1 采油原理

气举采油原理是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。

当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时，人为地把高压气体（天然气、N2、CO2）注入井内，依靠气体降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），并利用其能量举升液体的人工举升方法。

气举采油是基于“U”型管原理，通过地面向油套环空（反举）或油管（正举）注入高压气体，使之与地层流体混合，降低液柱密度和对井底的回压（井底流压），从而提高油井产量。

气举分为连续气举和间歇气举。连续气举是将高压气体连续地注入井内，排出井筒中液体。适应于供液能力较好、产量较高的油井。间歇气举是向井筒周期性地注入气体，推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面，从而排出井中液体。主要用于油层供给能力差，产量低的油井。

气举采油产的井口和井下设备比较简单，管理比较方便，液量变化范围大，对于深井、油气比较高，出砂严重的井、斜井等较泵举方式更具优势。但气举采油方式要求有充足的高压气源，气举井的井底回压较高，而且注入气的温度较低，会引起井筒结蜡。

2 气举方式
气举采油法可以相对地细分成两种方式: 连续气举和间歇气举。
1. 连续气举
所谓连续气举, 就是将高压气流连续地注入气举管内, 使井中液体充气以降低混合物密度, 直至因井底压力下降, 在井底形成足够的生产压差, 达到所需的指标。为此要使用流量阀和调节阀。前者要以可利用的注气压力,尽可能最深地将气体单点注入油管; 后者的功能相当于一个可变孔板, 可以根据油管压力( 油压) 的高低, 调节地面的注气量。这种连续气举法用于采油指数高和因井深造成井底压力过高的油井。
2. 间歇气举
这种方法包含了高压气体在升至低压出口后的膨胀问题。间歇气举所采用的阀孔径很大, 所以能使气体全部进入油管, 并以压力控制气体的膨胀, 这样可调节以 的流速来举升阀上部所聚集的液柱, 使滑脱为最小, 或控制液体的漏落量, 让全部液体以最小的含气进入油罐。间歇气举时, 地面一般要配套使用间歇气举控制器( 周期- 时间控制器)。

间歇气举既可运用于低产井, 也可用于采油指数高、井底压力低、或者采油指数与井底压力都低的井。

间歇气举和连续气举的目的是一样的, 即为了造成必要的井底流压, 使油井达到所需的产量。但两者有一个很大的差别, 那就是: 前者首先要形成液体段塞, 然后从段塞下面注入气体, 推动段塞升至地面, 就象射击枪弹一样。在从段塞下面注入气体直至段塞流出井口这段时间内, 井底流压的变化是很大的。
3 启动压力
气举采油时的工作情况, 可用环形进气的单层管方式加以说明。
油井停产时, 油套管内的液面处于同一高度[图a] , 当开动压风机向套管环形空间注入压缩气体后, 环形空间内的液面被挤压向下, 如不考虑液体被挤入地层, 环空中的液体全部进入油管, 油管内的液面则上升, 在这过程中压风机的压力不断提高。当环形空间内的液面下降到管鞋时[图b] , 压风机达到 的压力, 称为启动压力pc。压缩气体进入油管后, 使油管内原油混气, 液面不断升高直至喷出地面[图c ]。

在开始喷出前, 井内压力总是大于地层压力的; 当喷出后由于环形空间仍继续进气, 油管内液体继续喷出, 使混气液的密度愈来愈低, 油管鞋压力则急剧降低, 此时井底压力及压风机压力亦随之急剧下降。当井底压力低于地层压力时, 液体则从地层流到井底。由于地层出油使油管内混气液密度稍有增加, 因而使压风机的压力又复而上升, 经过一段时间后趋于稳定,此时压风机的压力称为工作压力po。根据矿场实践可绘制出气举过程中压风机出口压力的变化曲线。


如果气举时的启动压力大于压风机的额定工作压力, 气举无法实现。启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、井径和油管直径以及静液面的位置有关。环形空间进气的单层管气举方式有两种情况:


(1 ) 环形空间内液面降低到管鞋时, 液体并未从井口溢出 , 启动压力与油管液柱压力相平衡, 即:

静液面接近井口, 环形空间的液面还没有被挤压到油管鞋时, 油管内的液面已达到井口, 液体途中溢出井口。在这种情况下, 当环形空间液面被挤压而达到管鞋时, 启动压力就相当于油管中的液柱压力, 即

式中
p′c——— 的启动压力;
L———油管长度;
ρ———液体密度。
当油层渗透性好, 而且被气体挤压的液面下降很缓慢时, 则从环形空间中挤压出的液体部分被地层吸收。在极端的情况下, 液体全部被地层吸收, 而在压缩气到达管鞋时, 油管中的液面几乎没有升高。在这种情况下, 启动压力将仅根据油管在静液面下的沉没深度确定,即:
式中 p″c———最小的启动压力。
从以上启动压力的估算看出, 各种气举系统的启动压力只能在p′c和p″c的范围内变化。一般启动压力不可能低于p″c值。

4 优点
适应的产量变化范围非常宽广、作业费低、适应于大角度斜井、狗腿角大的井、出砂井、高气油比油井、结蜡结垢井。
5 影响因素
影响气举生产的因素有很多，包括油藏方面、完井本身和地面生产系统等，现概述主要因素如下：
（1）油井的产能、地层压力
气举完井以此为依据进行设计。如果油井的实际产能、地层压力与设计所选用的产能和地层压力差别较大，就会造成气举工作不正常。当实际产能、地层压力高于设计值时，高的油管压力就会造成进气量不够，套压增加，工作阀上移和多点注气现象，使气举效率降低。严重的话，上一级气举阀可能间歇开关，造成生产不稳定。当实际产能、地层压力低于设计值时，会消耗比设计多的气量，才能满足产量要求；气举效率低。严重时，可能造成过度注气、干注气，影响其它井的气举生产。
（2）油井温度。
当实际温度低于设计值时，实际风包压力低，排液阀不关闭，造成浅处注气或多点注气，浪费压力资源。当实际井温高于设计值时，如果工作阀是气举阀，工作阀无法打开，注气阀是上一级阀门，注气深度无法达到，产量低，效率低。
（3）井口压力
当井口压力高时，回压高，注气深度浅。若想获得相同的产量，必须注更多的气，气举效率低；或者油套压差小，注气量小，产量低，无法满足生产要求。反之，井口压力低时，注入深度增大，相同的注气量可得到更高的产量，相同的产量所需的气举气量少。因此，在有气举井的油田中，地面工艺系统及油井本身应尽量降低井口压力和回压争取 的产量。
（4）注气压力
注气压力越高，注气深度就越大，用较少的气量就可得到较好的产量，气举效果高。
（5）注气量
当注气量低于设计气量时，产量无法满足要求，严重时，会造成工作阀间歇注气，气举
生产不稳定。只有提高气量，降低井筒内液体的密度，才能使液柱对地层的回压减小，所需的井底举升压力也减小，因而可获得更高的产量。但并不是注气量越大越好，当注气量大过一定值后，如果继续增加注气量，产液量的增加值会越来越小，直至某一 液量点。再继续增加注气量，产量不仅不会增加，反而下降，严重时则浪费气源，可能会造成干注气，不出油。
（6）气举阀
气举阀的设计（包括工作阀的位置和气举阀风包的设定值）与实际要求有差别，甚至很大的差别。如果差别较小，一般通过调过气量就可以解决问题，满足生产要求。但有些时候差别很大，调节气量无法解决问题。
（7）不稳定生产
即井口压力不稳定，油产量不稳定和气量不稳定，严重的情况是出现间歇气举现象。当油井生产不稳定，不仅影响油井产量，使油层出砂，而且对地面处理设施造成损害。如有时产量低，分离器液面很低，有时井产量很高，液面很高，这样不仅影响分离器的正常工作，而且由于液面超高或超低使整个生产系统经常关闭。所以在气举生产中，不仅要保持油井产量高，而且很重要的是保持油井的稳定生产。

如果利用各种方法无法使油井处于稳定生产，可以将注气阀上移，增加油套压差，让气举阀处于节流状态，这样就可以稳定生产。