油气集输与开采.ppt

§1—3 一、自喷采油一、自喷采油二、机械采油二、机械采油三、采油井生产过程中的作业施工采油井生产过程中的作业施工1石油开采包括两个过程石油开采包括两个过程n①①如何使储藏在岩石孔隙中如何使储藏在岩石孔隙中的石油，沿着复杂的油层孔的石油，沿着复杂的油层孔隙网最有效地流入井底；隙网最有效地流入井底；n②②如何使流入井底的原油沿如何使流入井底的原油沿着井身最有效地流到地面着井身最有效地流到地面2一、自喷采油一、自喷采油n问题问题1：什么是自喷采油？：什么是自喷采油？n答：当油井没有动用及实施开采时，石油在地答：当油井没有动用及实施开采时，石油在地下保持着平衡状态，一旦打开储藏石油的油层，下保持着平衡状态，一旦打开储藏石油的油层，并投入开发，平衡状态就遭到破坏，形成并投入开发，平衡状态就遭到破坏，形成压差压差，，当油层供给能量大于流体流动过程中所应消耗当油层供给能量大于流体流动过程中所应消耗的能量时，油层压力就将原油从油层驱至井底，的能量时，油层压力就将原油从油层驱至井底，从井底连续举升到地面，从而形成自喷采油从井底连续举升到地面，从而形成自喷采油n靠油层本身天然能量（压力），将井筒原油举靠油层本身天然能量（压力），将井筒原油举升至地面。

这种开采方式的采油井，叫升至地面这种开采方式的采油井，叫自喷采自喷采油井 3⒈⒈井身结构井身结构 井身结构是井身结构是指下入套管指下入套管的层次、直的层次、直径及其下入径及其下入深度以及套深度以及套管外水泥环管外水泥环的高度导管导管表层套管表层套管表表层层套套管管水水泥泥环环技技术术套套管管技技术术套套管管水水泥泥环环油油层层套套管管油油层层套套管管水水泥泥环环油管油管油层油层4n①①导管导管 用以保护井口附近的表土地层，防止被用以保护井口附近的表土地层，防止被经常流出的钻井液体冲垮，下入深度小于经常流出的钻井液体冲垮，下入深度小于30米米n②②表层套管表层套管 加固上部比较疏松易塌的不稳定岩加固上部比较疏松易塌的不稳定岩层，用于安装防喷器等井口设备，以控制钻开高层，用于安装防喷器等井口设备，以控制钻开高压层时可能发生的井喷现象（压层时可能发生的井喷现象（30～～100米）米）n③③技术套管技术套管 用来封隔难以控制的复杂地层，使用来封隔难以控制的复杂地层，使钻井能顺利地进行钻井能顺利地进行n④④油层套管油层套管 用来保护井壁，封隔井深范围内用来保护井壁，封隔井深范围内的油、气、水层，控制出油，保证油井正常生产。

的油、气、水层，控制出油，保证油井正常生产油层套管的直径一般为油层套管的直径一般为140～～180毫米，穿透全毫米，穿透全部油层下到井底部油层下到井底n⑤⑤油管油管 用来采出原油和天然气，还可用油管用来采出原油和天然气，还可用油管和油层套管间的环形空间进行洗井等作业和油层套管间的环形空间进行洗井等作业 5⒉⒉井口装置（采油树）井口装置（采油树）套管头套管头油管头油管头套管阀套管阀套管四通套管四通套压表套压表总闸阀总闸阀油嘴套油嘴套生产阀生产阀油管四通油管四通清清蜡蜡阀阀出油管出油管油压表油压表67井口装置的作用井口装置的作用n 悬挂油管，密封各套管之间、悬挂油管，密封各套管之间、油管和套管的环形空间，控制和油管和套管的环形空间，控制和调节油井的自喷生产，保证作业调节油井的自喷生产，保证作业施工，测取油、套压资料，并有施工，测取油、套压资料，并有可能从油管与套管的环形空间中可能从油管与套管的环形空间中压入或放出液体和气体，测试、压入或放出液体和气体，测试、清蜡等日常生产管理清蜡等日常生产管理8⒊⒊井口装置各主要部件的作用井口装置各主要部件的作用n①①套管头套管头 连接各层套管，密封各套连接各层套管，密封各套管间的环形空间，不使油气漏失并承管间的环形空间，不使油气漏失并承托整个井口装置。

