专利名称：气举球气举采油井下管柱结构及其设计方法
技术领域：
本发明涉及一种气举球气举采油井下管柱结构及其设计方法。
申请人于90年7月12日申请了一件名为“一种气举采油装置”的专利申请，并获得专利权，专利号为90209934.5，这种气举采油装置是由常规的气举采油装置加上专用的球控机构组合而成，通过在送气管内定时定量的投放气举球，使得举升管内形成气柱与气举球相间的段塞流，使气体的能量得到很好的发挥，减少注气比，增大采油深度，提高气举效率。此后申请人于94年5月13日对上述专利又进行了改进，申请了一件名为“一种多功能球控装置”的专利申请，并获得专利权，专利号为94211885.5。
以后申请人对气举球气举采油球控装置再一次进行了改进，申请人于1997年6月26日申请了一件名为“气举球气举采油球控装置及其采油方法”的专利申请，并获得专利权，专利号为97112568.6。该装置是在一油气球分离器的壳体上设有低压气出口、油气球人口、油输出口，在壳体内设有与油气球人口相通的螺旋管，螺旋管的上方设有分离伞、下方设有滤网。在滤网的下面设有发球阀，阀体上有进球通孔、低压通气孔；高压进气通孔、高压出气通孔，阀芯上有通过转动或滑动接通上述两对孔的通气道。通过发球阀可连续向气送管供气供球。该装置气举效率高，节省用气量，构造简单，易于实施，使安全性、工作可靠性得到保证。在此之前，申请人于1997年5月8日申请了一件名为“气举球气举采油井下三汇”的专利申请，并获得专利权，专利号为97216494.4。该井下三汇包括有送气管接头、举升管接头、尾管接头。送气管接头、举升管接头通过180度弯头连接为一整体，该180度弯头上开有流通口，并与尾管接头相通。使用时，该三汇的接头与所对应的举升管，送气球油管、尾管相接，构成气举球气举采油井下管柱结构，该井下管柱结构与上述气举球气举采油球控装置组合在一起，可以进行气举球气举采油。
目前，国内外常用的单管连续气举采油装置，以及美国五十年代初研制的飞球泵气举采油装置的井下管柱结构，以及前述申请所提出的气举球气举采油井下管柱结构，在采用上述各井下管柱结构进行气举采油时，由于注气点均沉没于油井静液面以下很深的深处，气举采油的启动压力都很高。单管连续气举采油的启动压力略为气举球气举采油的启动压力的3倍，飞球泵气举采油的启动压力略为气举球气举采油启动压力的2倍。因此，单管连续气举采油装置、以及美国飞球泵气举采油装置的井下管柱结构，由于启动压力高，所以一口油井必须采用数支甚至十支以上的气举阀来降低启动压力。这样的管柱结构存在的问题是井下管柱成本高；起下管柱难度大，作业费用高；生产中精密的气举阀易出故障而造成低效的多点注气或油井停产。生产测试频繁，管理成本高。申请人所提出的气举球气举采油井下管柱结构，虽然启动压力低于单管连续气举采油装置、飞球泵气举采油装置的井下管柱结构，但启动压力仍很高，也需要使用若干支气举阀，也同样存在井下管柱成本高，起下管柱难度大、作业费用高等问题。
本发明的目的是实现一种气举球气举采油井下管柱结构及其设计方法。该井下管柱结构及其设计方法可以使得在相同的井口启动注气压力下，注气点的深度大幅度增加。可以实现气举井的正常启动，大幅度地降低了管柱成本和作业费用，根本上避免了多点注气，达到油井长期稳定生产。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案这种气举球气举采油井下管柱结构包括有送气球油管、举升油管、尾管，并由井下三汇连接为一体，在举升油管和送气球油管之间连通有筒体，筒体内设有单流阀，其单流方向为举升油管流到供气球油管。在该气举球气举采油井下管柱结构没有采用传统的气举阀，而在管柱上安装一只外径很小的单流阀就可以实现气举井的正常启动。而且在相同的井口启动注气压力下，注气点的深度大幅度增加。大幅度地降低了管柱成本，起下管柱难度大为减小，作业费用低，根本上解决了多点注气，达到油井长期稳定生产。
