气举手册 上 《钻采工艺》增刊PDF电子书下载

第一章 概论 1

一、气举 1

1.连续气举 1

2.间歇气举 1

3.闭式及半闭式气举装置 1

4.开式气举装置 1

二、气举应用的优点和局限性 1

1.气举工艺的主要应用 1

2.气举的优点 2

3.局限性 3

三、气举阀 3

1.优点 3

2.卸载阀和工作阀 3

四、人工举升方法的选择 4

1.人工举升方法的选择 4

2.气举生产方式的选择 5

五、提高举升效率的方法 7

1.井口 7

2.出油管线 7

3.分离器压力 7

4.双针压力记录仪 7

5.气举前必须先洗井 7

6.排积液阶段的注意事项 7

7.利用注气气柱的重量 8

六、气举装置的设计 8

七、常用术语 8

第二章 油藏基础 11

一、油藏类型 11

1.溶解气驱油藏 11

2.气顶驱动油藏 12

3.水驱油藏 12

4.综合驱动油藏 12

三、产液指数和流动效率 13

二、油藏流入动态 13

四、流入动态关系 14

五、伤害井的流入动态关系曲线 18

六、平均油层压力小于原始饱和压力的IPR曲线 23

七、油井的绝对无限流量 23

八、IPR曲线的应用举例 24

一、引言 29

1.表压、绝对压力及大气压 29

第三章 天然气的物理性质及其在气举设计中的应用 29

2.华氏温度、摄氏温度和绝对温度 30

3.气体基本定律 30

二、分子量、摩尔、摩尔体积及气体常数 31

1.分子量 31

2.气体的摩尔分子量 32

3.摩尔体积 32

4.气体常数(R) 32

2.气体密度的计算 33

三、气体的密度、梯度和比重 33

1.气体的密度 33

3.气体压力梯度 34

4.气体的比重 35

四、气体的压缩系数 35

1.简化的天然气压缩系数图 35

2.氮气的压缩系数 35

五、随深度的气体压力的计算 36

1.计算随深度变化的气体压力公式 36

2.随深度变化的气体压力图 36

3.图表依据的重要性 37

4.计算随深度变化的气体压力的近似方法 38

六、绘制随深度变化的气体压力曲线的简易方法 38

七、气体体积的计算 41

1.在间歇气举装置中用以充满液体段塞下面的油管容积所需的注气量 41

2.套管压力变化一定数值时所需的气量 42

八、井温对气举阀的影响 44

1.奥蒂斯公司绘制的节流嘴的气体流通能力图 46

九、气举阀喷嘴流量图表 46

2.卡姆科公司绘制的节流嘴的气体流通能力图 47

3.由伊兹绘制的气体流量图 48

第四章 气举阀 51

一、引言 51

1.波纹管的行程及保护 51

2.标准式和可投捞式压力操作气举阀的结构 54

3.力和压力的区别 55

4.波纹管有效面积、阀座孔眼面积和弹簧效应 55

5.压力操作气举阀的技术规范及力平衡公式的重要性 57

二、非平衡式套管压力操作阀的基本力平衡公式 57

1.非平衡式套管压力操作阀打开瞬间的一般力平衡公式 58

2.在阀关闭的瞬间保持非平衡式套压操作气举阀打开的力 59

5.嘴子面积和波纹管有效面积之比 60

三、用于连续流动气举的套管压力操作气举阀 60

4.油压为零时阀的打开压力与关闭压力的关系 60

3.关于压力操作气举阀力平衡公式的假设 60

1.波纹管型气举阀的加载率 61

2.在连续流动气举情况下，带或不带弹簧的非平衡式套管压力操作阀打开力的一般力平衡公式 61

3.非平衡式弹簧加载的(无波纹管充气压力)套压操作阀 64

4.连续流动气举阀阀座孔眼的上部带有节流嘴的套管压力操作阀 65

5.同心平衡式套管压力操作阀 66

四、用于间歇气举的套管压力操作气举阀 68

1.带或不带弹簧的非平衡式套管压力操作阀 68

2.套管压力操作继动阀 69

3.平衡式或部分平衡式套管压力操作阀 70

4.双阀座套管压力操作阀 72

五、套管压力操作阀的油管效应、油管效应系数及阀的扩展压力 73

1.油管效应的定义 73

2.油管效应系数的定义 74

3.非平衡式套管压力操作阀的油管效应的图解及计算说明 74

4.根据阀的实际打开压力和油管效应系数确定阀深度处的油管压力 74

5.油管效应的重要性 74

