采油工程原理與設(shè)計(jì)（張琪主編）(石油工程學(xué)院)緒論采油工程的定義采油工程的任務(wù)及目標(biāo)

3.課程內(nèi)容介紹4.本學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)5.課程特點(diǎn)6.學(xué)習(xí)方法與要求7.授課計(jì)劃.8.主要參考書(shū)目9.課堂要求及考核方式.

采油工程是油田開(kāi)采過(guò)程中根據(jù)開(kāi)發(fā)目標(biāo)通過(guò)產(chǎn)油井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱。1.采油工程的定義

油田開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，采油工程是其重要的組成部分和實(shí)施的核心。

油藏工程是基礎(chǔ)；鉆井工程是手段；

采油工程是具體實(shí)現(xiàn)。

2.采油工程研究的任務(wù)及目標(biāo)

任務(wù)：通過(guò)一系列可作用于油藏的工程技術(shù)措施，使油、氣暢流入井，并高效率的將其舉升到地面分離和計(jì)量。實(shí)現(xiàn)有效舉升采油工程

任務(wù)油氣暢流入井地面計(jì)量和分離采油工程

目標(biāo)經(jīng)濟(jì)有效地提高：油井產(chǎn)量原油采收率

我們知道，原油的開(kāi)采包括從地層→井筒→地面，圍繞這開(kāi)采過(guò)程，課程的主要內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面：3.課程的主要內(nèi)容簡(jiǎn)介

①地層②井筒③地面④油層改造⑤油井管理主要內(nèi)容：4.本學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)目前，我國(guó)多數(shù)油田，尤其是東部油田，經(jīng)歷了幾十年高強(qiáng)度的強(qiáng)化開(kāi)采，已進(jìn)入“高含水、高采出程度、高投入”階段，穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)變得較為薄弱。經(jīng)過(guò)多次注采調(diào)整，剩余油分布比較零散，使過(guò)去行之有效的增產(chǎn)控潛措施已不再得心應(yīng)手，提高采收率變得十分困難。為此，探索采油新技術(shù)，是采油工作者的當(dāng)務(wù)之急。（1）微生物采油技術(shù)（2）震動(dòng)采油技術(shù)（3）熱化學(xué)采油技術(shù)（4）聚合物驅(qū)油技術(shù)（5）CO2驅(qū)油技術(shù)（6）注水井化學(xué)調(diào)剖技術(shù)（7）水平井及分支水平采油技術(shù)（8）地層清洗采油技術(shù)

下面就幾種采油新技術(shù)做一簡(jiǎn)單介紹。5.采油工程特點(diǎn)：原油的開(kāi)采包括從地層→井筒→地面，采油工程的特點(diǎn)是：涉及的技術(shù)面廣、綜合性強(qiáng)而又復(fù)雜；與油藏工程、地面工程和鉆井工程等緊密聯(lián)系；工作對(duì)象是條件隨油藏動(dòng)態(tài)不斷變化的采、注井；難度大，針對(duì)性強(qiáng)；各項(xiàng)工程技術(shù)措施間的相對(duì)獨(dú)立性強(qiáng)。涉及油田開(kāi)發(fā)的重要決策和經(jīng)濟(jì)效益。6.采油工程學(xué)習(xí)方法與要求：學(xué)習(xí)方法與要求:重視聽(tīng)課,加強(qiáng)理解;

記好筆記,及時(shí)答疑;

獨(dú)立練習(xí),總結(jié)記憶；聯(lián)系普遍,善于歸納。

a、上課認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記；

b、自己應(yīng)查閱相關(guān)參考書(shū)籍及文獻(xiàn)；

c、認(rèn)真完成布置的作業(yè)（作業(yè)要獨(dú)立完成）。7.授課計(jì)劃緒論（1學(xué)時(shí)）第一章油井流入動(dòng)態(tài)與井筒多相流動(dòng)計(jì)算（5學(xué)時(shí)）第二章自噴與氣舉采油（10學(xué)時(shí)）第三章有桿泵采油（12學(xué)時(shí)）第四章無(wú)桿泵采油（6學(xué)時(shí)）第五章注水（6學(xué)時(shí)）第六章水力壓裂技術(shù)（8學(xué)時(shí)）第七章酸處理技術(shù)（8學(xué)時(shí)）第八章復(fù)雜條件下的開(kāi)采技術(shù)（4學(xué)時(shí)）第九章完井方案設(shè)計(jì)與試油（自學(xué)）第十章采油工程方案設(shè)計(jì)概要（自學(xué)）總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)60實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)48.主要參考書(shū)目

1、升舉法采油工藝（卷1.2.4），石油工業(yè)出版社，K.E.布朗。

2、采油工藝原理，石油工業(yè)出版社，王鴻勛、張琪。

3、高新采油技術(shù)，石油工業(yè)出版社，王仲茂、王懷彬、胡三力編。

4、水力壓裂技術(shù)新發(fā)展，石油工業(yè)出版社，J.L.吉維利等著。

5、石油勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)（上），石油工業(yè)出版社，常子恒主編。

6、有桿抽油設(shè)備與技術(shù)系列叢書(shū)。9.課堂要求及考核方式：聽(tīng)課原則:課堂上不準(zhǔn)吃早餐、不準(zhǔn)講話,

可以申請(qǐng)全課程自學(xué).課堂提問(wèn)算入平時(shí)成績(jī).作業(yè)要求:按時(shí)且獨(dú)立完成,不準(zhǔn)抄襲(雷同者雙方記0分).不按時(shí)交者成績(jī)降一檔.考核方式:平時(shí)成績(jī)20%+期末考試80%.平時(shí)成績(jī)=課堂考勤+筆記+作業(yè)+課堂提問(wèn).

缺課三次或作業(yè)三次不交者平時(shí)成績(jī)?yōu)?分,總評(píng)成績(jī)=期末考試成績(jī).

第一章油井流入動(dòng)態(tài)與井筒多相流計(jì)算主要內(nèi)容：

油井流入動(dòng)態(tài)井筒氣液兩相流基本理論氣液兩相管流實(shí)用計(jì)算方法油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到井底的流動(dòng)(地層滲流)井底到井口的流動(dòng)(井筒多相管流)井口到分離器(地面水平或傾斜管流)油井生產(chǎn)的三個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程氣液兩相流基本理論油井流入動(dòng)態(tài)第一節(jié)油井流入動(dòng)態(tài)（IPR曲線）

油井流入動(dòng)態(tài)：油井產(chǎn)量(qo)

與井底流動(dòng)壓力(pwf)

的關(guān)系，反映了油藏向該井供油的能力?；靖拍钣途魅雱?dòng)態(tài)曲線：

表示產(chǎn)量與流壓關(guān)系的曲線，簡(jiǎn)稱IPR曲線。

InflowPerformanceRelationshipCurve圖1-1典型的流入動(dòng)態(tài)曲線IPR曲線基本形狀與油藏驅(qū)動(dòng)類型有關(guān)。即使在同一驅(qū)動(dòng)方式下，還將取決于油藏壓力、油層厚度、滲透率及流體物理性質(zhì)等。prqomax一、單相液體流入動(dòng)態(tài)供給邊緣壓力不變、圓形地層中心一口井的產(chǎn)量公式為：（1-1）圓形封閉油藏、擬穩(wěn)態(tài)條件下產(chǎn)量公式為：（1-2）圖1-2泄油面積形狀與油井的位置系數(shù)對(duì)于非圓形封閉泄油面積的油井產(chǎn)量公式，可根據(jù)泄油面積和油井位置進(jìn)行校正。單相流動(dòng)時(shí)，油層物性及流體性質(zhì)基本不隨壓力變化。

采油指數(shù)可定義為:單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油量，是反映油層性質(zhì)、厚度、流體參數(shù)、完井條件及泄油面積等與產(chǎn)量之間的關(guān)系的綜合指標(biāo)。生產(chǎn)壓差直線型采油指數(shù)J的獲得：試井資料：測(cè)得3～5個(gè)穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其流壓，便可繪制該井的實(shí)測(cè)IPR曲線，取其斜率的負(fù)倒數(shù)油藏參數(shù)計(jì)算對(duì)于單相液體流動(dòng)的直線型IPR曲線，采油指數(shù)可定義為產(chǎn)油量與生產(chǎn)壓差之比，也可定義為每增加單位生產(chǎn)壓差時(shí)，油井產(chǎn)量的增加值，或IPR曲線斜率的負(fù)倒數(shù)。注意事項(xiàng)：因此，對(duì)于具有非直線型IPR曲線的油井，在使用采油指數(shù)時(shí)，應(yīng)該說(shuō)明相應(yīng)的流動(dòng)壓力，不能簡(jiǎn)單地用某一流壓下的采油指數(shù)來(lái)直接推算不同流壓下的產(chǎn)量。當(dāng)油井產(chǎn)量很高時(shí)，井底附近將出現(xiàn)非達(dá)西滲流：膠結(jié)地層的紊流速度系數(shù)：非膠結(jié)地層紊流速度系數(shù)：C、D值也可用試井資料獲取二、油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)

o、Bo、Kro都是壓力的函數(shù)。用上述方法繪制IPR曲線十分繁瑣。通常結(jié)合生產(chǎn)資料來(lái)繪制IPR曲線。平面徑向流，直井油氣兩相滲流時(shí)油井產(chǎn)量公式為：(一)垂直井油氣兩相滲流時(shí)的流入動(dòng)態(tài)1.Vogel方法(1968)①假設(shè)條件：a.圓形封閉油藏，油井位于中心；b.均質(zhì)油層，含水飽和度恒定；c.忽略重力影響；d.忽略巖石和水的壓縮性；e.油、氣組成及平衡不變；f.油、氣兩相的壓力相同；g.擬穩(wěn)態(tài)下流動(dòng)，在給定的某一瞬間，各點(diǎn)的脫氣原油流量相同。數(shù)值模擬結(jié)果的總結(jié)歸一化曲線②Vogel方程經(jīng)典方程

a.計(jì)算c.根據(jù)給定的流壓及計(jì)算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制IPR曲線b.給定不同流壓，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)量：Ⅰ、已知地層壓力和一個(gè)工作點(diǎn)(qo(test),pwf(test))③利用Vogel方程繪制IPR曲線的步驟Ⅱ、已知兩個(gè)工作點(diǎn)，油藏壓力未知a.油藏平均壓力的確定：已知或利用兩組qo

pwf測(cè)試計(jì)算，即

b.計(jì)算c.由流入動(dòng)態(tài)關(guān)系式計(jì)算相關(guān)參數(shù)圖2-4計(jì)算的溶解氣驅(qū)油藏油井IPR曲線