托整个井口装置n②②油管头油管头 悬挂油管，密封油管与油悬挂油管，密封油管与油层套管的环形空间层套管的环形空间n③③阀门阀门 用来实现采油树的各种作用用来实现采油树的各种作用9n④④油嘴油嘴 ——在油井的生产过程中，在油井的生产过程中，控制油层静止压力和流动压力之间的合控制油层静止压力和流动压力之间的合理压差，根据油层能量的大小来限制和理压差，根据油层能量的大小来限制和调节油井的生产调节油井的生产n静止压力静止压力——是指油层压力是指油层压力n流动压力流动压力——是指原油从油层流是指原油从油层流到井底后的剩余压到井底后的剩余压力，也就是指油井的井底压力10问题问题2：为什么要采用油嘴节流？：为什么要采用油嘴节流？n在油田开采初期，油层能量往往很大，如果不进行油嘴在油田开采初期，油层能量往往很大，如果不进行油嘴节流，则油井产量会远远超过所允许的采油量，油层能节流，则油井产量会远远超过所允许的采油量，油层能量大为消耗，井底流压急剧下降，会带来以下影响：井量大为消耗，井底流压急剧下降，会带来以下影响：井底附近岩石孔隙中有气体分出，含油饱和度下降，造成底附近岩石孔隙中有气体分出，含油饱和度下降，造成原油的渗透率降低；水过早地进入油井井底，岩石中造原油的渗透率降低；水过早地进入油井井底，岩石中造成水淹，最终采收率下降；油气混合物的渗流速度大大成水淹，最终采收率下降；油气混合物的渗流速度大大增加，使油层结构遭到破坏，如油层出砂造成砂堵、油增加，使油层结构遭到破坏，如油层出砂造成砂堵、油层坍塌、破坏井底结构；油层能量过早衰竭，大大缩短层坍塌、破坏井底结构；油层能量过早衰竭，大大缩短自喷油井的寿命。

所以，生产中必须采用油嘴节流，以自喷油井的寿命所以，生产中必须采用油嘴节流，以保持油井井底有一定的压力，使油井在最好的工作制度保持油井井底有一定的压力，使油井在最好的工作制度下生产11n⑤⑤油管压力表油管压力表 指示的是油气混合物流指示的是油气混合物流至地面后的剩余能量，一般简称为至地面后的剩余能量，一般简称为油压油压n⑥⑥套管压力表套管压力表 指示的是油管和油层指示的是油管和油层套管环形空间的气体压力，简称为套管环形空间的气体压力，简称为套压套压n⑦⑦油井回压油井回压 表示了油气混合物通过表示了油气混合物通过油嘴后的剩余能量，油嘴后的剩余能量，等于流动压力等于流动压力-液柱液柱重力重力-摩檫阻力摩檫阻力P1（回压）（回压）回压的产生是流体在管路回压的产生是流体在管路中流动时的阻力造成的中流动时的阻力造成的12⒋⒋自喷采油能量的来源自喷采油能量的来源n①①液体压能液体压能 是指石油从油是指石油从油层流到井底后的剩余能量，即层流到井底后的剩余能量，即井底压力井底压力n②②气体能量气体能量 气体能量的来气体能量的来源有自由气和溶解气两种源有自由气和溶解气两种13问题问题3：气体能量的作用：气体能量的作用n⒈⒈降低了油气混合物的密度、粘度降低了油气混合物的密度、粘度n⒉⒉气体的膨胀成为举升石油的动力气体的膨胀成为举升石油的动力n气体举升石油依靠两种作用：气体举升石油依靠两种作用：n①①气体作用于原油上，垂直地顶推气体作用于原油上，垂直地顶推原油上升原油上升n②②靠气体和液体之间的摩擦作用，靠气体和液体之间的摩擦作用，气体携带原油上升气体携带原油上升145.自喷过程的能量消耗自喷过程的能量消耗 ①①举升油气混合物的重量所需要的能量举升油气混合物的重量所需要的能量P1n②②油气混合物的摩阻损失油气混合物的摩阻损失P2n③③油气混合物在井筒内的加速运动以及油气混合物在井筒内的加速运动以及气液的相对运动所造成的能量损失气液的相对运动所造成的能量损失P3n④④油气混合物到达井口后的剩余能量油气混合物到达井口后的剩余能量P4n Pw=P1+P2+P3+P415n6.油气混合物在井筒中的流动结构油气混合物在井筒中的流动结构n油气混合物在井筒中的流动结构具有油气混合物在井筒中的流动结构具有泡沫流、段塞流、环雾状流和雾状流泡沫流、段塞流、环雾状流和雾状流四种结构状态，如下图所示：四种结构状态，如下图所示：泡泡沫沫流流段段塞塞流流环环雾雾状状流流雾雾状状流流16n①①泡沫流的特点泡沫流的特点：油是连续相，：油是连续相，气体是分散相。

