自喷与气举采油技术幻灯片.ppt

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1、自喷与气举采油技术自喷与气举采油技术第1页，共21页，编辑于2022年，星期二1 1、采油方法、采油方法 采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。概述概述 2 2、采油方法分类、采油方法分类人工举升采油人工举升采油自喷采油自喷采油采采油油方方法法分分类类人工给井筒流体人工给井筒流体人工给井筒流体人工给井筒流体增加增加增加增加能量能量能量能量将井底原油举升至将井底原油举升至将井底原油举升至将井底原油举升至地面的采油方式。地面的采油方式。地面的采油方式。地面的采油方式。利用油层利用油层利用油层利用油层自身能量自身能量自

2、身能量自身能量将原将原将原将原油举升到地面的采油油举升到地面的采油油举升到地面的采油油举升到地面的采油方式。方式。方式。方式。石油天然气工程学院石油天然气工程学院第2页，共21页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 自喷采油自喷采油 1 1、自喷采油的定义、自喷采油的定义利用油层本身的能量将油举升到地面的方式。利用油层本身的能量将油举升到地面的方式。2 2、自喷采油的特点、自喷采油的特点井筒和地面设备简单。井筒和地面设备简单。油井自喷的条件、产量油井自喷的条件、产量取决于地层中的石油所具有的能量是否大于自喷井中流动过程取决于地层中的石油所具有的能量是否大于自喷井中流动过程的能量损失之和。的能

3、量损失之和。地层能量地层能量 能量损失之和能量损失之和自喷自喷地层能量与能量损失之和的差值越大，产量越大地层能量与能量损失之和的差值越大，产量越大 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第3页，共21页，编辑于2022年，星期二一、油井流入动态：一、油井流入动态：（1 1）从油层到井底的）从油层到井底的地下渗流地下渗流；（2 2）从井底到井口的）从井底到井口的垂直管流垂直管流；（3 3）经油嘴流出井口的）经油嘴流出井口的嘴流嘴流；（4 4）通过井口地面出油管线流至）通过井口地面出油管线流至集油站分离器的集油站分离器的水平管流水平管流。第一节第一节 自喷采油自喷采油 1 1、自喷井生成过程中，原油

4、流至地面分离器一般要经过四个流、自喷井生成过程中，原油流至地面分离器一般要经过四个流动过程：动过程：石油天然气工程学院石油天然气工程学院第4页，共21页，编辑于2022年，星期二2 2、油井流入动态、油井流入动态 油井产量与井底流动压力的关系。油井产量与井底流动压力的关系。它反映了油藏向油井的供油能力，反映它反映了油藏向油井的供油能力，反映了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是了油藏压力、油层物性、流体物性、完井质量等对油层渗流规律的影响，是采油工程与油藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究，可以为油藏工程提采油工程与油藏工程的衔接点。通过油井流入动态研究，可以为油藏

5、工程提供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据。供检验资料；为采油工程的下一步工作提供依据。第一节第一节 自喷采油自喷采油 3 3、油井流入动态曲线、油井流入动态曲线（IPRIPR曲线）曲线）表示产量与井底流压关系的曲线，表示产量与井底流压关系的曲线，简称简称IPRIPR曲线。曲线。石油天然气工程学院石油天然气工程学院第5页，共21页，编辑于2022年，星期二4 4、采油、采油(液液)指数（指数（J)J)J J的确定的确定 改变油井工作制度，当改变油井工作制度，当油井稳定生产后，测定一系列油井稳定生产后，测定一系列流压与产量值绘成一条直线，流压与产量值绘成一条直线，该直线斜率的该直线斜率的负

6、倒数负倒数即为采油即为采油指数指数J J。单位生产压差下的油井产油单位生产压差下的油井产油(液液)量，量，反映油层性质、厚度、流体物性、反映油层性质、厚度、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量有关的综合指标。完井条件及泄油面积等与产量有关的综合指标。第一节第一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第6页，共21页，编辑于2022年，星期二1 1、流动型态（流动结构、流型）：、流动型态（流动结构、流型）：流动过程中油、气的分布状态。流动过程中油、气的分布状态。纯液流纯液流 当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在原油当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在原油中，产液呈单相液流。

7、中，产液呈单相液流。影响流型的因素：影响流型的因素：气液体积比、流速、气液界面性质等。气液体积比、流速、气液界面性质等。第一节第一节 自喷采油自喷采油 二、二、多相垂直管流多相垂直管流石油天然气工程学院石油天然气工程学院第7页，共21页，编辑于2022年，星期二滑脱现象：滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。流体流速大于大密度流体流速的现象。特点：特点：气体是分散相，液体是连续相；气体是分散相，液体是连续相；气体主要影响混合物密度，不影响摩擦阻力；气体主要影响混合物密度，不影响摩擦

8、阻力；滑脱现象比较严重。滑脱现象比较严重。井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。泡流泡流第一节第一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第8页，共21页，编辑于2022年，星期二 当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。特点：特点：气

