1 采油原理

氣舉采油原理是依靠從地面注入井內的高壓氣體與油層產生流體在井筒中的混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流入到井內的原油舉升到地面的一種采油方式。

當?shù)貙幽芰坎荒軐⒁后w舉升到地面或滿足不了產量要求時，人為地把高壓氣體（天然氣、N2、CO2）注入井內，依靠氣體降低舉升管中的流壓梯度（氣液混合物密度），并利用其能量舉升液體的人工舉升方法。

氣舉采油是基于“U”型管原理，通過地面向油套環(huán)空（反舉）或油管（正舉）注入高壓氣體，使之與地層流體混合，降低液柱密度和對井底的回壓（井底流壓），從而提高油井產量。

氣舉分為連續(xù)氣舉和間歇氣舉。連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內，排出井筒中液體。適應于供液能力較好、產量較高的油井。間歇氣舉是向井筒周期性地注入氣體，推動停注期間在井筒內聚集的油層流體段塞升至地面，從而排出井中液體。主要用于油層供給能力差，產量低的油井。

氣舉采油產的井口和井下設備比較簡單，管理比較方便，液量變化范圍大，對于深井、油氣比較高，出砂嚴重的井、斜井等較泵舉方式更具優(yōu)勢。但氣舉采油方式要求有充足的高壓氣源，氣舉井的井底回壓較高，而且注入氣的溫度較低，會引起井筒結蠟。

2 氣舉方式

氣舉采油法可以相對地細分成兩種方式: 連續(xù)氣舉和間歇氣舉。

1. 連續(xù)氣舉

所謂連續(xù)氣舉, 就是將高壓氣流連續(xù)地注入氣舉管內, 使井中液體充氣以降低混合物密度, 直至因井底壓力下降, 在井底形成足夠的生產壓差, 達到所需的指標。為此要使用流量閥和調節(jié)閥。前者要以可利用的注氣壓力,盡可能最深地將氣體單點注入油管; 后者的功能相當于一個可變孔板, 可以根據油管壓力( 油壓) 的高低, 調節(jié)地面的注氣量。這種連續(xù)氣舉法用于采油指數(shù)高和因井深造成井底壓力過高的油井。

2. 間歇氣舉

這種方法包含了高壓氣體在升至低壓出口后的膨脹問題。間歇氣舉所采用的閥孔徑很大, 所以能使氣體全部進入油管, 并以壓力控制氣體的膨脹, 這樣可調節(jié)以最大的流速來舉升閥上部所聚集的液柱, 使滑脫為最小, 或控制液體的漏落量, 讓全部液體以最小的含氣進入油罐。間歇氣舉時, 地面一般要配套使用間歇氣舉控制器( 周期- 時間控制器)。

間歇氣舉既可運用于低產井, 也可用于采油指數(shù)高、井底壓力低、或者采油指數(shù)與井底壓力都低的井。

間歇氣舉和連續(xù)氣舉的目的是一樣的, 即為了造成必要的井底流壓, 使油井達到所需的產量。但兩者有一個很大的差別, 那就是: 前者首先要形成液體段塞, 然后從段塞下面注入氣體, 推動段塞升至地面, 就象射擊槍彈一樣。在從段塞下面注入氣體直至段塞流出井口這段時間內, 井底流壓的變化是很大的。

3 啟動壓力

氣舉采油時的工作情況, 可用環(huán)形進氣的單層管方式加以說明。

油井停產時, 油套管內的液面處于同一高度[圖a] , 當開動壓風機向套管環(huán)形空間注入壓縮氣體后, 環(huán)形空間內的液面被擠壓向下, 如不考慮液體被擠入地層, 環(huán)空中的液體全部進入油管, 油管內的液面則上升, 在這過程中壓風機的壓力不斷提高。當環(huán)形空間內的液面下降到管鞋時[圖b] , 壓風機達到最大的壓力, 稱為啟動壓力p_c。壓縮氣體進入油管后, 使油管內原油混氣, 液面不斷升高直至噴出地面[圖c ]。

在開始噴出前, 井內壓力總是大于地層壓力的; 當噴出后由于環(huán)形空間仍繼續(xù)進氣, 油管內液體繼續(xù)噴出, 使混氣液的密度愈來愈低, 油管鞋壓力則急劇降低, 此時井底壓力及壓風機壓力亦隨之急劇下降。當井底壓力低于地層壓力時, 液體則從地層流到井底。由于地層出油使油管內混氣液密度稍有增加, 因而使壓風機的壓力又復而上升, 經過一段時間后趨于穩(wěn)定,此時壓風機的壓力稱為工作壓力po。根據礦場實踐可繪制出氣舉過程中壓風機出口壓力的變化曲線。

如果氣舉時的啟動壓力大于壓風機的額定工作壓力, 氣舉無法實現(xiàn)。啟動壓力的大小與氣舉方式、油管下入深度、井徑和油管直徑以及靜液面的位置有關。環(huán)形空間進氣的單層管氣舉方式有兩種情況:

(1 ) 環(huán)形空間內液面降低到管鞋時, 液體并未從井口溢出 , 啟動壓力與油管液柱壓力相平衡, 即:

靜液面接近井口, 環(huán)形空間的液面還沒有被擠壓到油管鞋時, 油管內的液面已達到井口, 液體途中溢出井口。在這種情況下, 當環(huán)形空間液面被擠壓而達到管鞋時, 啟動壓力就相當于油管中的液柱壓力, 即:

式中

p′_c———最大的啟動壓力;

L———油管長度;

ρ———液體密度。

當油層滲透性好, 而且被氣體擠壓的液面下降很緩慢時, 則從環(huán)形空間中擠壓出的液體部分被地層吸收。在極端的情況下, 液體全部被地層吸收, 而在壓縮氣到達管鞋時, 油管中的液面幾乎沒有升高。在這種情況下, 啟動壓力將僅根據油管在靜液面下的沉沒深度確定,即:

式中 p″_c———最小的啟動壓力。

從以上啟動壓力的估算看出, 各種氣舉系統(tǒng)的啟動壓力只能在p′_c和p″_c的范圍內變化。一般啟動壓力不可能低于p″_c值。

4 優(yōu)點

適應的產量變化范圍非常寬廣、作業(yè)費低、適應于大角度斜井、狗腿角大的井、出砂井、高氣油比油井、結蠟結垢井。

5 影響因素

影響氣舉生產的因素有很多，包括油藏方面、完井本身和地面生產系統(tǒng)等，現(xiàn)概述主要因素如下：

（1）油井的產能、地層壓力

氣舉完井以此為依據進行設計。如果油井的實際產能、地層壓力與設計所選用的產能和地層壓力差別較大，就會造成氣舉工作不正常。當實際產能、地層壓力高于設計值時，高的油管壓力就會造成進氣量不夠，套壓增加，工作閥上移和多點注氣現(xiàn)象，使氣舉效率降低。嚴重的話，上一級氣舉閥可能間歇開關，造成生產不穩(wěn)定。當實際產能、地層壓力低于設計值時，會消耗比設計多的氣量，才能滿足產量要求；氣舉效率低。嚴重時，可能造成過度注氣、干注氣，影響其它井的氣舉生產。

（2）油井溫度。

當實際溫度低于設計值時，實際風包壓力低，排液閥不關閉，造成淺處注氣或多點注氣，浪費壓力資源。當實際井溫高于設計值時，如果工作閥是氣舉閥，工作閥無法打開，注氣閥是上一級閥門，注氣深度無法達到，產量低，效率低。

（3）井口壓力

當井口壓力高時，回壓高，注氣深度淺。若想獲得相同的產量，必須注更多的氣，氣舉效率低；或者油套壓差小，注氣量小，產量低，無法滿足生產要求。反之，井口壓力低時，注入深度增大，相同的注氣量可得到更高的產量，相同的產量所需的氣舉氣量少。因此，在有氣舉井的油田中，地面工藝系統(tǒng)及油井本身應盡量降低井口壓力和回壓爭取最大的產量。

（4）注氣壓力

注氣壓力越高，注氣深度就越大，用較少的氣量就可得到較好的產量，氣舉效果高。

（5）注氣量

當注氣量低于設計氣量時，產量無法滿足要求，嚴重時，會造成工作閥間歇注氣，氣舉

生產不穩(wěn)定。只有提高氣量，降低井筒內液體的密度，才能使液柱對地層的回壓減小，所需的井底舉升壓力也減小，因而可獲得更高的產量。但并不是注氣量越大越好，當注氣量大過一定值后，如果繼續(xù)增加注氣量，產液量的增加值會越來越小，直至某一最高液量點。再繼續(xù)增加注氣量，產量不僅不會增加，反而下降，嚴重時則浪費氣源，可能會造成干注氣，不出油。

（6）氣舉閥

氣舉閥的設計（包括工作閥的位置和氣舉閥風包的設定值）與實際要求有差別，甚至很大的差別。如果差別較小，一般通過調過氣量就可以解決問題，滿足生產要求。但有些時候差別很大，調節(jié)氣量無法解決問題。

（7）不穩(wěn)定生產

即井口壓力不穩(wěn)定，油產量不穩(wěn)定和氣量不穩(wěn)定，嚴重的情況是出現(xiàn)間歇氣舉現(xiàn)象。當油井生產不穩(wěn)定，不僅影響油井產量，使油層出砂，而且對地面處理設施造成損害。如有時產量低，分離器液面很低，有時井產量很高，液面很高，這樣不僅影響分離器的正常工作，而且由于液面超高或超低使整個生產系統(tǒng)經常關閉。所以在氣舉生產中，不僅要保持油井產量高，而且很重要的是保持油井的穩(wěn)定生產。

如果利用各種方法無法使油井處于穩(wěn)定生產，可以將注氣閥上移，增加油套壓差，讓氣舉閥處于節(jié)流狀態(tài)，這樣就可以穩(wěn)定生產。