1-用測(cè)試點(diǎn)按直線外推；2-計(jì)算機(jī)計(jì)算值；3-用Vogel方程計(jì)算值④Vogel曲線與數(shù)值模擬IPR曲線的對(duì)比對(duì)比結(jié)果：按Vogel方程計(jì)算的IPR曲線，最大誤差出現(xiàn)在用小生產(chǎn)壓差下的測(cè)試資料來(lái)預(yù)測(cè)最大產(chǎn)量時(shí)，但一般誤差低于5％。雖然隨著采出程度的增加到開(kāi)采末期誤差上升到20％左右，但其絕對(duì)值卻很小。如果用測(cè)試點(diǎn)的資料按直線外推，最大誤差可達(dá)70～80％，只是在開(kāi)采末期約30%。采出程度

Np

對(duì)油井流入動(dòng)態(tài)影響大，而kh/μ、Bo、k、So等對(duì)其影響不大。2.費(fèi)特柯維奇方法溶解氣驅(qū)油藏假設(shè)(kro/

oBo)與壓力p成線性關(guān)系，則其中，所以：當(dāng)時(shí)：令：費(fèi)特柯維奇基本方程3.不完善井Vogel方程的修正油水井的不完善性：

射孔完成——打開(kāi)性質(zhì)不完善；未全部鉆穿油層——打開(kāi)程度不完善；打開(kāi)程度和打開(kāi)性質(zhì)雙重不完善；在鉆井或修井過(guò)程中油層受到損害或進(jìn)行酸化、壓裂等措施，從而改變油井的完善性。圖1-5完善井和非完善井周圍的壓力分布示意圖油井的流動(dòng)效率FE：油井的理想生產(chǎn)壓差與實(shí)際生產(chǎn)壓差之比為“正”稱“正”表皮，油井不完善；為“負(fù)”稱“負(fù)”表皮，油井超完善。完善井非完善井令：非完善井表皮附加壓力降于是表皮系數(shù)或井壁阻力系數(shù)S油層受污染的或不完善井，完善井,增產(chǎn)措施后的超完善井，表皮系數(shù)S通常由試井方法獲得利用流動(dòng)效率計(jì)算直井流入動(dòng)態(tài)的方法

①Standing方法(1970)(FE=0.5～

1.5)圖1-6FE1時(shí)的無(wú)因次IPR曲線(standingIPR曲線)a.根據(jù)已知pr和pwf計(jì)算在FE=1時(shí)最大產(chǎn)量standing方法計(jì)算不完善井IPR曲線的步驟：b.預(yù)測(cè)不同流壓下的產(chǎn)量c.根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制IPR曲線②Harrison方法(FE=1～

2.5)圖1-7Harrison無(wú)因次IPR曲線(FE>1)

Harrison方法可用來(lái)計(jì)算高流動(dòng)效率井的IPR曲線和預(yù)測(cè)低流壓下的產(chǎn)量。其計(jì)算步驟如下：a.計(jì)算FE=1時(shí)的qomax先求pwf/pr，然后查圖1-7中對(duì)應(yīng)的FE曲線上的相應(yīng)值

qo/qomax(FE=1)，則b.計(jì)算不同流壓下的產(chǎn)量c.根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制IPR曲線d.求FE對(duì)應(yīng)的最大產(chǎn)量，即pwf=0時(shí)的產(chǎn)量(二)斜井和水平井的IPR曲線1990年，Cheng對(duì)溶解氣驅(qū)油藏中斜井和水平井進(jìn)行了數(shù)值模擬，并用回歸的方法得到了類似Vogel方程的不同井斜角井的IPR回歸方程：p’=pwf/pr；q’=qo/qomax；A、B、C為取決于井斜角的系數(shù)優(yōu)點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單，僅需一組測(cè)點(diǎn)，便可得IPR曲線缺點(diǎn)：方程沒(méi)有歸一化，1989年，Bendakhlia等用兩種三維三相黑油模擬器研究了多種情況下溶解氣驅(qū)油藏中水平井的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系。得到了不同條件下IPR曲線。圖1-8擬合的IPR曲線與實(shí)際曲線的對(duì)比

_____擬合的IPR曲線,……實(shí)際曲線曲線表明：早期的IPR曲線近似于直線,隨著采出程度增加,曲度增加,接近衰竭時(shí)曲度稍有減小。Bendakhlia建議用以下公式來(lái)擬合IPR曲線圖：

圖1-9參數(shù)v、n與采出程度之間的關(guān)系IPR曲線的應(yīng)用油井流入動(dòng)態(tài)反映了油藏向該井供油的能力。根據(jù)測(cè)試資料確定IPR曲線。根據(jù)IPR曲線確定流壓和產(chǎn)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。prqomax三、pr>pb>pwf時(shí)的流入動(dòng)態(tài)（1）基本公式當(dāng)油藏壓力高于飽和壓力，而流動(dòng)壓力低于飽和壓力時(shí)，油藏中將同時(shí)存在單相和兩相流動(dòng)，擬穩(wěn)態(tài)條件下產(chǎn)量的一般計(jì)算表達(dá)式為:需要分段積分圖1-11組合型IPR曲線（2）實(shí)用計(jì)算方法①當(dāng)pwf>pb時(shí)，由于油藏中全部為單相液體流動(dòng)流入動(dòng)態(tài)公式為：流壓等于飽和壓力時(shí)的產(chǎn)量為：②當(dāng)pwf<pb后，油藏中出現(xiàn)兩相流動(dòng)流入動(dòng)態(tài)公式為：采油指數(shù)：？P18A--油相IPR曲線B--水相IPR曲線

C--油氣水三相綜合IPR曲線四、油氣水三相IPR曲線Petrobras提出了計(jì)算三相流動(dòng)IPR曲線的方法圖1-12油氣水三相IPR曲線綜合IPR曲線的實(shí)質(zhì):按含水率取純油IPR曲線和水IPR曲線的加權(quán)平均值。當(dāng)已知測(cè)試點(diǎn)計(jì)算采液指數(shù)時(shí)，是按產(chǎn)量加權(quán)平均；當(dāng)預(yù)測(cè)產(chǎn)量或流壓時(shí),是按流壓加權(quán)平均。(一)采液指數(shù)計(jì)算(由測(cè)試點(diǎn)確定曲線)已知pr、pb和一個(gè)測(cè)試點(diǎn)pwf(test)、qt(test)