气体流速大于气体是分散相气体流速大于原油的流速，存在有相对运动原油的流速，存在有相对运动n②②段塞流（气团流）的特点段塞流（气团流）的特点：：气体举升石油的作用很像一个气体举升石油的作用很像一个破漏的活塞，液体一部分被气破漏的活塞，液体一部分被气体托着向上走，另一部分沿着体托着向上走，另一部分沿着管壁向下漏管壁向下漏17n③③环雾状流（环状流）的特环雾状流（环状流）的特点点：管中心形成连续的气相：管中心形成连续的气相流，管壁处形成环形的油膜流，管壁处形成环形的油膜n④④雾状流的特点雾状流的特点：气体是连：气体是连续相，液体是分散相续相，液体是分散相187.如何延长油井的自喷期如何延长油井的自喷期n⑴⑴确定油井合理的工作制度确定油井合理的工作制度油嘴油嘴P1P2井口回压的变化对油井产量无影响井口回压的变化对油井产量无影响19n⑵⑵油管直径的选择油管直径的选择n⑶⑶井口油压井口油压n⑷⑷含水、含砂、结蜡的影响含水、含砂、结蜡的影响n⑸⑸油井的日常管理油井的日常管理n①①测量油、气产量测量油、气产量n②②油井取样分析油井取样分析n③③测取油井的各种压力：测取油井的各种压力：套管压力、油管压力、井口回压套管压力、油管压力、井口回压20⑹⑹油井的修理油井的修理n油井故障：砂堵、结蜡、井下设油井故障：砂堵、结蜡、井下设备损坏、井下落物等备损坏、井下落物等n小修：起下油管，清除油管中结小修：起下油管，清除油管中结蜡，冲洗井内砂堵等蜡，冲洗井内砂堵等n大修：堵水，修复损坏的套管，大修：堵水，修复损坏的套管，打捞坠井落物，回采上部或下部打捞坠井落物，回采上部或下部生产油层等生产油层等21二、机械采油二、机械采油n问题问题1：什么是机械采油？：什么是机械采油？n当油层的能量不足以维护自喷时，则必须人为地从地面补充能量，才能把原油举升出井口。

如果补充能量的方式是用机械能量把油采出地面，就称为机械采油221.目前国内机械采油方法目前国内机械采油方法n目前，国内外机械采油装置主要分有杆泵和无杆泵两大类n①①有杆泵有杆泵：地面动力通过减速机构使抽油机驴头上下往复运动，：地面动力通过减速机构使抽油机驴头上下往复运动，从而带动抽油杆及抽油泵活塞上下运动，将井内液体抽到地面从而带动抽油杆及抽油泵活塞上下运动，将井内液体抽到地面n油田常用有杆泵的尺寸油田常用有杆泵的尺寸n⑴⑴抽油杆抽油杆n①①长度：长度：8～～12mn②②直径：直径：5/8、、3/4、、7/8、、1英寸四种英寸四种n⑵⑵泵公称直径泵公称直径n28mm，，32mm，，38mm，，43mmn⑶⑶泵外形长度：泵外形长度：n4560mm，，4680mm，，4980mmn⑷⑷泵的重量：泵的重量：n62.7Kg，，141Kg23n②②无杆泵无杆泵：利用不通过抽油杆来传递动力的抽：利用不通过抽油杆来传递动力的抽油设备而进行的机械采油，不借助于抽油杆来油设备而进行的机械采油，不借助于抽油杆来传递动力的抽油设备传递动力的抽油设备n无杆泵种类无杆泵种类：：n目前的种类很多，如水力活塞泵、电动潜油离目前的种类很多，如水力活塞泵、电动潜油离心泵、射流泵、振动泵、螺杆泵等。