9、体呈分散相，液体呈连续相；气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交替出现；一段气一段液交替出现；气体膨胀能得到较好的利用；气体膨胀能得到较好的利用；滑脱损失变小滑脱损失变小,摩擦损失变大。摩擦损失变大。段塞流段塞流第一节第一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第9页，共21页，编辑于2022年，星期二 油管中心是连续的气流而管壁为油环油管中心是连续的气流而管壁为油环的流动结构。的流动结构。特点：特点：气液两相都是连续相；气液两相都是连续相；摩擦损失变大；摩擦损失变大；滑脱损失变小；滑脱损失变小；气体举油作用主要是靠摩擦携带。气体举油作用主要是靠摩擦携带。环流环流第一节第

10、一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第10页，共21页，编辑于2022年，星期二 气体的体积流量增加到足够大时，油管中内气体的体积流量增加到足够大时，油管中内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。中。特点：特点：气体是连续相，液体是分散相；气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。气相是整个流动的控制因素。雾

11、流雾流第一节第一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第11页，共21页，编辑于2022年，星期二 油井生产中油井生产中可能出现的可能出现的流型自下而流型自下而上依次为：上依次为：纯油纯油(液液)流、泡流、段塞流、流、泡流、段塞流、环流和雾流。环流和雾流。实际上，在同一口井内，一般不会实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化。出现完整的流型变化。油气沿井筒喷出时的流型变化示意图油气沿井筒喷出时的流型变化示意图纯油流；纯油流；泡流；泡流；段塞流；段塞流；环流；环流；雾流雾流小结：小结：第一节第一节 自喷采油自喷采油 石油天然气工程学院石油天然气工程学院第12页，共21

12、页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 气举采油原理气举采油原理必须有足够的气源；必须有足够的气源；必须有足够的气源；必须有足够的气源；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；需要压缩机组和地面高压气管线，地面设备系统复杂；一次性投资较大；一次性投资较大；一次性投资较大；一次性投资较大；系统效率较低。系统效率较低。系统效率较低。系统效率较低。利用从地面向井筒注入高压气体利用从地面向井筒注入高压气体利用从地面向井筒注入高压气体利用从地面向井筒注入高压气体,将原油举升至地面将原油举升至地面将原

13、油举升至地面将原油举升至地面的一种人工举升方式。的一种人工举升方式。的一种人工举升方式。的一种人工举升方式。气举定义：气举定义：气举定义：气举定义：优点：优点：优点：优点：井口和井下设备比较简单井口和井下设备比较简单井口和井下设备比较简单井口和井下设备比较简单缺点：缺点：缺点：缺点：高产量的深井；气油高产量的深井；气油高产量的深井；气油高产量的深井；气油(液液液液)比高的油井；定向井和水平比高的油井；定向井和水平比高的油井；定向井和水平比高的油井；定向井和水平井等。井等。井等。井等。适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：石油天然气工程学院石油天然气工程学院第13页，共21页，编辑于2022年

14、，星期二一、气举采油原理一、气举采油原理 依靠从地面注入井内的依靠从地面注入井内的依靠从地面注入井内的依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在高压气体与油层产出流体在高压气体与油层产出流体在高压气体与油层产出流体在井筒中混合，井筒中混合，井筒中混合，井筒中混合，利用气体的利用气体的利用气体的利用气体的膨胀使井筒中的混合液密膨胀使井筒中的混合液密膨胀使井筒中的混合液密膨胀使井筒中的混合液密度降低度降低度降低度降低，将流到井内的，将流到井内的，将流到井内的，将流到井内的原原原原油油油油举升到地面。举升到地面。举升到地面。举升到地面。第二节第二节 气举采油原理气举采油原理石油天然气工程学院石油天

15、然气工程学院第14页，共21页，编辑于2022年，星期二向井筒向井筒向井筒向井筒周期性周期性周期性周期性地注入气体，推动停注期地注入气体，推动停注期地注入气体，推动停注期地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地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。面，从而排出井中液体。面，从而排出井中液体。面，从而排出井中液体。气举分类（按注气方式分）气举分类（按注气方式分）气举分类（按注气方式分）气举分类（按注气方式分）气举气举气举气举连续气举连续气举连续气举连续气举将高压气体将高压气体将高压气体将高压气体

16、连续连续连续连续地注入井内，排出井筒中地注入井内，排出井筒中地注入井内，排出井筒中地注入井内，排出井筒中液体。液体。液体。液体。间歇气举间歇气举间歇气举间歇气举第二节第二节 气举采油原理气举采油原理适用条件：适用条件：供液能力较好、产量较高的油井。供液能力较好、产量较高的油井。适用条件：适用条件：油层供给能力差，产量低的油井。油层供给能力差，产量低的油井。石油天然气工程学院石油天然气工程学院第15页，共21页，编辑于2022年，星期二当油井停产时，油管和套管内的液当油井停产时，油管和套管内的液当油井停产时，油管和套管内的液当油井停产时，油管和套管内的液面处于同一高度，当启动压缩机向油面处于同一

