1、13 一、自噴采油二、機(jī)械采油三、采油井生產(chǎn)過程中的作業(yè)施工1石油開采包括兩個過程如何使儲藏在巖石孔隙中的石油，沿著復(fù)雜的油層孔隙網(wǎng)最有效地流入井底；如何使流入井底的原油沿著井身最有效地流到地面。2一、自噴采油問題1：什么是自噴采油？答：當(dāng)油井沒有動用及實施開采時，石油在地下保持著平衡狀態(tài)，一旦打開儲藏石油的油層，并投入開發(fā)，平衡狀態(tài)就遭到破壞，形成壓差，當(dāng)油層供給能量大于流體流動過程中所應(yīng)消耗的能量時，油層壓力就將原油從油層驅(qū)至井底，從井底連續(xù)舉升到地面，從而形成自噴采油?？坑蛯颖旧硖烊荒芰浚▔毫Γ?，將井筒原油舉升至地面。這種開采方式的采油井，叫自噴采油井。 3井身結(jié)構(gòu) 井身結(jié)構(gòu)是指下入套管

2、的層次、直徑及其下入深度以及套管外水泥環(huán)的高度。導(dǎo)管表層套管表層套管水泥環(huán)技術(shù)套管技術(shù)套管水泥環(huán)油層套管油層套管水泥環(huán)油管油層4導(dǎo)管 用以保護(hù)井口附近的表土地層，防止被經(jīng)常流出的鉆井液體沖垮，下入深度小于30米表層套管 加固上部比較疏松易塌的不穩(wěn)定巖層，用于安裝防噴器等井口設(shè)備，以控制鉆開高壓層時可能發(fā)生的井噴現(xiàn)象（30100米）技術(shù)套管 用來封隔難以控制的復(fù)雜地層，使鉆井能順利地進(jìn)行油層套管 用來保護(hù)井壁，封隔井深范圍內(nèi)的油、氣、水層，控制出油，保證油井正常生產(chǎn)。油層套管的直徑一般為140180毫米，穿透全部油層下到井底油管 用來采出原油和天然氣，還可用油管和油層套管間的環(huán)形空間進(jìn)行洗井等作

3、業(yè) 5井口裝置（采油樹）套管頭油管頭套管閥套管四通套壓表總閘閥油嘴套生產(chǎn)閥油管四通清蠟閥出油管油壓表67井口裝置的作用 懸掛油管，密封各套管之間、油管和套管的環(huán)形空間，控制和調(diào)節(jié)油井的自噴生產(chǎn)，保證作業(yè)施工，測取油、套壓資料，并有可能從油管與套管的環(huán)形空間中壓入或放出液體和氣體，測試、清蠟等日常生產(chǎn)管理。8井口裝置各主要部件的作用套管頭 連接各層套管，密封各套管間的環(huán)形空間，不使油氣漏失并承托整個井口裝置。油管頭 懸掛油管，密封油管與油層套管的環(huán)形空間閥門 用來實現(xiàn)采油樹的各種作用9油嘴 在油井的生產(chǎn)過程中，控制油層靜止壓力和流動壓力之間的合理壓差，根據(jù)油層能量的大小來限制和調(diào)節(jié)油井的生產(chǎn)靜止

4、壓力是指油層壓力流動壓力是指原油從油層流到井底后的剩余壓力，也就是指油井的井底壓力10問題2：為什么要采用油嘴節(jié)流？在油田開采初期，油層能量往往很大，如果不進(jìn)行油嘴節(jié)流，則油井產(chǎn)量會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所允許的采油量，油層能量大為消耗，井底流壓急劇下降，會帶來以下影響：井底附近巖石孔隙中有氣體分出，含油飽和度下降，造成原油的滲透率降低；水過早地進(jìn)入油井井底，巖石中造成水淹，最終采收率下降；油氣混合物的滲流速度大大增加，使油層結(jié)構(gòu)遭到破壞，如油層出砂造成砂堵、油層坍塌、破壞井底結(jié)構(gòu)；油層能量過早衰竭，大大縮短自噴油井的壽命。所以，生產(chǎn)中必須采用油嘴節(jié)流，以保持油井井底有一定的壓力，使油井在最好的工作制度下生