(1)(2)圖油氣水三相IPR曲線

(二)某一產(chǎn)量qt下的流壓pwf計(jì)算(1)(2)圖1-12油氣水三相IPR曲線因?yàn)椋核裕壕C合IPR曲線的斜率可近似為常數(shù)(3)圖1-12油氣水三相IPR曲線五、多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)（1）多油層油井流入動(dòng)態(tài)圖1-13多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)流壓低于14MPa后，只有第三個(gè)層工作；流壓降低到12MPa和10MPa后，則I層和II層陸續(xù)出油?？偟腎PR曲線則是分層的迭加。其特點(diǎn)是：隨著流壓的降低，由于參加工作的小層數(shù)增多，產(chǎn)量將大幅度增加，采油指數(shù)也隨之增大。（2）含水油井流入動(dòng)態(tài)圖1-14含水油井流入動(dòng)態(tài)與含水變化()圖1-15含水油井流入動(dòng)態(tài)曲線()小結(jié)(1)上述介紹的方法闡明了油井流入動(dòng)態(tài)的物理意義，也是目前現(xiàn)場(chǎng)最常用的計(jì)算方法。(2)油井流入動(dòng)態(tài)研究主要有三種途徑：基于Vogel、Fetkovich、Petrobras方法的完善。建立不同類型油藏和井底條件的滲流模型。利用單井流入動(dòng)態(tài)的油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)。(3)油井流入動(dòng)態(tài)是采油工程各項(xiàng)技術(shù)措施設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)的依據(jù)。Vogel\Standing\Harrison聯(lián)系與區(qū)別1.三種曲線圖版的坐標(biāo)軸都是無(wú)因次坐標(biāo)。2.利用三種曲線圖版求油井IPR曲線的方法相同。3.Harrison方法是Standing方法的擴(kuò)展；Standing方法是Vogel方法的擴(kuò)展。聯(lián)系1.三種圖版對(duì)應(yīng)的油井流動(dòng)效率范圍不同2.Harrison方法和Standing方法圖版中的最大產(chǎn)液量是FE=1時(shí)的最大產(chǎn)液量，不是油井實(shí)際的最大產(chǎn)液量。3.Harrison方法的圖版可以獲得高流動(dòng)效率井和低流壓井的最大產(chǎn)液量，而Standing方法不能。區(qū)別基本概念：油井流入動(dòng)態(tài)；采液指數(shù)；表皮系數(shù)；流動(dòng)效率基本方法：IPR曲線求取基本方法的擴(kuò)展與修正：液相氣液兩相液相+氣液油氣水三相采液指數(shù)Vogel組合式PetrobrasStandingHarrison水平井、定向井表皮效應(yīng):由于鉆井、完井、作業(yè)或采取增產(chǎn)措施，使井底附近地層的滲透率變差或變好，從而引起附加流動(dòng)壓力的效應(yīng)。流入動(dòng)態(tài)研究方法Vogel方法費(fèi)特柯維奇方法Standing方法Harrison方法直井斜井水平井油氣兩相油氣水三相Cheng方法完善井不完善井Petrobras方法Bendakhlia方法Borisov方法Economides方法Joshi方法Giger方法Mutalik等方法例：A井位于正方形泄油面積的中心，根據(jù)系統(tǒng)試井，計(jì)算pwf11.210.29.79.1q16.135.946.157.9例題1）繪制IPR曲線解：pwf11.210.29.79.1q16.135.946.157.9平均地層壓力2）計(jì)算采油指數(shù)3）查表得4）直線外推至q=0,求得5）Pwf=8.8MPa時(shí)Qo=20×(12-8.8)=64m3已知D井平均地層壓力為16MPa，Pb為13MPa,Pwf為8MPa時(shí)的產(chǎn)量為71.45m3/d，試計(jì)算Pwf為14MPa和7MPa時(shí)的產(chǎn)量并繪制該井的IPR曲線。例題

a.計(jì)算(注意工作點(diǎn)的位置)

b.計(jì)算c.計(jì)算指定流壓下的產(chǎn)量(注意Pwf與Pb的關(guān)系)e.根據(jù)給定的流壓及計(jì)算的相應(yīng)產(chǎn)量繪制IPR曲線。d.不同流壓下，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)量為：Pwf,MPa161414870Qo,m3/d0203071.4577.69102.22第二節(jié)

井筒氣液兩相流基本概念相的概念相是體系中具有相同化學(xué)組成和物理性質(zhì)的一部分，與體系的其它均勻部分有界面隔開(kāi)例如：水--冰系統(tǒng)、泥漿、油--氣--水等均是多相體系油氣是深埋于地下的流體礦藏采油設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工況分析、油氣集輸設(shè)計(jì)等都離不開(kāi)氣液兩相流的理論與計(jì)算方法隨壓力的降低，溶解氣將不斷從原油中逸出，因此，井筒中將不可避免地出現(xiàn)氣液兩相流動(dòng)。一、井筒氣液兩相流動(dòng)的特性(一)氣液兩相流動(dòng)與單相液流的比較流動(dòng)型態(tài)（流動(dòng)結(jié)構(gòu)、流型）：

流動(dòng)過(guò)程中油、氣的分布狀態(tài)。(二)氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化①純液流

當(dāng)井筒壓力大于飽和壓力時(shí)，天然氣溶解在原油中，產(chǎn)液呈單相液流。影響流型的因素：

氣液體積比、流速、氣液界面性質(zhì)等。②泡流

井筒壓力稍低于飽和壓力時(shí)，溶解氣開(kāi)始從油中分離出來(lái)，氣體都以小氣泡分散在液相中?；摤F(xiàn)象：混合流體流動(dòng)過(guò)程中，由于流體間的密度差異，引起的小密度流體流速大于大密度流體流速的現(xiàn)象。如：油氣滑脫、氣液滑脫、油水滑脫等。特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對(duì)摩擦阻力影響不大；滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。③段塞流

當(dāng)混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡將合并成大氣泡，直到能夠占據(jù)整個(gè)油管斷面時(shí)，井筒內(nèi)將形成一段液一段氣的結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相；一段氣一段液交替出現(xiàn)；氣體膨脹能得到較好的利用；滑脫損失變?。荒Σ翐p失變大。④環(huán)流

油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：氣液兩相都是連續(xù)相；氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶；摩擦損失變大。⑤霧流

氣體的體積流量增加到足夠大時(shí)，油管中內(nèi)流動(dòng)的氣流芯子將變得很粗，沿管壁流動(dòng)的油環(huán)變得很薄，絕大部分油以小油滴分散在氣流中。特點(diǎn)：氣體是連續(xù)相，液體是分散相；氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口；氣、液之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很小；氣相是整個(gè)流動(dòng)的控制因素?？偨Y(jié)：

油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油(液)流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。實(shí)際上，在同一口井內(nèi)，一般不會(huì)出現(xiàn)完整的流型變化。圖1-17油氣沿井筒噴出時(shí)的流型變化示意圖Ⅰ—純油流；Ⅱ—泡流；Ⅲ—段塞流；Ⅳ—環(huán)流；Ⅴ—霧流(三)滑脫損失概念因滑脫而產(chǎn)生的附加壓力損失稱為滑脫損失。圖1-18氣液兩相流流動(dòng)斷面簡(jiǎn)圖無(wú)滑脫實(shí)際由于有滑脫時(shí)，氣體流速大，液體流速小，為了保持體積流量不變，氣體過(guò)流斷面將減小，而液體的過(guò)流斷面將增加。由于滑脫存在：?jiǎn)挝还荛L(zhǎng)上滑脫損失為：滑脫損失的實(shí)質(zhì)：

液相的流動(dòng)斷面增大引起混合物密度的增加。圖1-18氣液兩相流流動(dòng)斷面簡(jiǎn)圖二、井筒氣液兩相流能量平衡方程及壓力分布計(jì)算步驟

兩個(gè)流動(dòng)斷面間的能量平衡關(guān)系：(一)能量平衡方程推導(dǎo)傾斜多相管流斷面1和斷面2的流體的能量平衡關(guān)系為：傾斜管流能量平衡關(guān)系示意圖-q取z軸方向?yàn)樽陨隙拢簞t：令：負(fù)號(hào)含義水平管流:垂直管流:多相混合物流動(dòng):研究流動(dòng)過(guò)程中混合物密度、速度、摩擦系數(shù)的變化規(guī)律和計(jì)算方法是研究多相管流的中心問(wèn)題。(三)多相垂直管流壓力分布計(jì)算步驟由于多相管流中每相流體影響流動(dòng)的物理參數(shù)(密度、粘度等)及混合物密度和流速都隨壓力和溫度而變，沿程壓力梯度并不是常數(shù)，因此，多相管流需要分段計(jì)算；同時(shí)，要先求得相應(yīng)段的流體性質(zhì)參數(shù)，然而，這些參數(shù)又是壓力和溫度的函數(shù)，壓力卻又是計(jì)算中需要求得的未知數(shù)。所以，多相管流通常采用迭代法進(jìn)行計(jì)算。有兩種不同的迭代途徑：按深度增量迭代和按壓力增量迭代。⑧以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)②～⑦步。2.多相垂直管流壓力分布計(jì)算步驟⑥重復(fù)②～⑤的計(jì)算，直至。⑴按深度增量迭代的步驟①已知任一點(diǎn)(井口或井底)的壓力作為起點(diǎn)，任選一個(gè)合適的壓力間隔

p(0.5～1.0MPa)。

②估計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的深度增量

h估計(jì)，計(jì)算T

。③計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質(zhì)參數(shù)。④并計(jì)算該段的壓力梯度dp/dh。⑤計(jì)算對(duì)應(yīng)于的該段管長(zhǎng)(深度差)

h計(jì)算。⑦計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。P0=Pwf

h’P1=P0+P

hPt⑧以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)②～⑦步。⑥重復(fù)②～⑤的計(jì)算，直至。⑵按壓力增量迭代的步驟①已知任一點(diǎn)(井口或井底)的壓力作為起點(diǎn)，以固定的

h

將井筒分為n段。②估計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的壓力增量

p’。③計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質(zhì)參數(shù)。④并計(jì)算該段的壓力梯度dp/dh。⑤計(jì)算對(duì)應(yīng)于的該段的壓降

p。⑦計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。P0=Pwf

p’P1=P0+P

pPt思考題：根據(jù)上述步驟整理出計(jì)算壓力分布的程序流程框圖。說(shuō)明：a.計(jì)算壓力分布過(guò)程中，溫度和壓力是相關(guān)的；b.流體物性參數(shù)計(jì)算至關(guān)重要，但目前方法精度差；c.不同的多相流計(jì)算方法差別較大，因此在實(shí)際應(yīng)用中有必要根據(jù)油井的實(shí)際情況篩選精度相對(duì)高的方法。第三節(jié)奧齊思澤斯基（Orkiszewski）方法綜合了Griffith&Wallis和Duns&Ros等方法處理過(guò)渡性流型時(shí)，采用Ros方法(內(nèi)插法)針對(duì)每種流動(dòng)型態(tài)提出存容比及摩擦損失的計(jì)算方法提出了四種流型，即泡流、段塞流、過(guò)渡流及環(huán)霧流把Griffith段塞流相關(guān)式改進(jìn)后推廣到了高流速區(qū)