心泵、射流泵、振动泵、螺杆泵等n目前应用最广泛的还是目前应用最广泛的还是游梁式抽油机深井泵装游梁式抽油机深井泵装置置因为此装置结构合理、经久耐用、管理方因为此装置结构合理、经久耐用、管理方便、适用范围广便、适用范围广n深井泵采油的油井称为抽油井深井泵采油的油井称为抽油井242.游梁式抽油机游梁式抽油机 —深井泵装置深井泵装置n游梁式抽油机游梁式抽油机—深深井泵装置的结构如井泵装置的结构如下图所示：下图所示：251-刹车装置；2-电动机；3-变速箱皮带轮；4-变速箱；5-输入轴；6-中间轴；7-输出轴；8-曲柄；9-连杆轴；10-支架；11平衡块；12-连杆；13-横船轴；14-横船；15-平衡板；16-游梁；17-支架轴；18-驴头；19-悬绳器；20-井口盘根盒；21-出油三通；22-底座游梁式抽油机游梁式抽油机—深井泵装置结构示意图深井泵装置结构示意图263.游梁式抽油机的工作原理游梁式抽油机的工作原理n电动机通过三角皮带带动减速电动机通过三角皮带带动减速箱的输入轴，经减速后，通过箱的输入轴，经减速后，通过曲柄连杆机构，将旋转运动转曲柄连杆机构，将旋转运动转变为往复式摆动，再由驴头带变为往复式摆动，再由驴头带动抽油杆作上下往复直线运动，动抽油杆作上下往复直线运动，并通过抽油杆将这个运动传给并通过抽油杆将这个运动传给井下的深井泵。

井下的深井泵274.深井泵的工作原理深井泵的工作原理n深井泵深井泵的工作的工作原理结原理结构简图构简图如右图如右图所示所示抽油杆抽油杆游游动动凡凡尔尔下下冲冲程程上上冲冲程程工作筒工作筒空空心心活活塞塞固定凡尔固定凡尔28深井泵的工作原理深井泵的工作原理n当活塞上行时（上冲程），一方面，当活塞上行时（上冲程），一方面，排出游动凡尔以上的活塞冲程高度排出游动凡尔以上的活塞冲程高度的一段液体到井外，另一方面，泵的一段液体到井外，另一方面，泵筒内产生低压，油管与油层套管环筒内产生低压，油管与油层套管环形空间内的液体在压差的作用下，形空间内的液体在压差的作用下，顶开固定凡尔，进入泵筒内此时，顶开固定凡尔，进入泵筒内此时，游动凡尔由于活塞承受液柱的压力游动凡尔由于活塞承受液柱的压力而关闭29n当活塞下行时（下冲程），固定凡当活塞下行时（下冲程），固定凡尔因承受活塞以下的液柱的压力而尔因承受活塞以下的液柱的压力而关闭，而游动凡尔却因承受活塞以关闭，而游动凡尔却因承受活塞以下液柱的压力而打开，泵筒内的原下液柱的压力而打开，泵筒内的原油经过游动凡尔进入油管油经过游动凡尔进入油管n这样，活塞在抽油杆的带动下，不这样，活塞在抽油杆的带动下，不停地上下运动，固定凡尔和游动凡停地上下运动，固定凡尔和游动凡尔就不停地关、开，就使油管内的尔就不停地关、开，就使油管内的液面不断地上升，一直到达井口，液面不断地上升，一直到达井口，源源不断地排入集油管线。

源源不断地排入集油管线305.深井泵的排量深井泵的排量n⑴⑴深井泵的理论排量深井泵的理论排量 GL=AsnρnGL—深井泵的理论排量，深井泵的理论排量，Kg/S；；nA —活塞的面积，活塞的面积，m2；；nS —活塞的冲程长度，活塞的冲程长度，m；；nn—冲程的次数，冲程的次数，1/S；；nρ—液体的密度，液体的密度，Kg/m331n⑵⑵深井泵的实际排量深井泵的实际排量n GS=αASnρn式中：式中：nGS—深井泵的实际排量，深井泵的实际排量，Kg/S；；nα—排出系数，排出系数，n一般情况下，一般情况下，n取取α=0.7～～0.832n⑶⑶影响深井泵生产率影响深井泵生产率下降的原因下降的原因n①①冲程损失冲程损失n②②气体的影响气体的影响n③③流入井底的流量流入井底的流量n④④漏失的影响漏失的影响336.游梁式抽油机游梁式抽油机——深井深井泵的特点泵的特点n①①活塞面积小活塞面积小(D=28～～120mm)n②②活塞运动速度低活塞运动速度低(1～～20 次次/min)n③③活塞冲程长活塞冲程长(Lmax=6m)n④④安装深度不宜太深安装深度不宜太深(200m以内以内)n⑤⑤抽油杆消耗功率大抽油杆消耗功率大n⑥⑥不适应于海上采油和斜井采油不适应于海上采油和斜井采油n⑦⑦地面设备较大地面设备较大347.提高深井泵效率的措施提高深井泵效率的措施n①①选择合理的注采比（维持选择合理的注采比（维持地层能量，提高动液面）地层能量，提高动液面）n②②合理选择抽油机合理选择抽油机n③③及时作业，避免出砂和结及时作业，避免出砂和结蜡蜡35三、采油井生产过程中的作业施工采油井生产过程中的作业施工 n1.采油井的井下作业采油井的井下作业n采油井的井下作业，是采油生产过程的一种辅助性手段，采油井的井下作业，是采油生产过程的一种辅助性手段，其主要任务是维护油井，保证油井的正常生产，同时它也其主要任务是维护油井，保证油井的正常生产，同时它也是油层改造、油田调整挖潜措施性手段。