6.阀的扩展压力(SP)的定义 75

7.非平衡式套管压力操作阀扩展压力的图解及数学解举例 76

8.阀的扩展压力的对间歇气举的影响 77

六、油管压力操作气举阀 78

1.非平衡式油管压力操作阀在打开瞬间的力平衡公式 78

2.部颁平衡式或平衡式油管压力操作阀在打开瞬间的力平衡公式 79

3.两种(组合式)非平衡式油管压力操作阀 80

4.同心平衡式油管压力操作阀 82

七、单流阀 84

八、压力操作阀的波纹管及其保护 84

九、压力操作阀的调试装置及调试中应考虑的影响因素 85

1.气举阀的温度 85

2.充入波纹管内的氮气 85

3.气举阀的调试及调试老化处理 85

十、压差式气举阀 87

1.压差式气举阀打开瞬间的力平衡公式 87

2.压差式气举阀关闭前瞬间的力平衡公式 88

3.压差式气举阀的调试 89

4.压差式气举阀的反向单流阀 90

一、引言 91

二、多相流动压力梯度曲线 91

(一)影响流动压力梯度曲线的因素 91

第五章 流动压力梯度曲线及其应用 91

1.油管尺寸的影响 92

4.油和水的比重的影响 93

5.气体比重的影响 93

3.气液比的影响 93

2.流量的影响 93

6.井温的影响 95

7.溶解油气比的影响 95

8.地层原油体积系数的影响 97

9.地面压力的影响及曲线分析 98

10.梯度曲线的假设条件 98

11.多变量因素的影响 99

(二)最小的流体梯度曲线 99

(三)水平管道流动中的压力损失 100

(四)几种流动压力梯度曲线的比较 102

三、梯度曲线的应用 106

(一)梯度曲线的校正 106

(二)所需资料 106

(三)建立流动压力分布线 106

1.映描注气点以上的油管流动压力分布线 107

2.标绘注气点以上的油管流动压力分布线 107

3.映描注气点以下的油管流动压力分布线 107

4.标绘注气点以下的油管流动压力分布线 107

四、举例说明流压梯度曲线的应用 108

(一)确定连续气举装置的注气点和注入气需用量 108

1.映描和标绘注气点以下的流压分布线，确定注气点 109

2.映描注气点以上的流压分布线，确定注入气需用量 110

3.用标出的数据确定注入气需用量 110

(二)确定井口油管流动压力及注气压力对连续流动气举装置的注入气液比的影响 111

(三)单点注气和多点注气的用气量比较 113

(四)利用流动压力梯度曲线确定油井的近似产液指数 115

(五)确定连续气举装置的最大产率 116

(六)高气液比低产率井的气举估算 120

(七)低气液比低生产能力井通过气举所能得到的最大产量 121

(八)预测自喷井的最大产液量(交叉图解法) 122

(九)产层流入动态关系曲线及垂管流动压力特性曲线分析 126

五、体积平衡法计算流动压力梯度曲线 126

(一)波特曼和卡彭特校正值 126

(二)计算的油管流动压力分布线的应用 128

(三)采用体积平衡计算法建立流动压力分布线应考虑的因素 129

1.体积平衡法 129

2.确定低密度压力点之间的距离 129

3.计算注气点以下的流动压力分布线应考虑的因素 129

4.计算注气点以上的流压分布线应考虑的因素 129

5.注气点以上和以下的流压分线的平均温度 129

(四)利用PVT数据的体积平衡计算 129

(五)利用斯坦丁的混合体积系数图表进行体积平衡计算 132

1.连续流动气举工作原理 139

一、引言 139

第六章 连续流动气举装置设计 139

2.连续流动气举的应用 140

3.连续流动气举的优点 141

4.连续流动气举的局限性 141

二、气举阀的间距公式 141

1.气举阀间距公式中静液梯度(GS)的应用 141

2.顶阀的深度 141

3.其余气举阀的深度 142

4.在阀的间距公式中采用流动油压梯度 144

三、连续流动气举装置的卸载 144

1.连续流动气举装置的间歇卸载 144

2.连续流动卸载程序 144

四、装备设计考虑因素 146

1.开式或半闭式气举装置 146

2.油管尺寸的选择 146

4.节流嘴在气举阀中的正确应用和错误使用 147

3.封隔式气举阀装置 147