1967年提出，適用于垂直管流計(jì)算奧齊思澤斯基（Orkiszewski）方法奧齊思澤斯基于1967年用三大類、148口井的實(shí)際資料對(duì)前人的研究進(jìn)行了評(píng)價(jià)，加上自己的研究，提出了此方法。其主要構(gòu)成為：Orkiszewski流型圖他提出的四種流動(dòng)型態(tài)是：泡流、段塞流、過(guò)渡流及環(huán)霧流存容比（滯流率）：多相流動(dòng)的某一管段中某相流體的體積與管段容積之比。（持液率）出現(xiàn)霧流時(shí)，氣體體積流量遠(yuǎn)大于液體體積流量。根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化可表示為：一、壓力降公式及流動(dòng)型態(tài)劃分界限PressureGradientCorrelationandFlowpatternTransitions由垂直管流能量方程可知，壓力降是摩擦能量損失、勢(shì)能變化和動(dòng)能變化之和：壓降計(jì)算式為：表1-3Orkiszewski方法流型劃分界限不同流動(dòng)型態(tài)下和的計(jì)算方法不同。二、平均密度及摩擦損失梯度的計(jì)算氣相存容比(截面含氣率、空隙率)Hg

：管段中氣相體積與管段容積之比值，也等于fg/f。液相存容比(截面含液率、持液率)HL

：管段中液相體積與管段容積之比值，也等于fl/f。(1)泡流平均密度:滑脫速度：氣相流速與液相流速之差。則：泡流摩擦損失梯度按液相進(jìn)行計(jì)算：圖1-21圖1-21摩擦阻力系數(shù)曲線(2)段塞流平均密度:滑脫速度vs液體分布系數(shù)滑脫速度由泡雷諾數(shù)查圖確定～曲線根據(jù)泡雷諾數(shù)及雷諾數(shù)查圖確定～曲線(1)假價(jià)設(shè)一個(gè)vs值，求得C1及C2

(2)用式計(jì)算一個(gè)vs

值(3)重復(fù)計(jì)算直到假設(shè)值與計(jì)算值接近為止vs值的確定

迭代法

vs也可由公式進(jìn)行計(jì)算

的計(jì)算值需根據(jù)連續(xù)液相的類別及氣液總流速來(lái)選用計(jì)算公式計(jì)算式詳見(jiàn)教材公式(1-58)a~e時(shí)時(shí)計(jì)算得的必須滿足下面的條件：(3)過(guò)渡流過(guò)渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按段塞流和霧流分別進(jìn)行計(jì)算，然后用內(nèi)插方法來(lái)確定相應(yīng)的數(shù)值。段塞流的摩擦梯度式中的摩擦系數(shù)f，根據(jù)管壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)由穆迪圖查得。霧流混合物平均密度計(jì)算公式與泡流相同：由于霧流的氣液無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，即滑脫速度接近于零，基本上沒(méi)有滑脫。霧流摩擦系數(shù)可根據(jù)氣體雷諾數(shù)和液膜相對(duì)粗糙度查圖得。摩擦梯度:(4)霧流所以：圖1-24Orkiszewski方法計(jì)算流程框圖第四節(jié)貝格斯-布里爾方法Beggs-Brill方法是可用于水平、垂直和任意傾斜氣液兩相管流動(dòng)計(jì)算的方法，是1973年，Beggs和Brill根據(jù)在長(zhǎng)15m，直徑1inch和1.5inch聚炳烯管中，用空氣和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍

氣體流量0～0.098m3/s；

液體流量0～0.0019m3/s；

持液率0～0.87m3/m3；

系統(tǒng)壓力241～655kpa(絕對(duì)壓力)； 壓力梯度0～18kPa/m；

傾斜度-900～+900； 流型水平管流動(dòng)的全部流型。一、基本方程單位質(zhì)量氣液混合物穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能量守恒方程為：(1)位差壓力梯度：消耗于混合物靜水壓頭的壓力梯度。(2)摩擦壓力梯度：克服管壁流動(dòng)阻力消耗的壓力梯度。假設(shè)條件:氣液混合物既未對(duì)外作功，也未受外界功。(3)加速度壓力梯度：由于動(dòng)能變化而消耗的壓力梯度。忽略液體壓縮性、考慮到氣體質(zhì)量流速變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體密度變化，則：(4)總壓力梯度（Beggs-Brill方法的基本方程）Beggs-Brill兩相水平管流型分離流分層流波狀流環(huán)狀流間歇流團(tuán)狀流段塞流分散流泡流霧流二、Beggs-Brill方法的流型分布圖及流型判別式圖1-26Beggs-Brill流型分布圖（教材p45）分離流間歇流分散流表2-4Beggs-Brill法流型判別條件三、持液率及混合物密度確定(1)持液率Beggs-Brill方法計(jì)算傾斜管流時(shí)首先按水平管計(jì)算,然后進(jìn)行傾斜校正。表1-6a、b、c常數(shù)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傾斜校正系數(shù)與傾斜角、無(wú)滑脫持液率、弗洛德數(shù)及液體速度數(shù)有關(guān)。圖1-27不同EL下的傾斜校正系數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果回歸的傾斜校正系數(shù)的相關(guān)式為:對(duì)于垂直管:系數(shù)C與無(wú)滑脫持液率、弗洛德數(shù)和液相速度數(shù)有關(guān)。表1-6系數(shù)d、e、f、g其中：對(duì)于過(guò)渡流型，先分別用分離流和間歇流計(jì)算，之后采用內(nèi)插法確定其持液率。利用持液率計(jì)算流動(dòng)條件下混合物實(shí)際密度：(2)混合物密度四、阻力系數(shù)

氣液兩相流阻力系數(shù)與無(wú)滑脫氣液兩相流阻力系數(shù)的比值與持液率和無(wú)滑脫持液率(入口體積含液率)之間的關(guān)系：當(dāng)1<y<1.2時(shí)其中：兩相流動(dòng)的雷諾數(shù)：氣液兩相流阻力系數(shù):Beggs-Brill方法計(jì)算流程框圖(p49)結(jié)合p50的例題理解體積流量的校正和Beggs-Brill方法的應(yīng)用第一章作業(yè)一、某井位于面積A=45000m2的矩形(長(zhǎng)寬比為2：1)泄油面積中心，井徑rw=0.1m,原油體積系數(shù)Bo=1.2，原油粘度uo=4mPa.s,地面原油密度ρ

=860Kg/m3，油井表皮系數(shù)S=2。試根據(jù)下列測(cè)試資料繪制IPR曲線，并計(jì)算采油指數(shù)J和油層參數(shù)Koh，推算油藏平均壓力。測(cè)試數(shù)據(jù)表井底流壓Pwf,MPa20.1116.9114.3712.52油井產(chǎn)量Qo，t/d24.440.553.162.4二、某溶解氣驅(qū)油藏一口井測(cè)試平均油藏壓力為21MPa，產(chǎn)量Qo=60t/d

，F(xiàn)E=0.9，Pwf=15MPa.試根據(jù)standing方法計(jì)算和繪制IPR曲線，并預(yù)測(cè)產(chǎn)量為70

t/d時(shí)的井底流壓。三、已知油藏平均壓力為16MPa，飽和壓力Pb為13MPa，流壓Pwf為14MPa時(shí)的產(chǎn)量qo為20t/d。試計(jì)算J、qb、qc、qomax,繪制該井的IPR曲線并分別預(yù)測(cè)井底流壓為15MPa及8MPa時(shí)的產(chǎn)量。第一章思考題一、作業(yè)上題目二、多層合采井流入動(dòng)態(tài)曲線特征及轉(zhuǎn)滲動(dòng)態(tài)線的意義三、氣液兩相流與單相流特征四、流動(dòng)型態(tài)定義。油井生產(chǎn)中各種流型在井筒中的分布和變化規(guī)律五、滑脫現(xiàn)象和滑脫損失。滑脫損失對(duì)油井井筒能量損失的影響六、在垂直井筒多相管流壓力分布計(jì)算中，為什么要采用分段、迭代方法計(jì)算七、分析vogel方法、standing方法、harrison方法的區(qū)別與聯(lián)系八、何謂采油（液）指數(shù)？比較單相液體和油氣兩相滲流采油（液）指數(shù)計(jì)算方法。九、油井流入動(dòng)態(tài)及其影響因素。十、綜述目前國(guó)內(nèi)外常用的多相管流計(jì)算方法。第二章

自噴與氣舉采油主要內(nèi)容一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析

二、氣舉采油原理及油井舉升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

自噴采油法（FlowingProduction)采油方法人工舉升法氣舉（GasLift）電潛泵（ElectricalSubmersiblePumping）水力活塞泵（HydraulicPumping）射流泵（JetPumping）無(wú)桿泵游梁式深井泵采油（Beam-pumping）螺桿泵采油（ScrewPumping）有桿泵利用油層自身能量將原油舉升到地面的采油方式。人工給井筒流體增加能量將井底原油舉升至地面的采油方式。自噴井條件分析1.單相液體垂直管流：自噴條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動(dòng)自噴井條件分析2.氣液混合物垂直管流：（1）必要條件：