在所述气举球气举采油井下管柱结构中，所述筒体上安装有伸缩短节。
上述气举球气举采油井下管柱结构通过下述步骤设计(1)假设采用所述气举球气举采油井下管柱结构及套管进行气举采油，并假设压井液面在井口的状态下，(2)假设先从套管和举升油管同时注气，使液体从送气球油管向地面输油管排液，第一次排液结束，此时，环空液面下降到L1’位置，其中，L1’是通过下述公式用试凑法或作图法得出，L1'=PKOLf'-Pw‾hGs]]>PKOL1'=Pkoe0.3813×10-4rgLf']]>式中，L1’为第一次排液结束时环空液面下降位置，单位为英尺， 为环空液面L1’处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，PKO为井口处启动注气压力，单位为磅/英寸2，Pwh为井口出油管油压力，单位为磅/英寸2，Gs为压井液梯度，单位为磅/英寸2/英尺，rg为天然气比重，无因次，e-自然对数的底等于2.71828，(3)计算第一次气举排液体积V1及第一次排液结束时，折算为井内液面齐平的深度L1，其中第一次气举排液体积V1是通过下述公式得出的V1=π4(D'2-2d''2+d'2)L1']]>式中，V1为第一次气举排液体积，单位为英尺3，D’为油层套管内径，单位为英尺，d’为举升管或送气球管的内径，单位为英尺，d”为举升管或送气球管的外径，单位为英尺，L1’的意义如前所述，第一次气举排液结束时，折算为井内液面齐平的深度L1，是通过下述公式得出的L1=V1π4(D'2-2d''2+2d'2)]]>(4)假设在举升油管和送气油管之间安装筒体，筒体内设有单流阀，单流阀的单流方向为由举升油管到供气球油管，单流阀的位置在液面L1以下的深度hs1，hs1是通过下述公式用试凑法得出hs1=144(PKOL2'-Pw‾h)ρL(1+d'2D'2-2d''2+d'2)]]>PKOL2'=Pkoe0.3813×10-4rg(L1+hs1)]]>式中，hs1为单流阀安装在液面L1以下的深度，单位为英尺，
PKOL2’为单流阀深度L2’处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，ρL为压井液的重度，单位为磅/英尺3，Pwh、D’、d’、d”的意义如前所述，这样，得到单流阀的安装深度为L2’，L2’＝L1+hs1，单位为英尺，(5)假设套管停止注气，并向地面输油管第一次控制排气降压，举升油管继续注气，待举升油管液面下降到单流阀处，开始第二次气举排液，待送气球油管排液流量明显减小时，套管开始第二次注气，第二次排液结束，环空液面下降到L2”位置，L2”是通过下述公式得出，L2”＝L1+hs1+h1其中，h1为第二次排液结束时，井内环空液面比单流阀低的距离，h1是通过下述公式用试凑法得出，144PKOL”2＝ρLh1+144PfL’2PKOL''2=PKOe0.3813×10-4rg(L2'+h1)]]>式中，PKOL”2为第二次排液结束时，井内环空液面L2”处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，PfL2’为第二次排液结束时，送气球油管在单流阀处的油管流压，查多相垂直管流压曲线可得，ρL的意义如前所述，(6)计算第二次排液结束时，环空液面L2”以上油管内流体体积V2，并设供气球管全为液体充满，V2通过下述公式得出，V2=(L2'+2h1)π4d'2]]>式中，V2为第二次排液结束时，环空液面L2”以上油管内液体体积，单位为英尺3，L2’、h1、d’的意义如前所述，(7)再通过V2计算出液体体积V2所占井筒储液高度h2，h2通过下述公式得出，h2=V2π4(D'2-2d''2+2d'2)]]>
