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采油工程自喷及气举采油1. 简介采油工程是指利用各种工程措施将地下的石油资源开采到地面并加以处理的技术与工程。
自喷和气举采油是采油工程中常用的两种方法。
本文将对自喷和气举采油的原理、应用以及优缺点等进行介绍和分析。
2. 自喷采油自喷采油是指利用地下原有的能量将石油推到井口的采油方法。
其原理是通过人工注入压缩空气或其他气体到油层中，产生气体压力使石油从油井中自行流出。
2.1 原理自喷采油的原理基于气体流体动力学。
当气体注入到油层中时，由于压力差，气体会形成气体圈，在注气点周围的石油被压力推动，从油井中流出。
这种方法不仅可以提高石油的产量，还可以减少地面处理设备的使用。
自喷采油广泛应用于含水高、油藏压力低的油田。
通过注气增加油井的压力，提高油井产量。
自喷采油技术广泛应用于陆上和海上油田，尤其在海底油田中更有明显优势，可以减少地表设备的使用和对海洋环境的影响。
2.3 优缺点自喷采油的优点包括：提高产量、节约能源、减少设备成本、减少环境污染等。
缺点包括：需人工控制注气量、注气管道易发生堵塞、对油藏压力依赖较大等。
3. 气举采油气举采油是指通过注入压缩气体到油井中，利用气体的浮力将石油推至井口的采油方法。
与自喷采油不同的是，气举采油是通过气体的浮力来推动石油的上升。
3.1 原理气举采油的原理基于气体浮力和液体静压力之间的平衡。
在油井中注入压缩气体后，气体在井筒中产生浮力，将石油推向井口。
这种方法适用于油层厚度小、黏度大、含水率低的油田。
气举采油广泛应用于粘度高的胶状油藏和凝析油田。
通过注入压缩气体，可以减少石油的粘度，使其更容易被推至井口。
气举采油在油田开发中有着广泛的应用前景。
3.3 优缺点气举采油的优点包括：节约能源、提高产量、减少油井堵塞风险等。
缺点包括：对气体的流量和压力有较高要求、井下设备投资较大、油井产量下降后需要额外措施等。
4. 结论自喷和气举采油是采油工程中的两种常用技术。
自喷采油通过注气增加油藏压力，将石油推至井口；气举采油则通过注入压缩气体，利用浮力将石油推至井口。
第二章自喷与气举采油第一节自喷井生产系统分析一、教学目的了解自喷井的生产系统，掌握节点分析的方法，能用节点分析对自喷井生产系统进行分析。
二、教学重点、难点教学重点：1、自喷井的节点分析；2、自喷井节点分析方法的应用。
教学难点：1、自喷井节点分析的步骤；2、带油嘴的自喷井节点分析。
三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形。
四、教学内容本节主要介绍两个方面的问题：1.自喷井生产系统的组成.2.自喷井节点分析.(一)自喷井生产系统的组成采自喷采油法(利用油层自身能量将原油油举升到地面的采油方式)方法人工举升法(人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式)油井生产的 油层到井底的流动—地层渗流三个基本流 井底到井口的流动—井筒多相管流动过程 井口到分离器—地面水平或倾斜管流图2-1 完整的自喷井生产系统的压力损失示意图l p ∆—油藏中的压力损失，wfs r l p p p -=∆r p —平均油藏压力；wfs p —井底油层面上的压力；2p ∆—穿过井壁（射孔孔眼、污染区）的压力损失，wf wfs p p p -=∆2；wf p —井底流动压力；3p ∆—穿过井下节流器的压力损失，DR UR p p p -=∆3；UR p 、DR p —井下节流器的上、下游压力；4p ∆—穿过井下安全阀的压力损失，DSV USV p p p -=∆4；USV p 、DSV p —井下安全阀的上、下游压力；5p ∆—穿过地面油嘴的压力损失，DSC wh p p p -=∆5；wh p —井口油管压力；DSC p —地面油嘴下游压力（井口回压）；6p ∆—地面出油管线的压力损失，sep DSC p p p -=∆6；7p ∆—油管中的压力损失，包括3p ∆和4p ∆，wh wf p p p -=∆7；8p ∆—地面管线总压力损失，包括5p ∆和6p ∆，sep wh p p p -=∆8自喷井流动的全过程：（Pe ）向井流（P wf ）→垂直管流动P wh →嘴流P B →地面管线流动P sep不论在哪种流动中，都存在能量供给及能量消耗的过程，只有了解能量供给与消耗的关系，才能控制不利因素，最大限度地利用有利因素，因此研究好这四种流动过程，并加以协调，这才是管好油井生产的基础。
CH3 自喷与气举采油重点难点：●井口装置的组成和作用●自喷井的四个流动过程●井筒气液两相流动●启动压力采油方法分类自喷气举人工举升泵举升采油方式§1 自喷井井口装置井口装置一、自喷井井口流程典型井口流程自喷井的井口流程：油气在井口所通过的那套管路和设备，控制、调节油、气产量和把产出的油、气进行集输。
井口流程的作用：◆控制和调节油井的产量；◆录取油井的动态资料；◆对油井产物和井口设备进行加热保温。
二、自喷井的井口装置1 套管头作用➢悬挂技术套管和油层套管的重量；➢密封套管环形空间；➢为其它装置提供过渡连接；➢提供侧向作业通道；2 油管头作用➢悬挂井内油管柱；➢密封油管与油层套管间的环形空间；➢为采油树提供过渡连接；➢通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门）完成注平衡液及洗井等作业。