穩(wěn)定自噴條件：

垂直管流動(dòng)第一節(jié)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分析一、自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)組成油層到井底的流動(dòng)—地層滲流井底到井口的流動(dòng)—井筒多相管流井口到分離器—地面水平或傾斜管流油井生產(chǎn)的三個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程自噴井生產(chǎn)的四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程地面水平或傾斜管流地層滲流井筒多相管流嘴流自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的基本流動(dòng)過(guò)程（1）地層中的滲流：10-50%

（2）井筒中的流動(dòng)：30-80%

（3）嘴流：5-30%

（4）地面管線流動(dòng)：5-10%

利用油層本身的能量使地層原油噴到地面的方法稱為自噴采油法。

自噴采油原理：主要依靠溶解在原油中的氣體隨壓力的降低分離出來(lái)而發(fā)生的膨脹。

在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，原油依靠油層所提供的壓能克服重力及流動(dòng)阻力自行流動(dòng)，不需人為補(bǔ)充能量，因此自噴采油是最簡(jiǎn)單、最方便、最經(jīng)濟(jì)的采油方法。

圖2-1完整的自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力損失示意圖油藏中的壓力損失穿過(guò)井壁(射孔孔眼、污染區(qū))的壓力損失穿過(guò)井下節(jié)流器的壓力損失穿過(guò)井下安全閥的壓力損失穿過(guò)地面油嘴的壓力損失地面出油管線的壓力損失地面管線總壓力損失，包括和油管總壓力損失，包括和油井連續(xù)穩(wěn)定自噴條件：四個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)相互銜接又相互協(xié)調(diào)起來(lái)。協(xié)調(diào)條件質(zhì)量守恒能量守恒各子系統(tǒng)質(zhì)量流量相等各子系統(tǒng)壓力相銜接，前系統(tǒng)的殘余壓力可作為后序系統(tǒng)的動(dòng)力油井穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)必須滿足混合物的質(zhì)量和能量守恒原理。二、自噴井節(jié)點(diǎn)分析節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析法：應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，把整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)間的相互關(guān)系及其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作的影響，為系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及參數(shù)調(diào)控提供依據(jù)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，為進(jìn)行油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，廣泛使用了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析的方法節(jié)點(diǎn)劃分依據(jù)：不同系統(tǒng)的流動(dòng)規(guī)律不同節(jié)點(diǎn)（node）：油氣井生產(chǎn)過(guò)程中的某個(gè)位置。普通節(jié)點(diǎn)：兩段不同流動(dòng)過(guò)程的銜接點(diǎn)，不產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降。函數(shù)節(jié)點(diǎn)：節(jié)流裝置兩端壓降與流量有關(guān)，稱為函數(shù)節(jié)點(diǎn)解節(jié)點(diǎn)（solutionnode）：系統(tǒng)中間的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，將系統(tǒng)分為流入和流出兩部分。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析對(duì)象：整個(gè)油井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)油藏滲流子系統(tǒng)井筒流動(dòng)子系統(tǒng)油嘴流動(dòng)子系統(tǒng)地面管流子系統(tǒng)常用節(jié)點(diǎn)分離器壓力：psep井口回壓：ph井口油壓：pt井底流壓：pwf油藏平均壓力：pr

pr-

pwfIPR曲線

pwf-

pt多相管流計(jì)算方法

pt-

ph嘴流特性曲線

pB-

psep多相管流計(jì)算方法圖2-2自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)位置需要解決的問(wèn)題：預(yù)測(cè)在某些節(jié)點(diǎn)壓力確定條件下油井的產(chǎn)量以及其它節(jié)點(diǎn)的壓力。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析實(shí)質(zhì)：協(xié)調(diào)理論在采油應(yīng)用方面的發(fā)展通常節(jié)點(diǎn)1分離器壓力psep

、節(jié)點(diǎn)8油藏平均壓力pr為定值，不是產(chǎn)量的函數(shù)，故任何求解問(wèn)題必須從節(jié)點(diǎn)1或節(jié)點(diǎn)8開(kāi)始。求解點(diǎn)的選擇：主要取決于所要研究解決的問(wèn)題求解點(diǎn)：為使問(wèn)題獲得解決的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)曲線示意圖節(jié)點(diǎn)流入曲線節(jié)點(diǎn)流出曲線協(xié)調(diào)點(diǎn)求解問(wèn)題方法：針對(duì)求解點(diǎn)，繪制該節(jié)點(diǎn)的流入曲線和流出曲線，求得其交匯點(diǎn)，得到對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量。(一)油藏與油管兩個(gè)子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析1)井底為求解點(diǎn)當(dāng)油壓為已知時(shí)，可以井底為求解點(diǎn)。圖2-4管鞋壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線給定已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時(shí)的采油指數(shù)；油管直徑；以及飽和壓力；氣油比；含水；油氣水密度。節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線:IPR曲線節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線:由井口油壓所計(jì)算的井底流壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線。交點(diǎn)：該系統(tǒng)在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。圖2-5油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線2)井口為求解點(diǎn)設(shè)定一組產(chǎn)量，通過(guò)IPR曲線A可計(jì)算出一組井底流壓，然后通過(guò)井筒多相流計(jì)算可得一組井口油壓曲線。節(jié)點(diǎn)（井口）流入曲線：油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線IPR曲線Pa-Pb是在油管中消耗的壓力曲線B的形狀：油管的上下壓差(Pa-Pb)并不總是隨著產(chǎn)量的增加而加大。產(chǎn)量低時(shí)，管內(nèi)流速低，滑脫損失大；產(chǎn)量高時(shí)，摩擦損失大，這兩種因素均可造成管內(nèi)壓力損耗大。使用：計(jì)算出任意產(chǎn)量下的井口油壓的大小，并用于預(yù)測(cè)油井能否自噴。Q1(二)從油藏到分離器無(wú)油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法1)井底為求解點(diǎn)

給定的已知條件：油藏深度；油藏壓力；單相流時(shí)的采油指數(shù)油管直徑；分離器壓力；出油管線直徑及長(zhǎng)度；氣油比；含水；飽和壓力以及油氣水密度。2-6簡(jiǎn)單管流系統(tǒng)選取了中間節(jié)點(diǎn)(井底)為求解點(diǎn)，求解時(shí)，要從兩端(井底和分離器)開(kāi)始，設(shè)定一組流量，對(duì)這兩部分分別計(jì)算至求解點(diǎn)上的壓力(井底流壓)與流量的關(guān)系曲線。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)將從井底分成兩部分：(1)油藏中的流動(dòng)；(2)從油管入口到分離器的管流系統(tǒng)。圖2-7求解點(diǎn)在井底的解節(jié)點(diǎn)（井底）流入曲線：油藏中流動(dòng)的IPR曲線；節(jié)點(diǎn)（井底）流出曲線：以分離器壓力為起點(diǎn)通過(guò)水平或傾斜管流計(jì)算得井口油壓，再通過(guò)井筒多相流計(jì)算得油管入口壓力與流量的關(guān)系曲線。交點(diǎn)：在所給條件下可獲得的油井產(chǎn)量及相應(yīng)的井底流壓。②研究油井由于污染或采取增產(chǎn)措施對(duì)完善性的影響選取井底為求解點(diǎn)的目的①預(yù)測(cè)油藏壓力降低后的未來(lái)油井產(chǎn)量圖2-8預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)量圖2-9油井流動(dòng)效率改變的影響2)井口為求解點(diǎn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)以井口為界分為油管和油藏部分以及地面管線和分離器部分圖2-10地面管線和分離器部分圖2-11油管和油藏部分圖2-12求解點(diǎn)在井口的解流入曲線：油藏壓力為起點(diǎn)計(jì)算不同流量下的井口壓力，即油管及油藏的動(dòng)態(tài)曲線。流出曲線：以分離器壓力為起點(diǎn)計(jì)算水平管流動(dòng)態(tài)曲線。交點(diǎn)：產(chǎn)量及井口壓力。求解點(diǎn)選在井口的目的：研究不同直徑油管和出油管線對(duì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響，便于選擇油管及出油管線的直徑。圖2-13不同直徑的油管和出油管線的井口解3)分離器為求解點(diǎn)圖3-15分離壓力與產(chǎn)量關(guān)系以油藏為起點(diǎn)，分離器為終點(diǎn)，計(jì)算并繪制分離器壓力與產(chǎn)量關(guān)系曲線交點(diǎn)：已知的分離器壓力，所給條件下分離器壓力及產(chǎn)量圖2-16分離器壓力對(duì)不同油井產(chǎn)量的影響分離器壓力對(duì)多井生產(chǎn)的影響說(shuō)明：分離器壓力對(duì)后續(xù)工程設(shè)備選擇和效率有影響，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合考慮。4)平均油藏壓力為求解點(diǎn)圖2-18變化的影響以油藏壓力為求解點(diǎn)的目的：①研究在給定條件下油藏平均壓力對(duì)油井生產(chǎn)的影響②預(yù)測(cè)不同油藏平均壓力下的油井產(chǎn)量。分離器壓力→井口壓力→井底壓力→油藏平均壓力,油藏平均壓力與流量關(guān)系曲線。假設(shè)一組產(chǎn)量(三)從油藏到分離器有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法