5.孔口单流阀 148

五、装置设计考虑的安全因素 148

1.启动压力与工作压力对阀间距的影响 148

2.工作注气压力的选择 148

3.卸载和举升需用的注气量 148

4.井底流压对装置设计的影响 148

7.注气点深度在产液指数高的井中的重要性 149

8.正确选择地面流动温度 149

6.单点注气的重要性 149

5.对有的装置中工作阀以下安装气举阀的必要性 149

9.保证卸载和工作的阀的打开压力 150

10.连续流动装置的重新设计 150

11.边井或偶尔必须采用间歇气举生产的连续流动气举装置 151

12.有争议的假设和气举阀的现场调试 151

六、装置设计的详细步骤 151

1.连续流动气举装置的详细图解设计法的原理 151

2.阀座孔径或节流嘴尺寸的选择 152

3.确定非平衡式套压操作阀安置深度的图解法详细步骤 153

4.气举阀打开压力的计算程序 157

七、非平衡式套管压力操作阀的连续流动气举装置设计举例 158

1.〔例6-1〕--注气点未知 158

2.〔例6-2〕--知道注气点 161

3.〔例6-3〕--用设计梯度曲线设计 165

4.〔例6-4〕--阀的标准间距设计 167

八、非平衡式套管压力操作阀的重新打开压力分析 171

九、平衡式套管压力操作阀的连续流动气举装置设计 173

1.〔例6-5〕--使用流动压力梯度曲线 174

2.〔例6-6〕--不用流动压力梯度曲线 177

十、套管连续流动气举装置 181

1.套管流动气举装置的卸载 181

2.套管流动气举装置的流动压力分布线 181

3.套管流动气举装置的设计 182

十一、注入气的地面控制 183

3.间歇气举应用及其优点 184

2.间歇气举工作周期的定义 184

4.间歇气举的局限性 184

一、引言 184

1.间歇气举的定义 184

第七章 常规间歇气举装置设计 184

二、间歇气举的间歇卸载程序 185

1.间歇卸载程序的图解说明 185

2.时间周期控制器的调节 187

三、油管内注入气体的窜流和液体的回落 187

1.定义 187

2.影响注入气窜流和液体回落的因素 187

3.注入气窜流的三个阶段 187

4.液体回落的危害 188

5.减少液体回落的方法 188

6.液体回落百分数的估算 188

四、间歇气举装置最大产率的估算 188

1.影响产率的因素 188

3.〔例7-1〕 189

2.井口油管压力的影响 189

4.〔例7-2〕 190

五、间歇气举所需的注入气需用量 190

1.注入气需用量的近似值 190

2.根据需要注入气充满液体段塞下面的油管容积来确定注入气体需用量 191

3.〔例7-3〕 191

4.间歇气举所需的气体注入速度 192

六、装置设计中应考虑的因素 193

1.半闭式或闭式装置 193

2.上部卸载阀上的阻流器 193

3.气举阀阀座孔径的选择 193

4.柱塞的应用 193

5.井底油嘴 193

6.可投捞式沉浸管 193

7.用继动阀控制阀的扩展压力时继动阀段阀座孔径的选择 193

3.注气管线压力 194

2.高产率高注气频率间歇气举装置的间距系数(SF) 194

七、装置设计参数及其考虑的因素 194

1.低产率井间歇气举装置的间距系数(SF) 194

4.通过打开的工作阀的压力差 195

5.工作阀的地面关阀压力的选择 195

6.温度梯度的选择 195

7.注气点是未知的或是变化的 195

8.气举阀阀座孔眼面积与波纹管有效面积之比的重要性 195

12.井底压力恢复曲线 196

1.多点注气间歇气举装置的应用 196

八、多点注气间歇气举装置的设计原理 196

10.举升时的乳化问题 196

11.装置设计中应防止过大的压力降 196

9.阀的扩展压力 196

2.工作原理 198

九、平衡式套管压力操作阀的间歇气举装置设计 199

1.计算法设计及举例 199

1.计算法设计及举例 202

2.图解法设计及举例 202

十、非平衡式套压操作阀的间歇气举装置设计 202

2.图解法设计及举例(方法1) 204

3.图解法设计及举例(方法2) 207