是油层改造、油田调整挖潜措施性手段n2、井下作业在油田开发中的任务、井下作业在油田开发中的任务n井下作业的主要任务，概括起来有以下四条：井下作业的主要任务，概括起来有以下四条：n（（1）负责油、水井的技术作业施工，使油、水井按开发）负责油、水井的技术作业施工，使油、水井按开发（调整）方案要求，实现分层测试、分层注水、分层采油调整）方案要求，实现分层测试、分层注水、分层采油n（（2）负责油层改造挖潜，对油、水井进行增产、增注措）负责油层改造挖潜，对油、水井进行增产、增注措施，实现油田高产稳产施，实现油田高产稳产n（（3）负责油田开发（调整）方案规定的其他工艺技术员）负责油田开发（调整）方案规定的其他工艺技术员任务的实施任务的实施n（（4）负责油、水井的小修和大修，使油、水井在良好的）负责油、水井的小修和大修，使油、水井在良好的技术状态下生产技术状态下生产363.采油井的生产过程流采油井的生产过程流n自喷井生产过程流向：自喷井生产过程流向：油层油层→(井底能量举升井底能量举升)→井口井口→(出油管线出油管线)计量间计量间→中转油站中转油站→联合站联合站→外输外输;n抽油机井生产过程流向抽油机井生产过程流向:油层油层→(抽油泵中固定阀、游抽油泵中固定阀、游动阀）动阀）→井口井口→计量间计量间→中转油站中转油站→联合站联合站→外输外输;n电泵井的生产过程流向电泵井的生产过程流向：油层：油层→（电泵中泵吸入口、（电泵中泵吸入口、油气分离器泵、单流阀、泄油阀）油气分离器泵、单流阀、泄油阀）→井口井口→（出油管（出油管线）计量间线）计量间→中转油站中转油站→联合站联合站→外输；外输；n螺杆泵采油井的生产过程流向螺杆泵采油井的生产过程流向：油层：油层→（螺杆泵、抽（螺杆泵、抽油杆、动力源驱动头）油杆、动力源驱动头）→井口井口→（出油管线）计量间（出油管线）计量间→中转油站中转油站→联合站联合站→外输。

外输37n思考题思考题：：n⒈⒈试解释导管、表层套管、技术套管、油层试解释导管、表层套管、技术套管、油层套管的作用套管的作用n⒉⒉为什么要采用油嘴节流？为什么要采用油嘴节流？n⒊⒊试解释以下几个压力，并分析其相互关系：试解释以下几个压力，并分析其相互关系：静止压力，流动压力，油管压力，套管压力，静止压力，流动压力，油管压力，套管压力，油井回压油井回压n⒋⒋自喷采油过程中，自井底到地面的流动过自喷采油过程中，自井底到地面的流动过程中，其能量消耗有哪些？程中，其能量消耗有哪些？n⒌⒌自喷采油过程中气体的作用是什么？自喷采油过程中气体的作用是什么？38n6.自喷采油的工艺过程对油气集输工艺技自喷采油的工艺过程对油气集输工艺技术有什么要求？术有什么要求？n7.自喷井、气举井的回压是如何确定的？自喷井、气举井的回压是如何确定的？n8.对于自喷井，若把高压、高产井与低压、对于自喷井，若把高压、高产井与低压、低产井串接在一起，会产生什么结果？低产井串接在一起，会产生什么结果？n9.简述深井泵的工作原理？简述深井泵的工作原理？n10.深井泵的工作特点是什么？深井泵的工作特点是什么？n11.试分析影响深井泵生产效率的因素，它试分析影响深井泵生产效率的因素，它们是如何影响深井泵生产效率的？们是如何影响深井泵生产效率的？39。