臨界流動(dòng)：流體的流速達(dá)到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)。圖2-19嘴流示意圖1.嘴流規(guī)律油嘴的孔眼直徑很小，一般只有幾毫米，油氣在嘴前壓力pt和嘴后壓力ph作用下通過(guò)油嘴。圖2-20關(guān)系空氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：天然氣流過(guò)噴管的臨界壓力比為：在臨界流動(dòng)條件下，流量不受嘴后壓力變化的影響，臨界壓力pc。嘴前壓力：p1嘴后壓力：p2分析：對(duì)于含水井：根據(jù)礦場(chǎng)資料統(tǒng)計(jì)，嘴流相關(guān)式可表示為：根據(jù)油井資料分析，常用的嘴流公式為：圖2-21油嘴、油壓與產(chǎn)量的關(guān)系曲線①當(dāng)油嘴直徑和氣油比一定時(shí)，產(chǎn)量和井口油壓成線性關(guān)系。②只有滿足油嘴的臨界流動(dòng)，油井生產(chǎn)系統(tǒng)才能穩(wěn)定生產(chǎn)，即油井產(chǎn)量不隨井口回壓而變化。2.有油嘴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分析方法功能節(jié)點(diǎn)：存在壓差的節(jié)點(diǎn)。壓力不連續(xù)的節(jié)點(diǎn)。一般地，功能節(jié)點(diǎn)位置上裝有起特殊作用的設(shè)備，如油嘴、抽油泵等。油井生產(chǎn)系統(tǒng)中，當(dāng)存在功能節(jié)點(diǎn)時(shí)，一般以功能節(jié)點(diǎn)為求解點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析思路：①以系統(tǒng)兩端為起點(diǎn)分別計(jì)算不同流量下節(jié)點(diǎn)上、下游的壓力，并求得節(jié)點(diǎn)壓差，繪制壓差－流量曲線。②根據(jù)描述節(jié)點(diǎn)設(shè)備(油嘴、安全閥等)的流量—壓差相關(guān)式，求得設(shè)備工作曲線。③兩條壓差－流量曲線的交點(diǎn)為問(wèn)題的解，即節(jié)點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生的壓差及相應(yīng)的油井產(chǎn)量。圖3-22自噴井三個(gè)流動(dòng)過(guò)程關(guān)系①根據(jù)設(shè)定產(chǎn)量Q，在油井IPR曲線上找出相應(yīng)的pwf；②由Q及pwf按垂直管流得出滿足油嘴臨界流動(dòng)的Q—pt油管曲線B；③油嘴直徑d一定，繪制臨界流動(dòng)下油嘴特性曲線C；④油管曲線B與油嘴特性曲線d的交點(diǎn)即為該油嘴下的產(chǎn)量與油壓。

有油嘴系統(tǒng)以油嘴為求解點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)分析方法的步驟：油層滲流消耗的壓力油管流動(dòng)消耗的壓力(四)節(jié)點(diǎn)分析在設(shè)計(jì)及預(yù)測(cè)中的應(yīng)用①先繪出滿足油嘴臨界流動(dòng)的pt～Q油管工作曲線B；1.不同油嘴下的產(chǎn)量預(yù)測(cè)與油嘴選擇圖2-23不同油嘴直徑時(shí)的產(chǎn)量②作出相應(yīng)的油嘴曲線；③根據(jù)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量確定與之對(duì)應(yīng)的(或較接近的)油嘴直徑。油壓較低時(shí)，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要高；2.油管直徑的選擇圖2-24不同油管直徑對(duì)產(chǎn)量的影響Q1Q2油壓高時(shí)，大直徑油管的產(chǎn)量比小直徑的要低。原因：滑脫損失、摩擦損失相互作用。當(dāng)油嘴直徑不變時(shí)，油藏壓力降低后產(chǎn)量隨著降低。3.預(yù)測(cè)油藏壓力變化對(duì)產(chǎn)量的影響圖2-25油藏壓力下降對(duì)產(chǎn)量的影響如果要保持原來(lái)的產(chǎn)量，就必須換用較大的油嘴直徑。油井生產(chǎn)過(guò)程中，pr連續(xù)下降，相應(yīng)的油管曲線要向橫軸方向移動(dòng)。4.停噴壓力預(yù)測(cè)圖2-26停噴壓力預(yù)測(cè)若要求油壓大于一定值生產(chǎn)，則在縱軸上沿油壓值點(diǎn)做水平線，若水平線與油管曲線不相交，則表明油井不能自噴生產(chǎn)。小結(jié)(1)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)一般包括四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程，每一過(guò)程遵循各自的流動(dòng)規(guī)律。(2)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析采用節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法，求解點(diǎn)的選擇取決于需要解決的問(wèn)題。(3)為了保證自噴井生產(chǎn)的穩(wěn)定性，對(duì)有油嘴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嘴流達(dá)到臨界流動(dòng)條件。(4)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括產(chǎn)量的預(yù)測(cè)、油嘴的選擇、生產(chǎn)管柱的選擇、出油管線的選擇、停噴條件的預(yù)測(cè)等。第二節(jié)氣舉采油原理

利用從地面向井筒注入高壓氣體將原油舉升至地面的一種人工舉升方式。氣舉定義：從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出液在井筒中混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流到井內(nèi)的原油舉升到地面。①必須有足夠的氣源；②需要壓縮機(jī)組和地面高壓氣管線，地面設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜；③一次性投資較大；④系統(tǒng)效率較低。優(yōu)點(diǎn)井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)高產(chǎn)量的深井；含砂量少、含水低、氣油比高和含有腐蝕性成分低的油井；定向井和水平井等。適用條件向井筒周期性地注入氣體，推動(dòng)停注期間在井筒內(nèi)聚集的油層流體段塞升至地面，從而排出井中液體。主要用于油層供給能力差，產(chǎn)量低的油井。氣舉連續(xù)氣舉將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，排出井筒中液體。適應(yīng)于供液能力較好、產(chǎn)量較高的油井。間歇?dú)馀e一、氣舉分類(按注氣方式)二、氣舉啟動(dòng)①當(dāng)油井停產(chǎn)時(shí)，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一位置，當(dāng)啟動(dòng)壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時(shí)，環(huán)空液面將被擠壓下降。(1)啟動(dòng)過(guò)程圖2-28氣舉井（無(wú)凡爾）的啟動(dòng)過(guò)程a—停產(chǎn)時(shí)②如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進(jìn)入油管，油管內(nèi)液面上升。隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。圖2-28氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋啟動(dòng)壓力:當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面達(dá)到管鞋時(shí)的井口注入壓力。③當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升高，液流噴出地面。井底流壓隨之降低，油層產(chǎn)液，并隨注入的高壓氣體一同排出井筒，最后達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。圖2-28氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程

c—?dú)怏w進(jìn)入油管②當(dāng)高壓氣體進(jìn)入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，井底流壓將不斷降低。圖2-29氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線(2)氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化①壓縮機(jī)向油套環(huán)形空間注入高壓氣體，隨著壓縮機(jī)壓力的不斷提高，環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達(dá)到管鞋（注氣點(diǎn)）處，此時(shí)的井口注入壓力為啟動(dòng)壓力。③當(dāng)井底流壓低于油層壓力時(shí)，液流則從油層中流出，這時(shí)混合液密度又有所增加，壓縮機(jī)的注入壓力也隨之增加，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定(氣舉工作壓力)。（3）啟動(dòng)壓力計(jì)算第一種情況：不考慮液體被擠入地層，而且當(dāng)環(huán)空液面降低到管鞋時(shí)，液體并未從井口溢出，啟動(dòng)壓力與油管液柱靜壓相平衡。即圖2-28氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程

b—環(huán)形液面到達(dá)管鞋第二種情況：不考慮液體被擠入地層，其靜液面接近井口，環(huán)形空間的液面還沒(méi)有被擠到油管鞋時(shí)，油管內(nèi)的液面已達(dá)到井口，液體中途溢出井口。此時(shí)，啟動(dòng)壓力就等于油管中的液柱壓力:第三種情況：當(dāng)油層的滲透性較好時(shí)，且液面下降很緩慢時(shí)，則環(huán)形空間有部分液體被油層吸收。極端情況下，液體全部被油層吸收，當(dāng)高壓氣到達(dá)油管鞋時(shí)，油管中的液面幾乎沒(méi)有升高。此時(shí)，啟動(dòng)壓力由油管中靜液面下的深度確定，即：一般情況下，氣舉系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力介于和之間。三、氣舉閥(一）氣舉閥的作用

