套管气辅助举升工艺动态分析模型

发布时间：2019-08-28 21:19

【摘要】：在高气液比井中为了减少气体对泵效的不利影响,同时又能充分利用气体能量,采用套管气辅助举升技术是一个比较经济有效的选择。在井下合适深度下入气举阀,将环空气体返注回油管,利用气举原理可获得更高的系统效率。然而套管气源和压力无法人为控制,注气压力和注气量均随时间变化。为了验证设计参数的合理性,结合采油系统中各段的流动特点和采油设备的工作特性,考虑井下分离器和气举阀造成的套管气体量以及压力的变化,建立了套管气辅助举升过程的动态模型。通过比较有无井下分离器及气举阀时的油井生产参数变化,得到使用套管气辅助举升系统后,油井泵效提高、套压得以控制、上冲程载荷降低等结果,表明套管气可以用来辅助人工举升。研究还通过改变气举阀下入深度、直径以及开启压力,研究各参数对采油过程的影响,为套管气辅助举升工艺的设计提供了依据。
【图文】：

原理图,举升工艺,原理,气举阀

要考虑井下气液分离器、气举阀和抽油泵以及抽油杆这些井下设备的工作特性。为了简化模型，假设如下：由于模拟时间步长较长，井内两相流动按稳态模型计算；油套环空压力按静态压力分布计算；地层温度不随时间变化，油管中流体温度计算只考虑对流以及径向稳定传热，而环空流体温度是根据油管内的流体温度通过径向传热模型得到。气举阀打开或者关闭取决于气举阀处的环空压力，当环空压力大于气举阀开启压力时气举阀打开，当压力下降到关闭压力时气举阀关闭。气举阀打开时只考虑由环空到油管的单向流动［7-10］。如图1所示，将油井分成8个部分。储层段有很多表征油井产能的解析、非解析模型，Vogel方程是在油气两相流条件下的油井产能常用模型，这里用其表征高含气油井井底压力与油井产液量的对应关系［7］2wfwfoomaxrr10.20.8pQQpp=p（1）式中，Qo为油井流量，m3/d；Qomax为油井最大产油量，m3/d；pwf为井底流压，MPa；pr为地层压力，MPa。图1套管气辅助举升工艺原理Fig.1Schematicprincipleofcasingheadgasassistedlifttechnology从井底到抽油泵底部的套管内流动和泵上油管内流动段均为管流段，使用已有的管流模型，根据油气流量进行流型判断，并计算持液率，从而计算压力分布。图2为油管内压力分布计算结果，其中井口压力固定为0.5MPa，开井0.25d时，环空压力还没有升高到气举阀的打开压力，这时油管压力梯度大，泵上压力高，当气举阀打开后，气举阀上部油管的压力梯度减小，最终泵出口压力下降了1.2MPa。井下分离器段可根据分离器效率计算进入环空的气体流量Qga=EQgp（2）式中，Qga为进入环空中的气体流量，m3/d；Qgp为泵入口处的?

原理图,举升工艺,原理,气举阀

要考虑井下气液分离器、气举阀和抽油泵以及抽油杆这些井下设备的工作特性。为了简化模型，假设如下：由于模拟时间步长较长，井内两相流动按稳态模型计算；油套环空压力按静态压力分布计算；地层温度不随时间变化，油管中流体温度计算只考虑对流以及径向稳定传热，而环空流体温度是根据油管内的流体温度通过径向传热模型得到。气举阀打开或者关闭取决于气举阀处的环空压力，当环空压力大于气举阀开启压力时气举阀打开，当压力下降到关闭压力时气举阀关闭。气举阀打开时只考虑由环空到油管的单向流动［7-10］。如图1所示，将油井分成8个部分。储层段有很多表征油井产能的解析、非解析模型，Vogel方程是在油气两相流条件下的油井产能常用模型，这里用其表征高含气油井井底压力与油井产液量的对应关系［7］2wfwfoomaxrr10.20.8pQQpp=p（1）式中，Qo为油井流量，m3/d；Qomax为油井最大产油量，m3/d；pwf为井底流压，，MPa；pr为地层压力，MPa。图1套管气辅助举升工艺原理Fig.1Schematicprincipleofcasingheadgasassistedlifttechnology从井底到抽油泵底部的套管内流动和泵上油管内流动段均为管流段，使用已有的管流模型，根据油气流量进行流型判断，并计算持液率，从而计算压力分布。图2为油管内压力分布计算结果，其中井口压力固定为0.5MPa，开井0.25d时，环空压力还没有升高到气举阀的打开压力，这时油管压力梯度大，泵上压力高，当气举阀打开后，气举阀上部油管的压力梯度减小，最终泵出口压力下降了1.2MPa。井下分离器段可根据分离器效率计算进入环空的气体流量Qga=EQgp（2）式中，Qga为进入环空中的气体流量，m3/d；Qgp为泵入口处的?
【作者单位】：中国石油大学(北京)石油工程学院;燕山大学;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“典型陆相致密油藏高效开发模式研究”(编号:2015CB250906)
【分类号】：TE355.3

【参考文献】