5、產(chǎn)。11油管壓力表 指示的是油氣混合物流至地面后的剩余能量，一般簡稱為油壓套管壓力表 指示的是油管和油層套管環(huán)形空間的氣體壓力，簡稱為套壓油井回壓 表示了油氣混合物通過油嘴后的剩余能量，等于流動壓力-液柱重力-摩檫阻力P1（回壓）回壓的產(chǎn)生是流體在管路中流動時的阻力造成的12自噴采油能量的來源液體壓能 是指石油從油層流到井底后的剩余能量，即井底壓力氣體能量 氣體能量的來源有自由氣和溶解氣兩種13問題3：氣體能量的作用降低了油氣混合物的密度、粘度氣體的膨脹成為舉升石油的動力氣體舉升石油依靠兩種作用：氣體作用于原油上，垂直地頂推原油上升靠氣體和液體之間的摩擦作用，氣體攜帶原油上升145.自噴過程的

6、能量消耗 舉升油氣混合物的重量所需要的能量P1油氣混合物的摩阻損失P2油氣混合物在井筒內(nèi)的加速運(yùn)動以及氣液的相對運(yùn)動所造成的能量損失P3油氣混合物到達(dá)井口后的剩余能量P4 Pw=P1+P2+P3+P4156.油氣混合物在井筒中的流動結(jié)構(gòu)油氣混合物在井筒中的流動結(jié)構(gòu)具有泡沫流、段塞流、環(huán)霧狀流和霧狀流四種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如下圖所示：泡沫流段塞流環(huán)霧狀流霧狀流16泡沫流的特點：油是連續(xù)相，氣體是分散相。氣體流速大于原油的流速，存在有相對運(yùn)動段塞流（氣團(tuán)流）的特點：氣體舉升石油的作用很像一個破漏的活塞，液體一部分被氣體托著向上走，另一部分沿著管壁向下漏17環(huán)霧狀流（環(huán)狀流）的特點：管中心形成連續(xù)的氣相流，

7、管壁處形成環(huán)形的油膜霧狀流的特點：氣體是連續(xù)相，液體是分散相。187.如何延長油井的自噴期確定油井合理的工作制度油嘴P1P2井口回壓的變化對油井產(chǎn)量無影響。19油管直徑的選擇井口油壓含水、含砂、結(jié)蠟的影響油井的日常管理測量油、氣產(chǎn)量油井取樣分析測取油井的各種壓力：套管壓力、油管壓力、井口回壓20油井的修理油井故障：砂堵、結(jié)蠟、井下設(shè)備損壞、井下落物等小修：起下油管，清除油管中結(jié)蠟，沖洗井內(nèi)砂堵等大修：堵水，修復(fù)損壞的套管，打撈墜井落物，回采上部或下部生產(chǎn)油層等21二、機(jī)械采油問題1：什么是機(jī)械采油？當(dāng)油層的能量不足以維護(hù)自噴時，則必須人為地從地面補(bǔ)充能量，才能把原油舉升出井口。如果補(bǔ)充能量的方

8、式是用機(jī)械能量把油采出地面，就稱為機(jī)械采油。221.目前國內(nèi)機(jī)械采油方法目前，國內(nèi)外機(jī)械采油裝置主要分有桿泵和無桿泵兩大類。有桿泵：地面動力通過減速機(jī)構(gòu)使抽油機(jī)驢頭上下往復(fù)運(yùn)動，從而帶動抽油桿及抽油泵活塞上下運(yùn)動，將井內(nèi)液體抽到地面。油田常用有桿泵的尺寸抽油桿長度：812m直徑：5/8、3/4、7/8、1英寸四種泵公稱直徑28mm，32mm，38mm，43mm泵外形長度：4560mm，4680mm，4980mm泵的重量：62.7Kg，141Kg23無桿泵：利用不通過抽油桿來傳遞動力的抽油設(shè)備而進(jìn)行的機(jī)械采油，不借助于抽油桿來傳遞動力的抽油設(shè)備。無桿泵種類：目前的種類很多，如水力活塞泵、電動潛油

9、離心泵、射流泵、振動泵、螺桿泵等。目前應(yīng)用最廣泛的還是游梁式抽油機(jī)深井泵裝置。因為此裝置結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)久耐用、管理方便、適用范圍廣。深井泵采油的油井稱為抽油井。242.游梁式抽油機(jī) 深井泵裝置游梁式抽油機(jī)深井泵裝置的結(jié)構(gòu)如下圖所示：251-剎車裝置；2-電動機(jī)；3-變速箱皮帶輪；4-變速箱；5-輸入軸；6-中間軸；7-輸出軸；8-曲柄；9-連桿軸；10-支架；11平衡塊；12-連桿；13-橫船軸；14-橫船；15-平衡板；16-游梁；17-支架軸；18-驢頭；19-懸繩器；20-井口盤根盒；21-出油三通；22-底座游梁式抽油機(jī)深井泵裝置結(jié)構(gòu)示意圖263.游梁式抽油機(jī)的工作原理電動機(jī)通過三角皮帶