4.图解法设计及举例(方法3) 207

5.图解法设计及举例(方法4) 211

6.图解法设计及举例(方法5) 215

7.图解法设计及举例(方法6) 217

十一、间歇气举装置注入气量的确定 218

1.已知阀的调试温度及阀的调试打开压力计算阀的地面关闭压力 220

十二、阀的地面关闭压力的分析 220

2.间歇气举装置的地面关闭压力分析 221

3.阀的调试温度不是60°F的情况下计算阀的地面关闭压力的程序 221

十三、注入气的地面控制 222

1.调节时间周期控制器 222

2.对一定注气频率的时钟选择 223

6.注气管线上带节流嘴的时间周期控制器 226

5.具有油管压力断开的时间周期继动装置 226

4.具有最大压力控制器的时间周期继动装置 226

3.时间控制打开和压力控制关闭继动阀的组合控制装置 226

7.节流嘴控制 227

8.压降调节器和节流嘴共同控制 227

十四、间歇举升工作分析 227

1.井口的套管压力和油管压力 227

2.井底流动压力的测量 228

3.液体段塞运行速度的估算 228

第八章 腔室气举装置设计 229

一、引言 229

1.腔室气举装置与常规间歇气举装置的相同点 229

2.用于腔室气举装置中通用术语的定义 229

3.腔室气举装置工作周期的说明 229

4.腔室气举装置的应用 230

5.腔室气举的优点 231

6.腔室气举的局限性 231

二、腔室气举装置的类型 232

1.封隔器 234

三、腔室气举装置的设备 234

2.腔室阀心管 235

3.腔室气举阀 235

4.固定阀 235

5.筛管 235

6.放泄孔 235

四、装备设计应考虑的因素 235

1.钢丝可投捞式设备 235

2.底部卸载气举阀 236

1.插入式或双封隔器腔室的选择 237

4.腔室深度与注气间歇的最大工作液面的关系 237

2.段塞上下具有足够压差的重要性 237

3.腔室气举装置的注入气需用量 237

5.选择沉浸管 237

4.放泄孔或压差阀的位置 237

3.选择放泄孔 237

五、装置设计注意事项 237

5.底部和卸载阀和腔室阀的地面关闭压力间的差值 238

6.底部卸载阀的位置 238

六、腔室长度的计算原理 238

1.卸载阀深度的计算 240

2.腔室设计计算 240

七、腔室气举装置设计的详细步骤 240

3.计算阀的打开压力 241

八、腔室气举装置设计计算的实例说明 241

1.油井数据 241

2.解 242

3.对注入气实行节流控制的设计计算 244

九、腔室装置压力测量的分析 246

1.对腔室气举装置所记录的井底流动压力的分析 246

2.解释测得井底流压曲线以建立最佳注气周期 247

2.油管压力操作阀气举装置的工作周期说明 249

1.油管压力操作阀的应用 249

第九章 油管压力操作阀的气举装置设计 249

一、引言 249

二、油管压力操作阀设计的优缺点 251

1.油管压力操作阀设计的优点 251

2.油管压力操作阀设计的局限性 251

三、油管压力操作阀气举装置设计参数的确定 254

1.安置阀间距的注入气压力的确定 254

2.油管压力操作阀的触发压力的选择 254

3.油管压力操作阀气举装置最少注入气需用量的估算 255

4.卸载时阀的温度 255

四、井下设备设计的依据 255

1.油管压力操作阀阀座孔径或节流嘴孔径的选择 255

2.套管压力操作阀作卸载阀 255

3.在井底压力低的油管压力操作阀气举装置中，用套管压力操作阀作底阀 255

五、非平衡式油管压力操作阀气举装置的设计原理 256

1.计算阀间距的数学法原理 256

4.油管尺寸对油管压力操作阀气举装置的影响 256

2.用(英尺)/(磅/英寸2)法确定阀的间距 259

3.液面以下安置油管压力操作阀 259

六、非平衡式油管压力操作阀气举装置的设计 259

1.设计好油管压力操作阀气举装置所需的油井数据 259

2.确定油管压力操作阀气举装置中阀的安置深度的详细步骤 260

3.数学法 260

5.油管压力操作阀的打开压力的计算 261