氣舉生產(chǎn)過(guò)程中，由于啟動(dòng)壓力較高，這就要求壓縮機(jī)額定輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時(shí)，其工作壓力比啟動(dòng)壓力小得多，勢(shì)必造成壓縮機(jī)功率的浪費(fèi)。為了降低壓縮機(jī)的啟動(dòng)壓力與工作壓力之差，必須降低啟動(dòng)壓力。三、氣舉閥氣舉閥的作用：排出油套環(huán)形空間的液體；降低啟動(dòng)壓力。氣舉閥進(jìn)氣的過(guò)程就是油管內(nèi)液柱的卸載過(guò)程Unloading開(kāi)開(kāi)開(kāi)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)作用原理：逐步排除油套環(huán)形空間的液體。氣舉閥的特性：1、進(jìn)氣通道。2、可根據(jù)壓力高低打開(kāi)、關(guān)閉。3、防止液體倒流。氣舉閥實(shí)質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器圖2-30壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖閥關(guān)閉條件：閥打開(kāi)條件：受力分析：Fo=Pc(Ab-AP)+PtAPFc=PdAb閥即將開(kāi)始打開(kāi)時(shí)：Fo=Fc此時(shí)套管壓力Pc為即將開(kāi)啟瞬間時(shí)的壓力，稱為閥開(kāi)啟壓力Pop式中：R=AP/Ab油管效應(yīng)；油管效應(yīng)系數(shù)Pvc為閥即將關(guān)閉瞬間閥處的套管壓力:僅與封包壓力有關(guān)，與油管壓力無(wú)關(guān)閥的距（spread)：閥開(kāi)啟壓力與關(guān)閉壓力之差。閥的距隨油管壓力的增大而減小；與油管效應(yīng)有關(guān)，隨面積比R增大而增大，增大閥孔徑可增大閥距。①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打開(kāi)或關(guān)閉的加壓元件分為：封包充氣凡爾、彈簧加壓凡爾、充氣室和彈簧聯(lián)合加壓的雙元件凡爾。③按井下凡爾對(duì)套壓和油壓的敏感程度又分為：套壓控制凡爾與油壓控制凡爾。氣舉凡爾的分類(二）幾種常用的氣舉閥簡(jiǎn)介自學(xué)要點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)狀況，類型；(2)工作條件下閥的開(kāi)啟壓力；(3)工作條件下閥的關(guān)閉壓力；(4)閥的工作壓差(閥的距)；(5)靜氣柱壓力分布計(jì)算相關(guān)式。四、氣舉設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣舉方式（連續(xù)、間歇?dú)馀e）；氣舉裝置類型（開(kāi)式、閉式、半閉式）；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等。四、氣舉設(shè)計(jì)（一）氣舉裝置類型在油管柱底部下一個(gè)集液箱，提高液體匯聚空間，以達(dá)到提高總產(chǎn)油量的目的。僅限于連續(xù)氣舉，下井的油管柱不帶封隔器，使氣體從油套環(huán)空注入，產(chǎn)液自油管舉出，油、套管是連通的。封隔器封隔油套環(huán)空，其余均與開(kāi)式裝置相同。封隔器封隔油套環(huán)空，在油管柱上安裝了一個(gè)固定閥，其作用是防止氣體壓力通過(guò)油管作用于地層。半閉式裝置閉式裝置箱式裝置開(kāi)式裝置開(kāi)式管柱半閉式管柱閉式管柱（二）連續(xù)氣舉設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(1)油層數(shù)據(jù)：油藏平均壓力、油藏平均溫度、油井流入動(dòng)態(tài)1.設(shè)計(jì)所需基本資料(2)油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：井深；油、套管尺寸(3)油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量、含水、生產(chǎn)氣油比、注氣壓力、注氣量、油壓(4)油井生產(chǎn)條件：出砂、結(jié)蠟等情況(5)流體物性：地面原油密度、水的密度、天然氣的相對(duì)密度、地面原油粘度、表面張力(6)地面管線和分離器數(shù)據(jù)：地面管線尺寸及長(zhǎng)度、分離器壓力2.氣舉井內(nèi)的壓力及分布②油管內(nèi)的壓力分布以注氣點(diǎn)為界，明顯的分為兩段。在注氣點(diǎn)以上，由于注入氣進(jìn)入油管而增大了氣液比，故壓力梯度明顯地低于注氣點(diǎn)以下的壓力梯度。①套管內(nèi)的靜氣柱壓力分布(近似于直線)：③氣舉井生產(chǎn)時(shí)的壓力平衡等式：圖2-36氣舉井壓力及其分布④平衡點(diǎn)氣體壓力與注氣點(diǎn)油管內(nèi)壓力之差：

克服氣舉閥阻力（三）在給定產(chǎn)量和井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度和注氣量2)根據(jù)產(chǎn)量Qo、油層氣液比RP等以pwf為起點(diǎn)，按多相垂直管流向上計(jì)算注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A。已知：產(chǎn)量、注入壓力、定油管壓力和IPR曲線計(jì)算：注氣點(diǎn)深度、氣液比和注氣量計(jì)算步驟4)由平衡點(diǎn)沿注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線上移⊿p(平衡點(diǎn)氣體壓力與注氣點(diǎn)油管內(nèi)壓力之差，一般取0.5～0.7Mpa)所得的點(diǎn)即為注氣點(diǎn)。

對(duì)應(yīng)的深度和壓力即為注氣點(diǎn)深度L和工作閥所在位置的油管壓力。1)根據(jù)要求的產(chǎn)量Qo由IPR曲線確定相應(yīng)的井底流壓pwf。3)由工作壓力pso計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力曲線B。此線與注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A的交點(diǎn)即為平衡點(diǎn)。8)根據(jù)最后確定的氣液比TGLR和其它已知數(shù)據(jù)計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線，可用它來(lái)確定啟動(dòng)閥的安裝位置。5)注氣點(diǎn)以上的總氣液比為油層生產(chǎn)氣液比與注入氣液比之和。假設(shè)一組總氣液比，對(duì)每一個(gè)總氣液比都以注氣點(diǎn)油管壓力為起點(diǎn)，利用多相管流向上計(jì)算油管壓力分布曲線D1、D2…及確定井口油管壓力。6)繪制總氣液比與井口壓力關(guān)系曲線，找出與規(guī)定井口油管壓力相對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR。7)總氣液比減去油層生產(chǎn)氣液比得到注入氣液比。根據(jù)注入氣液比和規(guī)定的產(chǎn)量計(jì)算需要的注入氣量。圖2-37定注氣壓力，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度及氣液比圖2-40定注氣量，定井口油壓下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量(1-IPR曲線；2-計(jì)算的產(chǎn)量～井底流壓曲線（油管工作曲線）圖2-38定注氣壓力，定井口壓力下的協(xié)調(diào)產(chǎn)量（四）定井口壓力和限定注氣量的條件下確定注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量已知：井口壓力、注氣量計(jì)算：注氣點(diǎn)深度和產(chǎn)量計(jì)算步驟1)假定一組產(chǎn)量，根據(jù)提供的注氣量和地層生產(chǎn)氣液比計(jì)算出每個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的總氣液比TGLR;2)根據(jù)地面注入壓力pso計(jì)算環(huán)形空間氣柱壓力分布線B，用注入壓力減⊿p作B線的平行線，即為注氣點(diǎn)深度線。3)以定井口壓力為起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量下的油管壓力分布曲線D1、D2、D3…。它們與注氣點(diǎn)深度線的交點(diǎn)，即為各個(gè)產(chǎn)量所對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)a1、a2、a3…和注氣深度L1、L2、L3…。4)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A1、A2、A3…及井底流壓pwf1、pwf2、pwf3…5)繪制油管工作曲線，與IPR曲線的交點(diǎn)為協(xié)調(diào)產(chǎn)量和流壓。根據(jù)給定的注氣量和協(xié)調(diào)產(chǎn)量Q，計(jì)算出相應(yīng)的注入氣液比，總氣液比TGLR；6)注氣點(diǎn)以下的壓力分布曲線A，與注氣點(diǎn)深度線C的交點(diǎn)a，即為可能獲得的最大產(chǎn)量的注氣點(diǎn)，其深度L即為工作閥的安裝深度。7)根據(jù)最后確定的產(chǎn)量Q和總氣液比TGLR，計(jì)算注氣點(diǎn)以上的油管壓力分布曲線D。它可用來(lái)確定啟動(dòng)閥的位置。圖2-39定注氣量，定井口壓力下確定注氣點(diǎn)深度(五)氣舉閥位置確定方法原則必須充分利用壓縮機(jī)的工作能力；在最大可能的深度上安裝閥，力求數(shù)量最少，深度最大。方法第一個(gè)閥的下入深度根據(jù)壓縮機(jī)最大工作壓力確定；第一個(gè)以后的閥下入深度可根據(jù)套管環(huán)空壓力及第一個(gè)閥的關(guān)閉壓力差來(lái)確定。

（五）氣舉閥位置確定方法1）計(jì)算法一般采用計(jì)算法或圖解法來(lái)確定閥位置和數(shù)量。當(dāng)井中液面較深，中途未溢出井口：當(dāng)井筒中液面在井口附近，在壓氣過(guò)程中即溢出井口：①第一個(gè)閥的下入深度②第二個(gè)閥的下入深度閥Ⅱ處壓力平衡等式為：圖2-41凡爾深度計(jì)算示意圖當(dāng)?shù)诙€(gè)閥進(jìn)氣時(shí)，第一個(gè)閥關(guān)閉。閥Ⅱ處的環(huán)空壓力為paII，閥I處的油壓為ptI。③第i個(gè)閥的下入深度2)圖解法確定氣舉閥位置①繪制靜液壓力梯度曲線和井下溫度分布曲線；②確定井口到注氣點(diǎn)的最小油管力分布曲線；③計(jì)算頂部閥的位置；