3 采油树型号表示方法采油树：KYS 最大工作压力/公称直径-工厂代号-设计次数采气树：KQS 最大工作压力/ 公称直径-工厂代号-设计次数。
分类：KY25/65DQ，KYS25/65SC和KYS15/62C作用➢控制和调节油井的生产；➢引导从井中喷出的油气进入出油管线。
组成及作用➢总闸门➢生产闸门➢清蜡闸门➢节流阀节流阀针形阀固定式可调式油嘴采气采油§2 自喷采油一、自喷井的四个流动过程图2－6 自喷井的四种流动过程1－地层渗流；2－井筒垂直管流；3－嘴流；4－地面管线流动四个过程的共同特点1 四种流动过程同处于一个动力系统中➢井底压力➢井底压力对产量的影响➢井底压力的作用➢油管压力➢油管压力的关系2 四种流动过程存在的能量供给与消耗能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失➢地层渗流：能量来源，压力损失，流态，10%～15％➢垂直管流:能量来源，压力损失，流态，30％～80％。
➢嘴流：5％～30％➢出油管线流动：能量来源，压力损失，5％～10％地面管线油嘴井筒地层p p p p p ∆+∆+∆+∆=∆二、油井流入动态流入动态曲线：油井产量与井底流动压力的关系曲线，也称IPR曲线，指示曲线。
第二章自喷与气举采油第二章第二章自喷与气举采油Blowing and gas lift production第一节自喷井生产系统分析Analysis of Flowing Production System 第二节气举采油Analysis of Gas Lift Production System 自喷与气举采油油田三级布站集油工艺流程去天然气增压站处理站(processing station)游离水脱除器井场(well field)分离缓冲游离水脱除器转输泵去污水处理站去原稳计量分离器掺水加热炉净化油缓冲罐外输泵计量站metering station掺水泵转油站脱水炉自喷与气举采油二级布站工艺流程处理站游离水脱除器井场去污水处理站去原稳计量分离器掺水加热炉净化油缓冲罐外输泵计量站掺水泵脱水炉自喷与气举采油自喷与气举采油第一节自喷井生产系统设计与分析Design and Analysis of Flowing Production System自喷与气举采油自喷井生产系统(production system of flowing wells)Pwhglib 油嘴气 PDsc Psep 液体油罐 tanker分离器 separator安全阀safety valve封隔器(packer) 井下节流器(choke) 测试监控系统Test monitor systemPwf自喷与气举采油自喷井基本流动过程油藏到井底的流动 Pwf wf 井底到井口的流动 Pwh wh 井口通过油嘴的流动 PDsc Dsc 油嘴到分离器的流动 Psep sep 在每个过程衔接处的质量流量相等在每个过程衔接处的质量流量相等前一过程的剩余压力等于下一过程的起点压力前一过程的剩余压力等于下一过程的起点压力自喷井协调生产条件自喷井协调生产条件CoordinatedProduction Production Coordinated自喷与气举采油一、地层与油管流动的协调协调条件：1 2地层产量等于油管排量；井底流压等于油管排出地层产量所需的管鞋压力。
第二章自喷与气举采油通过油井从油层中开采原油的方法按油层能量是否充足，可分为自喷和机械采油两大类。
当油层能量充足时，完全依靠油层本身能量将原油举升到地面的方法称为自喷（natural flowing）；当油层能量不足时，人为地利用机械设备给井内液体补充能量的方法将原油举升到地面，称为机械采油方法也称人工举升（artifical lift）方法。
人工举升方法按其人工补充能量的方式分为气举和深井泵抽油（泵举）两大类。
气举采油是人为地将高压气体从地面注入到油井中，依靠气体的能量将井中原油举升到地面的一类人工举升方法。
气举采油与自喷采油具有基本相同的流动规律，即气液两相上升流动。
本章重点阐述自喷井的协调原理和节点分析方法，以及气举采油原理和设计方法。
第一节自喷井节点系统分析节点系统分析（nodal systems analysis）方法简称节点分析。
最初用于分析和优化电路和供水管网系统，1954年Gilbert提出把该方法用于油气井生产系统，后来Brown等人对此进行了系统的研究。
20世纪80年代以来，随着计算机技术的发展，该方法在油气井生产系统设计及生产动态预测中得到了广泛应用。
节点分析的对象是油藏至地面分离器的整个油气井生产系统，其基本思想是在某部位设置节点，将油气井系统隔离为相对独立的子系统，以压力和流量的变化关系为主要线索，把由节点隔离的各流动过程的数学模型有序地联系起来，以确定系统的流量。
节点分析的实质是计算机程序化的单井动态模型。
借助于它可以帮助人们理解油气井生产系统中各个可控制参数与环境因素对整个生产系统产量的影响和变化关系，从而寻求优化油气井生产系统特性的途径。
本节以自喷井为例，讲述节点分析的基本概念、方法及其应用。
一、基本概念和分析步骤1．油井生产系统油井生产系统是指从油层到地面油气分离器这一整个水力学系统。
