吴飞 周生福 张鹏 唐勇

中石化西北油田分公司完井测试管理中心，新疆 轮台 841600

以TK515井为例分析气举阀工作原理

吴飞 周生福 张鹏 唐勇

中石化西北油田分公司完井测试管理中心，新疆 轮台 841600

本文以塔河油田TK515井为实例，详细介绍了气举阀气举工作原理。以套压发生突降为突破点对气举初期氮气推动环空液体向下移动的方式进行了分析。结合气举正常阶段各项施工参数对环空氮气气柱压力进行了估算。通过计算验证气举阀处环空压力大于波纹管预充填打开压力和油管内液柱压力后，环空流体可经阀孔和单流阀进入油管。

TK515；气举阀；压力；原理

TK515；GLV；pressure；principle

1 气举阀工作原理简介

气举阀气举通常以氮气作为举升介质，将氮气从环空注入以推动液体克服波纹管预充填压力后使波纹管被压缩，从而带动阀杆离开阀座，阀孔打开；若此时作用于单流阀处的环空压力大于油管内液柱压力则单流阀打开，环空液体经阀孔和单流阀流动进入油管。在氮气经气举阀进入油管后造成油管内液柱压力降低，增大生产压差，从而实现人工举升，快速诱喷的目的。气举阀结构如图1所示：

图1

2 TK515井前期施工简况

该井钻遇至奥陶系中下统鹰山组5611.76m 发生放空漏失，继续强钻至5661m后提出钻杆，采取组下底带裸眼封隔器的完井管柱至井深5583.03m（气举阀1495.05m）直接进行诱喷测试作业。管柱下到位后用密度1.15g/cm3的油田水正替井内密度1.15g/cm3的泥浆至进出口液性一致，用密度0.90g/cm3的轻质油25m正替井内密度1.15g/cm3的油田水后投45mm钢球打压座封封隔器，以5L/S的排量正注3m!轻质油，环空不返液，验封合格，累计注入稀油28m3。2月4日无油嘴开井，累计出液28m!密度0.90g/cm3的稀油停喷，然后采取环空注入氮气的方式进行气举阀气举。TK515井井身结构如图2所示：

图2

3 TK515井气举实例分析

以本井使用KPX型气举阀为例，在地面将波纹管内预充填打开压力为8.3MPa，该压力只与环空压力相关，与油管内压力无关。

本井环空为密度1.15g/cm3的油田水，气举阀在1495.05m处所受环空压力为16.9MPa，此时阀孔为打开状态，但因油管内液柱压力同样为16.9MPa，此时单流阀为关闭状态。

将本井气举排液分为三个阶段认识，第一个阶段为氮气到达气举阀前，第二个阶段为正常气举阶段，第三个阶段为停止气举后再次气举初期。

3.1 氮气到达气举阀前认识

根据对塔河油田进行气举阀气举的5口井进行统计，情况如表1所示：

表1

从上表中气举阀以上环空容积和氮气到达气举阀前出液量这两个数值进行对比发现，综合考虑地面计量误差，氮气在到达气举阀处时已基本将环空液体全部排出，可见氮气为活塞式推进液体向下移动。

但是本井在气举初期，如图3所示：

图3

2月3日22：00-4日06：30气举共产液11m3，平均小时产液1.3m3/h，最高套压达到19.6MPa，2月4日06：30-07：00泵压突降，说明此时氮气即到达气举阀处，而整个气举阀以上环空的容积为：

可以得出本井环空氮气不是活塞式推进液体到气举阀处，而是产生了锥进现象。分析造成氮气锥进向下的主要原因是由于该完井管柱在泥浆中下入，由于泥浆中的杂质造成气举阀过流面积堵塞，因此在氮气从环空以1200m3/h的注入过程中，推动环空流体向下移动的时出现锥进现象。

3.2 正常气举阶段认识

2月5日15：00-8日15：00期间气举情况如图4和表2所示。

图4

表2

从图4和表2中可以得出，在气举施工期间，本井供液稳定，平均小时产液3.23m3/ h，其中停止气举前最低泵压为6.8MPa，而本井使用气举阀波纹管内预充填打开压力为8.3MPa，可以得出刚停止气举时环空气柱压力大于1.5MPa，气举阀为开启状态，但因氮气会继续经气举阀进入油管而造成气柱压力降低以至气举阀阀孔关闭，此时环空1495.05m以上气柱压力P1=1.5MPa。

图5

3.3 停止气举后再次气举过程认识

2月8日15：00～18：00因制氮拖车检修设备，停止气举，开井观察，油压0MPa，套压7MPa，在生产压差的影响下，地层继续供液，在地面见少量密度1.11g/cm3的地层液后因压力达到平衡，地层不再供液，停止出液。

2月8日18：00重新开始气举，如图5所示，18：00～20：30气举期间，井口无液无气，20：30时P套压=12.6MPa时突降，说明此时环空中的氮气通过气举阀进入油管。

油管内气举阀以上全部为密度1.11g/ cm3的地层液，折算作用于气举阀处的压力为

P2—气举阀以上油管内液柱压力，MPa；

ρ液体—油管内流体密度，取1.11 103Kg/m3。

根据对正常气举阶段的认识，在再次气举前环空氮气P1≥1.5MPa，8日18：00-20：30以1200m3/h注入氮气，2.5h共注入氮气3000m3，井口无液无气，在单流阀未打开前，环空为密闭空间，新增氮气作用于气举阀处的压力为

P3—再次注入3000m3氮气后作用于气举阀处的压力，MPa；ρ氮气—标准状况下氮气的密度，取氮气密度为1.25Kg/m3；

环空里再次注入3000m3氮气后全部气柱作用于气举阀压力为因此在套压突降前，作用于气举阀处的压力为

理论计算环空作用于气举阀处的压力P5与气举阀以上油管内液柱压力P2相吻合。

（1）正常气举阀气举过程中氮气推动环空液体为活塞式向下移动，但在气举阀阀孔或单流阀处被杂质堵塞后会造成过流面积减小，因此氮气会锥进式推动环空液体向下移动；

（2）正常气举期间，环空氮气液柱存在一定压力，并可以结合实际施工参数予以估算；

（3）实例计算并验证环空流体必须克服气举阀波纹管预充填压力和油管内液柱压力后才能进入油管。

[1]裴付林,马卫荣.塔河油田酸压井气举阀气举排液技术应用研究[J].新疆石油学院学报,2004（01）

[2]苏月琦,汪海,汪召华,栾艳春. 气举阀气举排液采气工艺参数设计与优选技术研究[J]. 天然气工业, 2006(03)

[3]邱正阳,徐春碧,王大勋,石永新.气举凡尔工况诊断[J].重庆石油高等专科学校学报, 2002(04)

The Operational Principle of GLV was Analysed by Taking TK515 for Example

WuFei ZhouShengFu ZhangPeng TangYong
（Northwest Branch Company of Sinopec. The Center of Well Testing &Management）

We have detailed introduced the operational principal of GLV by taking TK515 which is in Tahe oil field for example. The ways of annulus liquid which has been drove by nitrogen gas moved down in early stage were analysed by taking the time of annulus pressure declined suddenly as breakthrough point. The annulus nitrogen gas pressure was estimated by combining with the construction parameters in normal stage. At last, The annulus fluid can only enter into the tubing through both valve orifice and non-return valve under the condition of annulus pressure is greater than both corrugated pipe pressure and the pressure in tubing which is located on the GLV has been verified by calculating.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.097

吴飞，助理工程师，2009.07毕业于西南石油大学石油工程专业，现在中石化西北油田分公司完井测试管理中心从事完井试油相关工作。