4.(英尺)/(磅/英寸2)法 261

七、非平衡式油管压力操作阀气举装置的计算设计举例 262

1.［例9-1］数学法--工作条件下所有阀的触发压力相同 262

2.［例9-2］数学法--工作条件下通过所有阀的压力差相同 264

3.［例9-3］(英尺)/(磅/英寸2)法--工作条件下所有阀的触发压力相同 266

八、非平衡式油管压力操作阀连续流动气举装置的图解设计 266

1.油管压力操作阀的连续流动气举装置的图解设计步骤 267

2.连续流动气举装置的图解设计举例［例9-4］ 269

1.同心平衡式油管压力操作阀安置深度的确定 273

2.设计步骤 273

九、同心式油管压力操作(组合)阀的气举装置设计 273

3.间歇气举装置设计举例--用节流嘴控制注气［例9-5］ 274

4.同心平衡式油压操作(组合式)阀的连续流动气举装置设计 276

十、非平衡油管压力操作(组合式)阀的气举装置设计 276

1.间歇气举装置的图解设计［例9-6］ 276

(1)油井数据 276

(2)装置的详细设计步骤 276

(3)简化的装置设计步骤 278

2.连续流动气举装置的图解设计［例9-7］ 279

十一、根据压力恢复曲线确定阀的触发压力 280

十二、地面设备 281

1.注入气的控制 281

2.井口和出油管线 282

十三、用小孔径节流嘴控制注入气的油管压力操作阀气举装置分析 282

1.确定使用的注气量是否过量 282

3.确定每周期仅一只阀打开还是多只阀打开 283

4.根据油管压力操作阀的触发压力确定油管压力操作阀的地面关闭套管压力 283

2.确定每个注气周期打开的最深的油管压力操作阀 283

第十章 柱塞气举系统 284

一、概述 284

二、柱塞气举的应用 284

1.气井排液 284

2.高气液比的油井采油 284

3.油井防蜡 287

4.提高间歇气举井的举升效率 287

2.影响柱塞气举的几个因素间的相互关系 288

三、柱塞气举的主要影响因素及其相互关系 288

1.柱塞气举的主要影响因素 288

四、柱塞气举工作参数的确定 290

1.确定平均工作套管压力 290

2.确定气体需用量 292

3.确定每日的最大工作周期数 292

五、柱塞气举工作特性曲线及其应用 293

［例10-1］ 293

1.控制器 294

［例10-2］ 294

六、柱塞气举装置 294

2.柱塞 295

3.防喷管总成 295

4.三通总成 295

5.油管底部总成 296

七、施工步骤及注意事项 296

八、柱塞气举的启动及周期调节 297

第十一章 多层气举装置 299

一、引言 299

二、分层气举装置的类型 299

1.双管分层气举装置 299

2.三管分层气举装置 304

3.四层和四层以上的分层气举装置 304

三、同一环空的双层气举装置的设计 304

1.两层都采用连续气举 304

2.两层都采用间歇气举 306

3.一层间歇气举另一层连续气举 308

四、［例11-1］间歇气举和连续气举组合双管分层气举装置设计 312

1.油井数据 312

2.讨论 313

3.对油层Ⅱ的连续气举图解设计 313

4.对油层Ⅰ的间歇气举图解设计 315

五、［例11-2］间歇气举和连续气举组合双管分层气举装置的图解设计 317

1.油井数据 317

2.讨论 318

3.对油层Ⅱ的连续气举图解设计 318

4.对油层Ⅰ的间歇气举图解设计 319

六［例11-3］间歇气举和连续气举组合式双管分层气举装置的计算设计 319

1.油井数据 320

2.讨论 320

3.对油层Ⅱ的间歇气举分析计算设计 321

4.对油层Ⅰ的连续气举分析设计计算 322

2.油井数据 324

1.讨论 324

七、［例11-4］双管分层间歇气举装置的分析计算设计 324

3.设计程序 325

八、结论 325

2.优点 328

3.局限性 328

4.小油管气举装置设计与常规油管气举装置设计的相似性 328

1.应用 328

一、引言 328

第十二章 小油管气举装置设计 328

二、小油管气举装备的设计依据 329

1.小油管尺寸的选择 329