10、帶動減速箱的輸入軸，經(jīng)減速后，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)式擺動，再由驢頭帶動抽油桿作上下往復(fù)直線運(yùn)動，并通過抽油桿將這個運(yùn)動傳給井下的深井泵。274.深井泵的工作原理深井泵的工作原理結(jié)構(gòu)簡圖如右圖所示抽油桿游動凡爾下沖程上沖程工作筒空心活塞固定凡爾28深井泵的工作原理當(dāng)活塞上行時（上沖程），一方面，排出游動凡爾以上的活塞沖程高度的一段液體到井外，另一方面，泵筒內(nèi)產(chǎn)生低壓，油管與油層套管環(huán)形空間內(nèi)的液體在壓差的作用下，頂開固定凡爾，進(jìn)入泵筒內(nèi)。此時，游動凡爾由于活塞承受液柱的壓力而關(guān)閉。29當(dāng)活塞下行時（下沖程），固定凡爾因承受活塞以下的液柱的壓力而關(guān)閉，而游動凡爾卻因承受活塞以下液

11、柱的壓力而打開，泵筒內(nèi)的原油經(jīng)過游動凡爾進(jìn)入油管。這樣，活塞在抽油桿的帶動下，不停地上下運(yùn)動，固定凡爾和游動凡爾就不停地關(guān)、開，就使油管內(nèi)的液面不斷地上升，一直到達(dá)井口，源源不斷地排入集油管線。305.深井泵的排量深井泵的理論排量 GL=AsnGL深井泵的理論排量，Kg/S；A 活塞的面積，m2；S 活塞的沖程長度，m；n沖程的次數(shù)，1/S；液體的密度，Kg/m3。31深井泵的實際排量 GS=ASn式中：GS深井泵的實際排量，Kg/S；排出系數(shù)，一般情況下，取=0.70.832影響深井泵生產(chǎn)率下降的原因沖程損失氣體的影響流入井底的流量漏失的影響336.游梁式抽油機(jī)深井泵的特點活塞面積小(D=2

12、8120mm)活塞運(yùn)動速度低(120 次/min)活塞沖程長(Lmax=6m)安裝深度不宜太深(200m以內(nèi))抽油桿消耗功率大不適應(yīng)于海上采油和斜井采油地面設(shè)備較大347.提高深井泵效率的措施選擇合理的注采比（維持地層能量，提高動液面）合理選擇抽油機(jī)及時作業(yè)，避免出砂和結(jié)蠟35三、采油井生產(chǎn)過程中的作業(yè)施工 1.采油井的井下作業(yè)采油井的井下作業(yè)，是采油生產(chǎn)過程的一種輔助性手段，其主要任務(wù)是維護(hù)油井，保證油井的正常生產(chǎn)，同時它也是油層改造、油田調(diào)整挖潛措施性手段。2、井下作業(yè)在油田開發(fā)中的任務(wù)井下作業(yè)的主要任務(wù)，概括起來有以下四條：（1）負(fù)責(zé)油、水井的技術(shù)作業(yè)施工，使油、水井按開發(fā)（調(diào)整）方案要

13、求，實現(xiàn)分層測試、分層注水、分層采油。（2）負(fù)責(zé)油層改造挖潛，對油、水井進(jìn)行增產(chǎn)、增注措施，實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。（3）負(fù)責(zé)油田開發(fā)（調(diào)整）方案規(guī)定的其他工藝技術(shù)員任務(wù)的實施。（4）負(fù)責(zé)油、水井的小修和大修，使油、水井在良好的技術(shù)狀態(tài)下生產(chǎn)。363.采油井的生產(chǎn)過程流自噴井生產(chǎn)過程流向：油層(井底能量舉升)井口(出油管線)計量間中轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站外輸;抽油機(jī)井生產(chǎn)過程流向:油層(抽油泵中固定閥、游動閥）井口計量間中轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站外輸;電泵井的生產(chǎn)過程流向：油層（電泵中泵吸入口、油氣分離器泵、單流閥、泄油閥）井口（出油管線）計量間中轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站外輸；螺桿泵采油井的生產(chǎn)過程流向：油層（螺桿泵、抽油桿、動力源驅(qū)動頭）井口（出油管線）計量間中轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站外輸。37思考題：試解釋導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管的作用為什么要采用油嘴節(jié)流？試解釋以下幾個壓力，并分析其相互關(guān)系：靜止壓力，流動壓力，