式中，h2为V2液体体积占井筒储液高度，单位为英尺V2、D’、d’、d”的意义如前所述，(8)折算第二次排液结束时的井内齐平液面的深度L2，并通过下述公式得出L2＝L2”-h2L2为第二次排液结束时，折算井内齐平液面深度L2，单位为英尺，L2”、h2的意义如前所述，(9)确定井下三汇的安装深度，井下三汇安装在液面L2以下的深度hs2，hs2通过下述公式用试凑法得出，hs2=144(PKOL3-Pw‾h)ρL(1+d'2D'2-2d''2+d'2)]]>PKOL3=Pkoe0.3813×10-4rg(L2+hs2)]]>式中，hs2为井下三汇安装在液面L2以下的深度，单位为英尺，PKOL3为井下三汇处启动注气压力，单位为磅/英寸2，Pwh、ρL、d’、D’、d”、rg、L2的意义如前所述，这样即计算出井下三汇安装深度为L3，L3＝L2+hs2，单位为英尺。
通过上述设计方法可以计算出单流阀和井下三汇安装在距井口以下的深度L2’和L3，以确定单流阀和井下三汇在管柱上的位置，以配装管柱。在使用本发明的气举球气举采油井下管柱结构进行启动操作采油时，所使用的启动操作方法是采用三次排液、二次排气降压的方法。前述设计方法中，第一、二次排液和第一次排气降压的方法步骤不是凭空假设的，而是根据实际启动操作方法，是按照实际启动操作方法中第一、二次排液和第一次排气降压方法步骤而设计出来的，其过程是完全一样的，作为设计方法计算出单流阀和井下三汇在管柱上的位置，就达到了目的。而作为实际启动操作方法还要将启动操作过渡到正常气举采油生产，因此，在实际启动操作方法中除了包括第一、二次排液和第一次排气降压外，而还包括第二次排气降压、第三次排液步骤待第二次排液结束时，先改为送气球油管注气，待压力上升到最大值时，再倒为套管和举升油管向地面输油管控制排气降压，待压力降到最小时，再改为举升油管不用控制排液，此时单流阀关闭，待送气球油管内液面下降到井下三汇时，气体进入举升油管，开始第三次气举排液，待举升油管井口排液正常时，球控装置开始发球，使举升油管内流压梯度进一步降低，待降低到设计的注气量要求的流压梯度时，油井转入正常气举球气举采油。
本发明的设计方法中的设计计算并未考虑举通排液时所需消耗的流动磨擦阻力，同时也未考虑实际压井液密度与设计值有误差等，所以按上述设计的L1、L2、L3为理想的最大值，在实际使用时，还要进行调整，调整方法有三个即(1)实际生产中实际使用的井口启动注气压力比设计值高10％左右。(2)按上述设计的L1、L2、L3减去其10％左右为其使用值。(3)上述设计公式中不考虑天然气比重rg对井启动注气压力PKO的影响，并取第二次排液结束时井内折算齐平液面在单流阀处设计。以上三种方法结合油田具体情况拟定，只取其一种。
在压井液面在井口的情况下，是采用上述的设计方法和启动操作方法，当压井液不在井口，而在上述L1液面以上时，则仍按压井液面在井口的情况下的设计方法设计井下管柱结构。
当压井液面不在井口，而在上述液面L1以下的情况下，此时则把压井液面的深度定义为L1，按压井液面在井口的情况下的设计方法中的步骤(3)一步骤(9)进行设计井下管柱结构。
当压井液面很低，而井口启动注气压力允许的情况下，井下管柱结构中可不安装单流阀，即不采用上述三次排液掏空方法，而采用一次排液掏空后，转入正常气举采油。
当压井液面在井口、油井生产压差要求不高，且井口启动注气压力允许的情况下，可以不安装单流阀，采用二次排液或一次排液启动后，转入正常气举球采油。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为气举球气举采油井下管柱结构及设计示意2为单流阀的结构示意图实施例1本实施例的已知数据取自[美]·K·E布朗主编的“升举法采油工艺”卷二〔上〕第326页例。