由于各油田的地层特性、完井方式、举升工艺及地面集输工艺的差异较大，使得油井生产系统因井而异，互不相同。
第二章自喷与气举采油
一、名词解释：
1、自喷：油层能量充足时，利用油层本身的能量就能将油举升到地面的方式称为自喷。
2、嘴流：对自喷井，原油流到井口后还有通过油嘴的流动。
3、采油方法：将流到井底的原油采到地面上所采用的方法，其中包括自喷采油法和人工举升两大类。
4、自喷采油法：利用油层自身的能量使油喷到地面的方法。
5、分层开采：在多油层条件下，为充分发挥各油层的生产能力，调整层间矛盾，而对各小层分别控制开采。
可分为单管分采与多管分采两种井下管柱结构。
6、节点系统分析：简称节点分析。
是指通过生产系统中各影响因素对节点处流入流出动态的敏感性分析，进行综合评价，实现目标产量并优化生产系统。
7、普通节点：节点本身不产生于流量相关的压力损失。
8、函数节点：压力不连续的节点称为函数节点，流体通过该节点时，会产生与流量相关的压力损失。
9、临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。
10、气举采油：依靠从地面注入井内的高压气体，使井筒内气液混合物密度降低，而将原油举升到地面的方法。
11、气举阀打开压力：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；
12、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。
13、气举阀关闭压力：使气举阀关闭的就地（气举阀深度处）油压或套压。
14、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。
15、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。
16、老化处理：将阀置于老化器中，密闭加压，模拟井下承压加至2.987MPa，保持15min。
17、恒温处理：氮气压力受温度的影响很敏感，故调试过程中，需恒温以提高调试精度。
一、叙述题
1、人工举升或机械采油的方法是什么？
答案要点：当油层能量低不能自喷生产时，则需要利用一定的机械设备给井底的油流补充能量，从而将油采到地面。
2、采油树的主要作用是什么？
答案要点：井内全部油管柱重量；密封油、套管之间的环形空间；控制和调节油井的生产；录取油、套压力资料，测试，清蜡等日常管理；保证各项作业施工的顺利进行。
3、自喷井管理的基本内容是什么
答案要点：○1管好生产压差；○2取全取准资料；○3保证油井正常生产。
4、续气举设计所需基本参数有哪些？
答案要点：地层参数（包括地层压力、油藏温度、油井流入动态）；井筒及生产条件（包括井深、油套管尺寸、地面管线尺寸、井口压力、分离器压力、注气设备能力、含水、生产气油比）；PVT性质（包括油气水的高压物性参数）
5、注水开发过程中合理的工作制度是什么？
答案要点：○1保证较高的采油速度；○2保证注采平衡；○3保证注采指数稳定；○4证无水采油期长；○5应能充分利用地层能量，又不破坏地层结构；○6流饱压差合理
6、自喷井分层开采的原因是什么？
答案要点：多油层只用一个油嘴难以控制各小层，难使各小层均合理生产。
因此在多油
层条件下，为充分发挥各油层的生产能力，调整层间矛盾，而对各小层分别控制开采。
可分为单管分采与多管分采两种井下管柱结构。
7、普通节点分析步骤：
答案要点：○1根据系统构成设置节点并建立相应的物理模型和数学模型。
○2确定分析目标。
○3选定求解节点。
○4计算节点流入流出动态。
○5动态拟合。
○6应用。
8、节点分析在设计和预测中的应用？
答案要点：○1不同油嘴下的产量预测与油嘴选择；○2选择油管直径；○3预测油藏压力变化对产量的影响；○4预测停喷压力。
9、试叙述气举采油的定义，适用条件和优缺点。
答案要点：定义：依靠从地面注入井内的高压气体，使井筒内气液混合物密度降低，而将原油举升到地面的方法。
适用条件：海上、深井、斜井、含砂、水、气较多和含有腐蚀性成分的井；新井诱导油流；作业井的排液。
优点：产液量变化范围大,气举深度深,井下无机械磨损件,操作管理方便,对于油气比较高，出砂严重，斜井等较泵举方式更具优势。
缺点：需要压缩机站及大量高压管线，地面设备系统复杂，投资大；气体能量利用率低。
10、气举采油的方式有哪些：
答案要点：气举采油主要有连续气举和间歇气举两种方式。
○1连续气举。
将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体的一种举升方式。
适用于供液能力好、产量较高的油井。
○2间歇气举。
向井筒周期性地注入高压气体，将地层流入井筒的流体周期性地举升到地面的举升方式。
适用于供液能力差、产量低的油井。
11、气举阀的作用有哪些？
答案要点：○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。
12、气举阀的分类有哪几类？
答案要点：○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：分卸压阀、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。
