浅述气举采油原理

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  [摘 要]为了有效应用气举采油法,需要充分了解该方法的基本原理,实施过程和相关注意事项,以满足对其应用的基本要求。本文对气举采油法的基本原理做了介绍,以指导工程应用。
  [关键词]气举采油法,元件,说明,分析
  中图分类号:TE355.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)42-0104-01
  一、气举采油基本原理
  当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时,人为地把高压气体(天然气、N2、CO2)注入井内,依靠气体降低举升管中的流压梯度(气液混合物密度),并利用其能量举升液体的人工举升方法[1]。
  气举采油是基于“U”型管原理,通过地面向油套环空(反举)或油管(正举)注入高压气体,使之与地层流体混合,降低液柱密度和对井底的回压(井底流压),从而提高油井产量。
  气举分为连续气举和间歇气举。连续气举是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。间歇气举是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。
  气举采油产的井口和井下设备比较简单,管理比较方便,液量变化范围大,对于深井、油气比较高,出砂严重的井、斜井等较泵举方式更具优势。但气举采油方式要求有充足的高压气源,气举井的井底回压较高,而且注入气的温度较低,会引起井筒结蜡。
  二、气举启动
  气举采油的工作情况可以用环形进气的单层管方式加以说明。
  油井停产时,油管与套管的液面处于同一高度,当开始注气时,环形空间内的液面被挤压向下,环空中的液体进入油管,油管内液面上升。在此过程中,注气压力不断升高,当环形空间内的液面下降到油管鞋时,注气压力达到最大,称为启动压力。当压缩气体从油管鞋进入油管时,使油管内的油气混合,密度降低,液面不断上升,直至喷出地面。环形空间继续进气,混合气液的密度越来越低,油管鞋处的压力急剧下降,此时井底压力和注气压力也急剧下降。当井底压力低于地层压力时,地层流体进入井底。由于底层出油使油管内的混气液密度又有增加,所以注气压力又有上升,经过一段时间后趋于稳定,此时井口的注气压力称为工作压力。
  三、气举阀
  由于气举启动压力较高,压缩机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。
  如果在油管不同深度上安装上阀孔,当注入高压气体时,气体从阀孔进入油管,从而降低阀孔上部油管内的混合油气密度,并排出上部液体;当油管内的压力下降到某一临界值时,阀孔关闭,高压气体又推动环空内的液面下行,达到第二个阀孔。依次类推,直至排出井筒内的积液使油井正常连续生产。这个阀孔就是气举阀,其作用就是降低启动压力和排出油套环空内的液体。
  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。按气举阀在井下所起的作用分卸载阀、工作阀和底阀。按气举阀自身的加载方式分充气波纹管阀和弹簧气举阀。按气举阀安装作业方式分固定式气举阀和投捞式气举阀。
  以充气波纹管气举阀为例,对气举阀的工作原理进行分析。
  四、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:
  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。
  五、结论
  根据上述对于气举采油原理的论述可知:海上采油,探井,斜井,含砂,气较多和含有腐蚀性成分因而不宜采用其它机械采油方式的油井,都可采用气举采油。
  参考文献
  [1] 田华.气举采油技术优化方案研究[J].化工管理,2013.9:124.
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