已知油层套管为5又1/2英寸；油管外径2又7/8英寸；rg＝0.7；油井充满压井液，Gs＝0.4磅/英寸2/英尺；油气比＝400标准英尺3/桶；油井产水率＝50％；气液比＝200标准英尺3/桶；PR＝1920磅/英寸2；原油重度＝35°API；饱和压力Pb＝1520磅/英寸2；PI＝5(到Pb之前为线性变化)；Pwh＝120磅/英寸2(表压)(不变)；Pso＝900磅/英寸(现有950)；Pko＝1000磅/英寸2(现有1050)；深度＝8000英尺；要求的产量＝最高产量；井底温度＝170°F；地温梯度＝1.2°F/1000英尺；(地面温度＝109°F)。
采用本发明的设计方法，用上述已知数据设计气举球采油井下管柱结构，并说明气举排液的启动方法。
选用API平式1.66英寸油管作为举升管和送气球油管，D’＝0.3892英尺；d’＝0.1152英尺；d”＝0.1384英尺。
(1)假设先从套管和举升油管同时注气，送气球油管向地面输油排液，①计算第一次排液结束时，环空液面下降的位置L1’通过公式L1'=PKOL1'-Pw‾hGs]]>PKOL1'=Pkoe0.3813×10-4rgL1']]>将已知数代入上述二式，并用试凑法解得L1’＝2350英尺。
②计算从送气球油管排出压井液体积， ③第一次排液结束时，折算井内齐平液面的深度， (2)计算单流阀在举升管和送气球油管间的安装位置，单流阀安装在液面L1以下的深度hs1，通过公式hs1=(PKOL2'-Pw‾h)×144ρL(1+d'2D'2-2d''2+d'2)]]>PKOL2'=Pkoe0.3813×10-4rg(L1+hs1)]]>将已知数代入上述二式，并用试凑法解得hs1＝2270英尺。
单流阀安装在距井口以下深度L2’＝L1+hs1＝4397.1英尺，并假设在此位置上安装单流阀，单流阀单流方向为由举升油管到供气球油管。
(3)假设套管停止注气，并向地面输油管第一次控制排气降压，举升油管继续注气，待举升油管液面下降到单流阀时，开始第二次气举排液，待送气球油管排液流量明显减小时，套管开始第二次注气，其目的是增加此次排液的开筒掏空度。
①计算套管第二次注气供气球油管第二次排液结束时，井内环空液面的位置L2”，设环空液面比单流阀低h1，由连通管压力平衡得144PKOL2”＝ρLh1+PfL2’×144PKOL2''=PKOe0.3813×10-4rg(L2'+h1)]]>其中，PfL2’为第二次排液结束时，送气球油管在单流阀处的油管流压，参见布朗主编的《升举法采油工艺》卷二(上)第654页垂直流压梯度曲线，得PfL2’＝640磅/英寸2，将已知数代入上述二式，并用试凑法解得h1＝1310英尺。
②第二次排液结束时，环空液面的深度L2”＝L2’+h1＝5707.1英尺。
③计算第二次排液结束时环空液面L2”以上油管内液体体积，(设供气球油管内全为液体充满)， ④计算V2液体体积占井筒储液高度 ⑤第二次排液结束时，折算井内齐平液面深度L2
L2＝L2”-h2＝5040.5英尺(4)与单流阀同理，井下三汇安装在液面L2以下的深度hs2，通过下述计算hs2hs2=144(PKOL3-Pw‾h)ρL(1+d'2D'2-2d''2+d'2)]]>PKOL3=Pkoe0.3813×10-4rg(L2+hs2)]]>将已知数代入上述二式，并用试凑法解得hs2＝2493英尺计算井下三汇安装在距井口以下的深度L3L3＝L2+hs2＝7533.5英尺考虑到消耗的流动磨擦阻力及实际压井液密度与设计值有误差等，对所得到的单流阀安装在距井口以下深度L2’及井下三汇安装在距井口以下深度L3进行调整。即L2’的使用值＝4397.1英尺-(4397.1英尺×10％)＝3957.4英尺L3的使用值＝7533.5英尺-(7533.5英尺×10％)＝6780.2英尺所得到的三汇的深度L3(使用值)即为不考虑油井配产时的注气点。在考虑油井配产时，可通过下述井下管柱结构设计方法设计注气点(1)在L-P座标图中画出注气点以下的流压梯度曲线，可用查图法和计算法求得。