17、高度，当启动压缩机向油面处于同一高度，当启动压缩机向油面处于同一高度，当启动压缩机向油套环形空间注入高压气体时，环空液套环形空间注入高压气体时，环空液套环形空间注入高压气体时，环空液套环形空间注入高压气体时，环空液面将被挤压下降。面将被挤压下降。面将被挤压下降。面将被挤压下降。(1)(1)启动过程启动过程启动过程启动过程二、气举启动二、气举启动第二节第二节 气举采油原理气举采油原理气举井（无凡尔）的启动过程气举井（无凡尔）的启动过程气举井（无凡尔）的启动过程气举井（无凡尔）的启动过程aaaa停产时停产时停产时停产时石油天然气工程学院石油天然气工程学院第16页，共21页，编辑于2022年，星期二

18、如不考虑液体被挤入地层，环空中如不考虑液体被挤入地层，环空中如不考虑液体被挤入地层，环空中如不考虑液体被挤入地层，环空中的液体将全部进入油管，油管内液面的液体将全部进入油管，油管内液面的液体将全部进入油管，油管内液面的液体将全部进入油管，油管内液面上升。随着压缩机压力的不断提高，上升。随着压缩机压力的不断提高，上升。随着压缩机压力的不断提高，上升。随着压缩机压力的不断提高，最终达到最终达到最终达到最终达到启动压力启动压力启动压力启动压力。气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程bb环形液面到达管鞋环形液面到达管鞋环形液面到达管鞋环形液面到

19、达管鞋气举启动压力气举启动压力:当环形空间内的当环形空间内的液面达到管鞋液面达到管鞋(注气点注气点)时的井口时的井口注入压力。注入压力。第二节第二节 气举采油原理气举采油原理石油天然气工程学院石油天然气工程学院第17页，共21页，编辑于2022年，星期二当高压气体进入油管当高压气体进入油管当高压气体进入油管当高压气体进入油管后，由于油管内混合液后，由于油管内混合液后，由于油管内混合液后，由于油管内混合液密度降低，液面不断升密度降低，液面不断升密度降低，液面不断升密度降低，液面不断升高。最终，液流喷出地高。最终，液流喷出地高。最终，液流喷出地高。最终，液流喷出地面，井底流压随着高压面，井底流压随

20、着高压面，井底流压随着高压面，井底流压随着高压气体的进一步注入，也气体的进一步注入，也气体的进一步注入，也气体的进一步注入，也将不断降低，最后达到将不断降低，最后达到将不断降低，最后达到将不断降低，最后达到一个协调稳定状态。一个协调稳定状态。一个协调稳定状态。一个协调稳定状态。气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程气举井（无阀）的启动过程cc气体进入油管气体进入油管气体进入油管气体进入油管第二节第二节 气举采油原理气举采油原理石油天然气工程学院石油天然气工程学院第18页，共21页，编辑于2022年，星期二一、自喷井生成过程中，原油流至地面分离器一般要经过四个流

21、动过程：一、自喷井生成过程中，原油流至地面分离器一般要经过四个流动过程：（1 1）从油层到井底的）从油层到井底的地下渗流地下渗流；（2 2）从井底到井口的）从井底到井口的垂直管流垂直管流；（3 3）经油嘴流出井口的）经油嘴流出井口的嘴流嘴流；（4 4）通过井口地面出油管线流至集油站分离器的）通过井口地面出油管线流至集油站分离器的水平管流水平管流。二、多相垂直管流二、多相垂直管流 油井生产中油井生产中可能出现的可能出现的流型自下而上依次为：流型自下而上依次为：纯油纯油(液液)流、泡流、段塞流、环流和雾流。流、泡流、段塞流、环流和雾流。复习提要复习提要三、三、IPRIPR曲线，产油（液）指数曲线，

22、产油（液）指数 1 1、表示产量与井底流压关系的曲线；、表示产量与井底流压关系的曲线；2 2、单位生产压差下的油井产油、单位生产压差下的油井产油(液液)量。量。石油天然气工程学院石油天然气工程学院第20页，共21页，编辑于2022年，星期二复习提要复习提要aa停产时；停产时；bb环形液面到达管鞋；环形液面到达管鞋；cc气体进入油管气体进入油管气举启动压力气举启动压力:当环形空间内的液面达当环形空间内的液面达到管鞋到管鞋(注气点注气点)时的井口注入压力。时的井口注入压力。四、气举采油四、气举采油 依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的膨胀利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低使井筒中的混合液密度降低，将流到井内的，将流到井内的原油原油举升到地面。举升到地面。连续气举连续气举 间歇气举间歇气举石油天然气工程学院石油天然气工程学院第21页，共21页，编辑于2022年，星期二