查打开压力→装配阀与工作筒→工作筒试压→故障阀的修理工艺流程图气举阀调试1、卸掉尾盖丝堵的垫圈。2、将阀冷却到600F。3、将阀放在试验器里并向气举阀充气达到要求的打开压力。4、上好钢垫和尾盖。5、从气举阀测试器中加压，观察试验器压力表，使打开压力比预定压力高50磅/英寸2。6、连续重复两次，证明三次的打开压力都相同，即可认为合格。步骤气举阀调试台三、气举投捞工艺投捞工作筒在内部能够安装气举阀的偏心工作筒，组成部件包括导向套斜面、筒体、扶正块、锁肩、盘根密封段、阀口袋。投捞阀其作用与固定式气举阀相同，主要区别在于投捞式气举阀有投捞头、密封盘根。投捞头的作用是打捞、投放