(2)在L-P座标图中画出注气点以上的气举球气举采油的工作流压梯度曲线，并按未有滑脱引起的液体滞留量多相管流压梯度公式计算。
(3)上述两条曲线的交点即为注气点。
采用本发明设计方法所计算出的注气点(即井下三汇)和考虑油井配产时的注气点的深点是否基本一致，若基本一致为合格。若不合格时，根据现场油井情况，调整油井配产或调整启动注气压力直到合格时为止。
如图1所示，在井中将尾管8、举升油管2、送气球油管3通过井下三汇7配装在一起，其中井下三汇7距井口以下的深度L3(使用值)是通过前述计算得出的。在举升油管2和送气球油管3之间安装筒体，筒体内设有单流阀5，其单流方向为由举升油管2流到送气球油管3。单流阀5距井口以下的深度L2’(使用值)是通过前述计算得出的。筒体、单流阀如图2所示，筒体15是由一根竖管的两端各接一根横管所构成。两根横管分别接举升管、送气球管。单流阀由阀体10、阀座11、阀球12、阀罩13等组成，单流阀的筒体上还接有伸缩短节14，流体只能由下往上流，而不能从上往下流，是石油化工业中的常规产品。如图1所示，在送气球油管上配装有伸缩短节6。在井中的举升油管2、送气球油管3、尾管8外安装有油层套管1、油层套管1并伸入到油层9中。所有的管柱的实际的组配及起下操作按现有关章程执行。
在气举球气举采油井启动操作前，先检查地面流程、设备、仪表是否完好，能提供的注气压力和注气量能否符合设计要求，然后按下述方法步骤进行。本实施例中的压井液面4在井口。
(1)先把流程倒为套管1和举升油管2同时注气，送气球油管3向地面输油管排液，直至井口未有液体排出，第一次排液结束，此时，环空液面下降到L1’位置，折算井内齐平液面的深度为L1。
(2)把流程倒为套管1停止注气，并向地面输油管第一次控制排气降压，在排气降压过程中，是按油田实际情况控制降压速度，以防油层出砂，举升油管2继续注气，待举升油管液面下降到单流阀5时，开始第二次气举排液，通过计量仪表观察油井第二次排液情况，待送气球油管排液流量明显减小时，再改套管第二次注气，直到第二次排液结束。此时，环空液面下降到L2”位置，折算井内齐平液面的深度为L2。
(3)待第二次排液结束时，先改为送气球油管3注气，待压力上升到最大时，再倒为套管1和举升油管2均向地面输油管控制排气降压，待压力降到最小时，再改为举升油管2不用控制排液，此时单流阀5关闭，待送气球油管2内液面下降到井下三汇7时，气体进入举升油管开始第三次气举排液，待举升油管2井口排液正常时，倒流程启动球控制装置发球，使举升油管2内流压梯度进一步降低，待降低到设计的注气量要求的流压梯度时，油井转入正常气举采油。记录发球前后的井口压力、注气量、产气量、产液量，以对比气举球气举采油的优点和是否达到设计要求。
比较例1单管连续气举的管柱结构设计及排液启动方法。
见[美]K·E布朗主编的《升举法采油工艺》卷二(上)第330页，气举阀的分布如表1。气举阀级数1 2 3 4 5 6 7 8下入深度英尺 2350 3350 4150 4750 5250 5650 5800 5900气举阀分布的设计方法及排液启动方法见该书。
飞球泵气举采油的气举阀分布与上基本相同。
从本比较例知，气举球气举采油井下管柱设计的注气点深度7533.5英尺，设扣去10％，还有6780.2英尺，比上述用气举阀的注气点5900英尺还多880.2英尺。由于注气点深度大，又由于井筒流梯小，所以气举球气举采油油井产量是高的。
比较例2对比单管连续气举和双管气举球气举的开筒流梯值(或Δh值)，见[美]K·E布朗主编的《升举法采油工艺》卷一第416页例。
已知d＝1.995英寸；P1＝500磅/英寸2；P2＝1000磅/英寸2；Pa＝14.7磅/英寸2；T1＝120°F；T2＝150°F；rg＝0.65；Yw＝1.07；Q0＝400桶/天；Qw＝600桶/天；ρ0＝220API；μ0＝按与API重度的相关式求出；μg＝0.018厘泊(恒定)；δ0＝30达因/厘米；δw＝70达因/厘米；GLR＝500标准英尺3/库存桶。
