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《西南石油学院》 2004年
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提高气举采油系统效率应用基础研究

刘三威  
【摘要】:气举采油作为机械采油方法之一,在美国应用较为广泛,就其产量而言仅次于有杆泵采油,起着举足轻重的作用。我国已在中原、吐哈、塔里木、四川、南海等油气田得到了应用,已初步形成了一定的气举生产规模。气举具有产液量变化范围大、举升深度深、操作管理简便等优点,尤其适于高气液比、出砂严重、含腐蚀性介质、定向井等复杂条件的油井。因此,气举采油技术对于开发西部油田和海上油田更具有强大优势,提高气举系统效率亦成为气举采油技术的研究热点。 气举采油系统性极强,由压缩机组、配气管网、气举井、集输管网四部分串联组成。任一子系统的波动都将影响整个系统的运行。压缩机组作为气举采油的动力源,其气量直接影响气举采油的规模,而动力机的选择也将直接影响整个气举系统的经济效益;配气管网作为能量的中间传递者,其输出压力与温度将直接影响气举井的工艺设计,从而影响气举井的工况;气举井作为气举系统的核心,也是能量消耗的主要场所,气举井的经济效益高低将直接决定气举系统经济效率的高低;集输管网起能量转移的作用,但计量站回压直接与气举井井口回压相关联,从而影响气举井的正常运行。 与有杆抽油系统相比,气举系统各子系统极其分散,具有不同类型的动力设备驱动的多个机组同时工作的动力系统、纵横交错的能量传递系统、极其复杂的举升系统以及高气液比大流量的运输系统。如何正确评价各子系统的能耗情况,特别是气举井子系统的能耗分析;针对各个单井的具体情况,采取怎样的工艺措施,以达到节能增效的目的,以及如何在限量的气源情况下获取更高的经济效益,已成为目前气举采油的技术关键。 本文旨在通过描述气举各子系统的能量转换规律,建立一套现场实用的能耗指标体系,以文东油田气举系统为实例,针对各子系统的能耗利用情况,提出合理的工艺技术措施以提高整个气举系统的效率。对于高产液井,重点研究连续气举井优化设计技术;对于低产量低压井,提出柱塞气举、单管柱球塞连续气举新工艺。在此基础上,以区块总产油量和经济效益为目标,建立了多井的优化配气数学模型,使各气举井的气量分配更合理,从而提高了高压气源的利用率。本文研究取得了以下主要成果和认识: (1) 气举系统效率评价模型方面 本文将气举系统分为压缩机组、配气管网、气举井、集输管网四个子系统,综合考虑了气体热膨胀、动能、位能等,建立了描述各子系统流动规律相应的数学模型,提出了各子系统的效率评价方法。在此基础上,建立了一套实用的气举系统效率评价 摘要 指标体系,结合气举井经济效益,建立了气举井效率控制图.应用文东油田的68口气 举井测试数据,统计分析了气举子系统能耗情况,重点分析了注气量、注入气液比、 注入压力等因素对气举井效率的影响,为气举井的设计提供了明确的目标。统计分析 表明:气举井滑脱损失是气举井效率低的主要原因,亦是气举系统效率低的主要原因。 因此,提高气举系统效率主要围绕提高气举井效率进行。 (2)提高气举井效率的措施方面 基于对地层流入动态以及井筒多相管流的分析,确定了适合气举条件下的油井流 入动态模型以及适于高气液比下的井筒多相管流模型,应用气举阀动态特性实验结果, 对比分析了国产与进口气举阀的各项性能参数的差异,改进了气举井布阀设计方法, 使气举井阀分布更合理,以提高气举井效率。 对低能量井采用柱塞气举,研制了柱塞气举配套工具,实现了柱塞气举配套工具 国产化;建立了柱塞气举动力学模型,对柱塞气举进行了优化设计,为柱塞气举的现 场应用提供了重要的技术保障。鉴于低压井连续气举滑脱损失严重,提出了适合于文 东油田5’厅套管的单管球塞连续气举工艺,模拟分析计算表明,该工艺能明显降低滑 脱损失,提高举升效率,有望成为连续气举的接替工艺。 (3)区块优化配气方面 针对高压气源严重不足,进而制约气举规模的问题,结合气举井特性曲线,建立 了气举井经济动态模型和以区块(多井)总产量与经济效益为目标的双目标优化配气 模型,为气举的进一步推广提供了重要的技术依据。 对文东油田气举系统进行了效率评价,针对各种类型的典型井,应用相应的工艺 措施,已获得了显著的经济效益和社会效益。 主题词:人工举升气举采油系统效率优化配气
【学位授予单位】:西南石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TE355

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【引证文献】
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【同被引文献】
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