ガスリフト

ガスリフトまたはバブルポンプは、垂直の出口チューブにガスの泡を導入することで、高さの間で流体を上昇させることができるタイプのポンプです。チューブ内で泡が上昇すると、その背後の静水圧が低下し、流体が引き上げられます。ガスリフトは、圧縮空気または水蒸気を使用して、水または油の人工リフトとして一般的に使用されます。

ガスリフトはさまざまな用途に使用されてきました。

• コーヒーパーコレーターと電気ドリップコーヒーメーカーは、蒸発した水を使ってお湯を沸かします。
• エアリフトポンプは圧縮空気を使って水を汲み上げる
• パルサーポンプは地下の空気室を利用して地下水を汲み上げる。
• 吸引浚渫船は、エアリフトポンプと呼ばれるさまざまなガスリフトを使用して泥、砂、破片を吸引します。
• ミストリフトは、海洋熱エネルギー変換システムで海水を引き込むために蒸発した水を使用します。

米国では、油井の生産に貯留層圧力が不十分な油井の 10% でガスリフトが使用されています。石油産業では、このプロセスには、チューブケーシングの環状部を通してガスを注入することが含まれます。注入されたガスは流体に空気を送り込み、密度を下げます。その後、地層圧力によって油柱が持ち上げられ、流体が坑井から押し出されます。ガスは、油井の生産特性とガスリフト装置の配置に応じて、連続的または断続的に注入される場合があります。^[1]

石油生産を最大化するために注入するガスの量は、油井の状態と形状によって異なります。ガスの注入量が多すぎたり少なすぎたりすると、生産量は最大に達しません。一般的に、最適なガス注入量は油井テストによって決定されます。油井テストでは、注入速度を変えて液体生産量（油と水）を測定します。あるいは、数学モデルを使用して最適なガス注入速度を推定することもできます。このようなモデルは、実際のまたは計画中のガスリフト油井のパフォーマンスを、油井のデジタルレプリカを使用してシミュレートできるため、大きな経済的メリットがあります。^[2]

ガスは後の分離段階で油から回収されますが、このプロセスでは、ガスの圧力を再注入できるレベルまで上げるためにコンプレッサーを駆動するためのエネルギーが必要です。 ^[3]

ガスリフトマンドレルは、ガスリフト井戸の配管ストリングに取り付けられた装置で、その上または中にガスリフトバルブが取り付けられます。マンドレルには、一般的に 2 つのタイプがあります。従来のガスリフトマンドレルでは、配管が井戸内に配置されているときにガスリフトバルブが取り付けられます。したがって、バルブを交換または修理するには、配管ストリングを引っ張る必要があります。ただし、サイドポケットマンドレルでは、マンドレルが井戸内にある間にワイヤーラインでバルブを取り付けたり取り外したりできるため、バルブを修理または交換するために配管を引っ張る必要がありません。

ガスリフト バルブは、ガスリフト マンドレルに取り付けられた (またはマンドレル内に取り付けられた) デバイスです。このマンドレルは、ガスリフト ウェルの生産チューブに取り付けられます。チューブとケーシングの圧力によってバルブが開閉し、チューブ内の流体にガスが注入されて流体が地表に上昇します。業界の用語では、ガスリフト マンドレルは「チューブ回収可能」と言われており、生産チューブに取り付けられた状態で展開および回収されます。ガスリフト マンドレルを参照してください。

ガスリフト操作はさまざまな方法で最適化できます。最新の方法は、ガスリフト割り当てのあらゆる側面を考慮したリスク最適化を使用することです。

1956 年にNorman J. Reesと Albert W Zeuthenによって発明され、現在の譲受人は ExxonMobil Oil Corp. です。エア リフトは、浚渫や水中考古学などの作業で圧縮空気を使用して水を汲み上げます。また、水槽で水を循環させるためにも使用されています。これらの形式のリフトは、1797 年に鉱山で坑道から水を汲み上げるために使用されていました。これらのシステムでは、通常、ストリング下部のフット バルブを介して、液体の流れに空気を一点注入していました。ガス リフトは、1864 年にはすでにペンシルバニア州で油井を汲み上げるために使用されていましたが、このときも圧縮空気が使用され、空気パイプを介して空気が井戸の底まで運ばれていました。テキサス州では、大規模な人工リフトに空気が使用されていました。1920 年に天然ガスが空気に取って代わり、爆発の危険性が低下しました。1929 年から 1945 年にかけて、段階的な荷降ろしに使用できるさまざまなタイプのガス リフト バルブに関する約 25,000 件の特許が発行されました。^[4]これらのシステムの中には、チューブを動かしたり、ワイヤーラインシンカーバーを使用してリフトポイントを変更したりするものがありました。他のものはスプリングで作動するバルブでした。最終的に、1944年にWRキングは現在使用されている加圧ベローズバルブの特許を取得しました。1951年には、ワイヤーラインでガスリフトバルブを選択的に配置および回収するためのサイドポケットマンドレルが開発されました。

• ポンプジャック – 油井内の往復ピストンポンプの駆動装置
• プログレッシブキャビティポンプ – らせん状のローターを備えた回転ポンプの一種リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 水中ポンプ – 液体に浸して作動するように設計されたポンプ

• カーミット・ブラウン著「人工採油方法の技術、第 2A 巻」The Petroleum Publishing Company、1980 年。
• 「地下設備/人工採油：井戸からの生産量を最大限にする」、1999年5月 JPT
• バブルポンプの動作を示すビデオ