④從頂部閥位置點(diǎn)向左作水平線與最小油管壓力線相交；

圖解法確定閥位置１１２４⑤頂部閥處注汽壓力和管內(nèi)油管壓力，確定頂部閥嘴尺寸；

2）圖解法(p89)圖2-42圖解法確定閥位置五、氣舉井試井圖2-44氣舉井試井曲線氣舉井試井方法：通過(guò)改變注入氣量來(lái)改變油井產(chǎn)量，測(cè)得油井產(chǎn)量和相應(yīng)的井底流壓與注入氣量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以確定油井的工作條件和工作狀況。(結(jié))小結(jié)(1)氣舉是利用氣體膨脹使井筒流體密度降低的機(jī)理采油。(2)氣舉的類型可按注氣方式和裝置類型進(jìn)行分類。(3)氣舉閥的作用是降低氣舉啟動(dòng)壓力，從而選擇小功率的壓縮機(jī)，節(jié)約投資。(4)氣舉閥的類型很多，可根據(jù)油井的具體情況進(jìn)行選擇。(5)氣舉生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：氣舉方式和氣舉裝置類型；氣舉點(diǎn)深度、氣液比和產(chǎn)量；閥位置、類型、尺寸及裝配要求等。第三章有桿泵采油主要內(nèi)容：①抽油裝置及泵的工作原理②抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及懸點(diǎn)載荷③抽油機(jī)平衡、扭矩及功率計(jì)算④影響泵效因素及提高泵效措施⑤有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)⑥有桿抽油系統(tǒng)工況分析有桿泵采油典型特點(diǎn)：

地面能量通過(guò)抽油桿、抽油泵傳遞給井下流體(1)

常規(guī)有桿泵采油：抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)抽油桿傳遞給井下柱塞泵。(2)

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油：井口驅(qū)動(dòng)頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)抽油桿傳遞給井下螺桿泵。有桿泵采油分類：常規(guī)有桿泵采油是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的采油方式，我國(guó)機(jī)械采油井占總井?dāng)?shù)的90%以上，其中有桿泵占機(jī)采井的90%以上。全國(guó)產(chǎn)液量的60％、產(chǎn)油量的75%靠有桿抽油采出。

螺桿泵是一種新型的機(jī)械采油設(shè)備。蘇聯(lián)于1973年首先研制成功采油用井下單螺桿泵，之后，美國(guó)、加拿大、法國(guó)等一些國(guó)家也相繼研制和應(yīng)用了螺桿泵采油。我國(guó)從1986年開(kāi)始引進(jìn)和使用螺桿泵采油。采油螺桿泵，就其驅(qū)動(dòng)方式來(lái)講，可分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩類。目前廣泛應(yīng)用的是地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵。采油方法－螺桿泵采油（一）系統(tǒng)組成

螺桿泵主要由地面驅(qū)動(dòng)和井下泵兩部分組成。驅(qū)動(dòng)部分由防爆電機(jī)、皮帶輪、減速箱和光桿密封器組成。井下泵由接頭、轉(zhuǎn)子、定子、定位襯套和扶正器等組成。采油方法－螺桿泵采油地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽油裝置示意圖定子轉(zhuǎn)子

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油：（二）工作原理

螺桿泵是靠空腔排油（即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個(gè)個(gè)互不連通的封閉腔室），當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地?cái)D到排出端。同時(shí)，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運(yùn)移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過(guò)油管舉升到井口。采油方法－螺桿泵采油（三）特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，有利于海上平臺(tái)和叢式井組采油；2）只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)件（轉(zhuǎn)子），適合稠油井和出砂井應(yīng)用；3）無(wú)脈動(dòng)排油特征；4）閥內(nèi)無(wú)閥件和復(fù)雜的流道，水力損失??；5）泵實(shí)際揚(yáng)程受液體粘度影響大，粘度上升，泵楊程下降較大。采油方法－螺桿泵采油（四）國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀1）螺桿泵采油技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較寬廣，不僅在高粘、含氣、含砂的油井上得到應(yīng)用，而且在高含水、海上油井上也得到了應(yīng)用。在發(fā)揮螺桿泵解決高粘度、高含氣、高含砂油井井液抽汲難的優(yōu)越性的同時(shí)，配合各種防砂措施和電加熱空心抽油桿，使螺桿泵的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。2）通過(guò)開(kāi)發(fā)一系列專用配套裝置，解決了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)控、管柱防脫與扶正、桿柱防脫與扶正、泵與抽油桿的對(duì)接、抽空保護(hù)、清防蠟解堵、工況診斷等技術(shù)難題。采油方法－螺桿泵采油（四）國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀3）通過(guò)研究螺桿泵系統(tǒng)所受作用力和力矩，建立了描述系統(tǒng)工作狀況的數(shù)學(xué)模型，為螺桿泵采油系統(tǒng)的分析診斷奠定了基礎(chǔ)。4）通過(guò)開(kāi)展螺桿泵工況診斷和優(yōu)化技術(shù)的研究，可以幫助人們正確判斷油井工作狀況，提供地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、井筒內(nèi)桿柱設(shè)計(jì)和泵型等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提出調(diào)參的依據(jù)。采油方法－螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢(shì)1）為提高排量和揚(yáng)程，國(guó)外各公司在單螺桿泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)，積極研究多頭螺桿泵。2）為提高螺桿泵的綜合性能和使用壽命，國(guó)外各公司在優(yōu)化定子橡膠的配方和增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的耐磨、抗腐蝕的同時(shí)，還探索使用金屬定子、非金屬轉(zhuǎn)子。采油方法－螺桿泵采油（五）發(fā)展趨勢(shì)3）為降低螺桿泵的制造成本，以提高經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)外各公司在普遍從采用圓鋼毛坯加工成型轉(zhuǎn)子向采用熱軋成型轉(zhuǎn)子方向發(fā)展的同時(shí)，積極發(fā)展鋼管熱軋成型轉(zhuǎn)子。4）為避免桿、管磨損和抽油桿斷脫問(wèn)題，以減少井下事故，國(guó)外各公司不斷改進(jìn)井下驅(qū)動(dòng)的螺桿泵系統(tǒng)，應(yīng)用規(guī)模日益擴(kuò)大。采油方法－螺桿泵采油（四）國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀5）螺桿泵實(shí)驗(yàn)室已初具規(guī)模，可以檢測(cè)螺桿泵水力特性、定子橡膠耐油氣浸特性、螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)等，在不同工況條件下模擬螺桿泵工作特性，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。6）開(kāi)展了潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵的試驗(yàn)，在電機(jī)變極降速、井下機(jī)械降速、變頻降速等方面進(jìn)行了有益的探索。設(shè)計(jì)試驗(yàn)了地面驅(qū)動(dòng)、油管傳動(dòng)扭矩帶動(dòng)井下定子轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿泵，取得了良好的生產(chǎn)效果。采油方法－螺桿泵采油第一節(jié)抽油裝置及泵的工作原理

PumpingEquipmentandPumpMechanics中國(guó)陸上第一口油井位于陜西省延長(zhǎng)縣石油希望小學(xué)校內(nèi)。

陜西延長(zhǎng)石油馳名中外。中國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)和使用石油的國(guó)家，而陜西省延長(zhǎng)縣又是中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)和使用石油的地方。

第一節(jié)抽油裝置及泵的工作原理一、抽油裝置抽油機(jī)抽油桿抽油泵其它附件設(shè)備組成抽油過(guò)程介紹

(一)抽油機(jī)有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成往復(fù)運(yùn)動(dòng)。包括：游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)兩種游梁式抽油機(jī)組成游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置工作原理工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過(guò)連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)。掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。游梁式抽油機(jī)分類后置式和前置式(一)抽油機(jī)③運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同—后置式上、下沖程的時(shí)間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。圖3-2后置式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖3-3前置式氣動(dòng)平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖①游梁和連桿的連接位置不同。不同點(diǎn)：②平衡方式不同—后置式多采用機(jī)械平衡；前置式多采用氣動(dòng)平衡。③運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同—后置式上、下沖程的時(shí)間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。①游梁和連桿的連接位置不同。不同點(diǎn)：②平衡方式不同—后置式多采用機(jī)械平衡；前置式多采用氣動(dòng)平衡。游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)

常規(guī)有桿泵采油：新型抽油機(jī)：為了節(jié)能和加大沖程異相型游梁式抽油機(jī)異形游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)寬帶傳動(dòng)抽油機(jī)液壓抽油機(jī)節(jié)能加大沖程圖3-4異相型游梁式抽油機(jī)又稱曲柄偏置式游梁抽油機(jī)，平衡重中心線與曲柄中心線有一相位角，使峰值扭矩降低，使上沖程較下沖程慢。

雙驢頭游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)寬皮帶式抽油機(jī)液壓增程抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)系列型號(hào)表示方法CYJ12—3.3—70(H)F(Y，B，Q)游梁式抽油機(jī)系列代號(hào)CYJ-常規(guī)型CYJQ-前置型CYJY-異相型懸點(diǎn)最大載荷，10kN光桿最大沖程，m減速箱曲柄軸最大允許扭矩,kN.m減速箱齒輪形代號(hào)，H為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪，省漸開(kāi)線人字齒輪平衡方式代號(hào)F：復(fù)合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：氣動(dòng)平衡(2)抽油泵：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備a.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)；c.規(guī)格類型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)；d.便于起下；e.結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設(shè)備。一般要求(2)抽油泵：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備主要組成工作筒(外筒和襯套)、柱塞及游動(dòng)閥(排出閥)和固定閥(吸入閥)分類按照抽油泵在油管上的固定方式可分為：

管式泵和桿式泵A-管式泵B-桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內(nèi)。桿式泵：整個(gè)泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體通過(guò)油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時(shí)不需要起油管。管式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，排量大。但檢泵時(shí)必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不很大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，排量小，修井工作量小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。管式泵TubingPump桿式泵InsertedPump(3)抽油桿：能量傳遞工具。桿體直徑分別為13、16、19、22、25、28m