2.用于小油管气举装置的阀 329

3.阀孔尺寸的选择 329

4.用于小油管装置的气举阀心管 329

5.平式小油管的最大下入深度 330

6.注入气的地面控制 330

四、用于低产液浅井的特殊小油管气举装置 332

3.间歇气举装置 332

三、小油管气举装置的设计依据 332

2.连续流动气举设计 332

1.通过小油管或通过油管环空流动气举方式的选择 332

1.射孔井段长、大尺寸套管井的腔室气举装置 333

2.单井循环系统的腔室气举装置 333

3.小井眼完井的腔室气举装置 333

五、气井排水 334

1.虹吸管柱 334

2.小循环气举系统 335

第十三章 闭式循环气举系统设计 336

一、引言 336

二、装置的设计和设备的选用 337

1.压缩机的选择、安放场地的确定及安全管理 337

2.高压注气系统 339

3.低压集气系统 340

1.根据假设的注气压力估算日产气量 341

4.流程图说明及系统中的气量调节 341

三、闭式循环气举系统设计的详细步骤 341

2.计算压缩机的近似驱动功率 342

3.采用时间周期控制注气的高压注气系统的设计 342

4.计算剩余或补充气量 342

5.采用时间周期控制注气的低压集气系统的设计 342

四、闭式循环气举系统的设计计算举例 343

1.设计举例 343

2.在系统中增加井的效果 346

3.两口井或多口井同时举升的影响 348

第十四章 气举装置的故障分析及排除 350

一、引言 350

1.用地面得到资料分析故障的方法 350

2.通过钢丝作业所得资料的分析方法 350

3.压力记录元件和钟表旋转速度的选择 351

2.三针孔板流量计 351

1.油管压力和套管压力取压的位置 351

二、压力记录仪和孔板流量计记录卡片 351

3.应考虑的其它因素 351

三、连续流动气举井的压力记录卡片 352

四、间歇气举井的压力记录卡片 352

1.记录套管压力的重要性 352

2.记录油管压力的重要性 355

3.记录卡片的解释 355

五、套管和油管压力的视力观测 355

六、井筒环空液面的测量 365

七、井下测量方法的选择 366

1.井下压力测量的应用 367

2.井下温度测量的应用 367

3.压力和温度同时测量 367

八、井下测量的设备及下井时应考虑的因素 367

5.与压力计测量曲线有关的其他资料 368

4.不关井测量的预防措施 368

3.关井测量 368

2.选择时钟的快慢及各测点停留的时间 368

1.压力元件和温度元件的选择 368

九、为了设计气举装置需要确定静液面、静液梯度和井底静压 369

十、为了设计连续流动气举装置需要确定流动压力梯度、井底流压和井底静压 369

十一、用压力测量的方法确定连续流动气举装置中的注气点 370

1.测量时注意的问题 370

2.对注气量显著增加的连续流动气举装置的分析 370

十二、用井下气体流量计测量 370

十三、间歇气举装置中的压力恢复曲线 372

1.井下测量应注意的问题 372

2.间歇气举装置的压力恢复曲线 372

十四、关井后测压确定间歇气举装置的工作阀 372

1.测量时应注意的问题 373

2.用压力测量确定间歇气举装置中的工作阀位置 373

4.用压力测量确定间歇气举装置的工作阀 374

3.用温度测量确定间歇气举装置的工作阀 374

2.采用压力测量和温度测量确定间歇气举装置中的工作阀 374

1.测量时应注意的问题 374

十五、气举时测量压力及温度以确定间歇气举装置中的工作阀深度 374

十六、确定气举阀的漏失 377

1.测量时应注意的问题 377

2.用温度测量找出阀的漏失 377

十七、用井底流动压力测量分析间歇气举装置 377

1.测量时应注意的问题 377

2.压力测量资料的整理、曲线绘制和解释 377

3.间歇气举装置中的流动压力测量 378

4.计算液体回落的百分数 379

十八、起油管前的其他补救措施 380

1.装置本身的故障和油井不能卸载 380

2.阀被卡未关 380

3.乳化现象 380

4.产出小的液体段塞 380

勘误表 381