要求确定从500到1000磅/英寸2压力点之间的距离，解对比该书上考虑因滑脱引起的液体滞留量各种方法和申请人的方法计算出的Δh值如下表2(申请人的方法消除了滑脱引起的液体滞留量)
从表2中数据说明，本发明的气举球气举采油由于消去了滑脱损失，所以举升高度Δh最高，说明该方法适用深井低液面井能力强。
本发明的气举球气举采油井下管柱结构要求1、双管管径的选择应选择最不利的节箍外径，并留足够间隙，例AP1套管5又1/2”的D’＝118.6-127.3mm，内可下两根API平式1.66英寸油管，节箍外径52.2mm，当两节箍齐平时与套管的间隙δ＝14.2-22.9mm，由上述δ值，应该下得去，同时还有安装单流阀足够空间。
2、尾管的选择尾管的管径一般同于双管管径，长度下到油层中部或距油层一定距离，但尾管至少有一定长度，以防止气举时注入气窜入环形空间。
3、单流阀的设计应尽所能小，开关可靠。单流阀筒体上接伸缩短节是防止双管起下过程中，管柱上下错动而被拉断。
4、井下三汇设计时应考虑足够强度，即承受最大注气压力和起下管柱不损坏，装卸方便，通径必须与双管相同，不卡球，尾管入口处应有滤网，但尽量减小流动阻力。
5、伸缩短节(安装靠近三汇处)除一般要求外，还要求通径与举升管相同6、套管要求检查允许掏空度，通径和损坏情况。
采用本发明的气举球气举井下管柱结构及其设计方法完善了气举球气举采油的方法，使得在相同的井口启动注气压力下，注气点的深度大幅度增加，并且大幅度地降低了管柱成本，起下管柱难度大为减小，作业费用低，根本上解决了多点注气，达到油井长期稳定生产。
权利要求
1.一种气举球气举采油井下管柱结构，该管柱结构包括有送气球油管、举升油管、尾管，并由井下三汇连接为一体，其特征在于在举升油管和送气球油管之间连通有筒体，筒体内设有单流阀，其单流方向为举升油管流到供气球油管。
2.根据权利要求1所述的气举采油井下管柱结构，其特征在于所述筒体上安装有伸缩短节。
3.一种权利要求1或2所述的气举球气举采油井下管柱结构的设计方法，其特征在于该方法包括下述步骤(1)假设采用所述气举球气举采油井下管柱结构及套管进行气举采油，并假设压井液面在井口的状态下，(2)假设先从套管和举升油管同时注气，使液体从送气球油管向地面输油管排液，第一次排液结束，此时，环空液面下降到L1’位置，其中，L1’是通过下述公式用试凑法或作图法得出，L1'=PKOL1'-Pw‾hGs]]>PKOL1'=Pkoe0.3818×10-4rgL1']]>式中，L1’为第一次排液结束时环空液面下降位置，单位为英尺，PKOL1’为环空液面L1’处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，PKO为井口处启动注气压力，单位为磅/英寸2，Pwh为井口出油管油压力，单位为磅/英寸2，Gs为压井液梯度，单位为磅/英寸2/英尺，rg为天然气比重，无因次，e-自然对数的底等于2.71828，(3)计算第一次气举排液体积V1及第一次排液结束时，折算为井内液面齐平的深度L1，其中第一次气举排液体积V1是通过下述公式得出的V1=π4(D'2-2d''2+d'2)L1']]>式中，V1为第一次气举排液体积，单位为英尺3，D’为油层套管内径，单位为英尺，d’为举升管或送气球管的内径，单位为英尺，d”为举升管或送气球管的外径，单位为英尺，L1’的意义如前所述，第一次气举排液结束时，折算为井内液面齐平的深度L1，是通过下述公式得出的L1=V1π4(D'2-2d''2+2d'2)]]>(4)假设在举升油管和送气油管之间安装筒体，筒体内设有单流阀，单流阀的单流方向为由举升油管到供气球油管，单流阀的位置在液面L1以下的深度hs1，hs1是通过下述公式用试凑法得出hs1=144(PKOL2'-Pw‾h)ρL(1+d'2D'2+2d''2+d'2)]]>PKOL2'=Pkoe0.3813×10-4rg(L1+hs1)]]>式中，hs1为单流阀安装在液面L1以下的深度，单位为英尺，PKOL2’为单流阀深度L2’处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，ρL为压井液的重度，单位为磅/英尺3，Pwh、D’、d’、d”的意义如前所述，这样，得到单流阀的安装深度为L2’，L2’＝L1+hs1，单位为英尺，(5)假设套管停止注气，并向地面输油管第一次控制排气降压，举升油管继续注气，待举升油管液面下降到单流阀处，开始第二次气举排液，待送气球油管排液流量明显减小时，套管开始第二次注气，第二次排液结束，环空液面下降到L2”位置，L2”是通过下述公式得出，L2”＝L1+hs1+h1其中，h1为第二次排液结束时，井内环空液面比单流阀低的距离，h1是通过下述公式用试凑法得出，144 PKOL”2＝ρLh1+144PfL2’PKOL''2=PKOe0.3813×10-4rg(L2'+h1)]]>式中，PKOL”2为第二次排液结束时，井内环空液面L2”处的启动注气压力，单位为磅/英寸2，PfL2’为第二次排液结束时，送气球油管在单流阀处的油管流压，查多相垂直管流压曲线可得，ρL的意义如前所述，(6)计算第二次排液结束时，环空液面L2”以上油管内流体体积V2，并设供气球管全为液体充满，V2通过下述公式得出，V2=(L2'+2h1)π4d'2]]>式中，V2为第二次排液结束时，环空液面L2”以上油管内液体体积，单位为英尺3，L2’、h1、d’的意义如前所述，(7)再通过V2计算出液体体积V2所占井筒储液高度h2，h2通过下述公式得出，h2=V2π4(D'2-2d''2+2d'2)]]>式中，h2为V2液体体积占井筒储液高度，单位为英尺V2、D’、d’、d”的意义如前所述，(8)折算第二次排液结束时的井内齐平液面的深度L2，并通过下述公式得出L2＝L2”-h2L2为第二次排液结束时，折算井内齐平液面深度L2，单位为英尺，L2”、h2的意义如前所述，(9)确定井下三汇的安装深度，井下三汇安装在液面L2以下的深度hs2，hs2通过下述公式用试凑法得出，hs2=144(PKOL3-Pw‾h)ρL(1+d'2D'2-2d''2+d'2)]]>PKOL3=Pkoe0.3813×10-4rg(L2+hs2)]]>式中，hs2为井下三汇安装在液面L2以下的深度，单位为英尺，PKOL3为井下三汇处启动注气压力，单位为磅/英寸2，Pwh、ρL、d’、D’、d”、rg、L2的意义如前所述，这样即计算出井下三汇安装深度为L3，L3＝L2+hs2，单位为英尺。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于假设压井液面在上述L1液面以上时，则按照权利要求2中的步骤(2)-(9)设计井下管柱结构。
5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于假设压井液面在上述L1液面以下时，则把压井液面的深度定义为L1，并按照权利要求2中的步骤(3)-(9)设计井下管柱结构。
全文摘要
一种气举球气举采油井下管柱结构及其设计方法，该管柱结构包括有送气球油管、举升油管、尾管，并由井下三汇连接为一体，在举升油管和送气球油管之间连接有筒体，筒体内设有单流阀，其单流方向为举升油管流到供气球油管。该设计方法是根据三次排液、二次排气降压的启动操作方法而设计出来的。该管柱结构及其设计方法使得在相同的井口启动注气压力下，注气点的深度大幅度增加。
文档编号E21B17/00GK1393632SQ0111577
公开日2003年1月29日 申请日期2001年6月25日 优先权日2001年6月25日
发明者伍成林 申请人:伍成林