自噴井采油資料課件

第二章自噴采油第二章自噴采油1

采油方法通常是指將流到井底的原油采到地面上所采用的方法。

自噴采油法：完全利用油層自身的能量使

油氣舉升地面的方法

人工舉升(機(jī)械采油）：人為給井底的油流補(bǔ)充能量，將油采到地面的方法

第一節(jié)自噴采油采油方法通常是指將流到井底的原油采到地面上所采用2自噴人工舉升有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機(jī)）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵無(wú)桿泵電泵離心泵電動(dòng)潛油螺桿泵水力泵水力活塞泵水力射流泵水力渦輪泵液動(dòng)螺桿泵氣舉連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e自噴人工舉升有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機(jī)）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵無(wú)桿泵3自噴井采油資料課件4一、自噴井井口裝置的結(jié)構(gòu)組成一、自噴井井口裝置的結(jié)構(gòu)組成5自噴井采油資料課件6自噴井采油資料課件7（一）套管頭作用：連接下井各層套管，密封各層套管間的環(huán)形空間，為安裝防噴器、油管頭和采油樹(shù)等上部井口裝置提供過(guò)渡連接，并通過(guò)套管頭本體上的兩個(gè)側(cè)口可以進(jìn)行補(bǔ)擠水泥、監(jiān)控井液和平衡液等作業(yè)。組成：有本體、套管懸掛器和密封組件組成，按其懸掛的套管層數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)套管頭、雙級(jí)套管頭和三級(jí)套管頭。（一）套管頭8（二）油管頭油管頭安裝于采油樹(shù)和套管頭之間，其上法蘭平面為計(jì)算油管補(bǔ)距和井深數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)面。

油管頭的作用懸掛井內(nèi)油管柱；密封油管與油層套管間的環(huán)形空間；通過(guò)油管頭四通體上的兩個(gè)側(cè)口(接套管閘門(mén))完成注平衡液及洗井等作業(yè)。

頂絲的作用是卡住油管柱防止井中壓力將油管頂出（二）油管頭9（三）采油樹(shù)采油樹(shù)是指油管頭以上的部分

采油樹(shù)的作用：是控制和調(diào)節(jié)油井生產(chǎn)，引導(dǎo)從井中噴出的油氣進(jìn)入出油管線，實(shí)現(xiàn)下井工具儀器的起下等。采油樹(shù)的主要組成部件及附件的作用如下：1．總閘門(mén)用于控制油、氣流入采油樹(shù)的通道，2．油管四通（或三通）它既是連接部件也是油氣流出和下井儀器的通道。（三）采油樹(shù)103．生產(chǎn)閘門(mén)其作用是控制油氣流向出油管線。4.清蠟閘門(mén)清蠟或試井時(shí)把它打開(kāi)，清蠟或試井后把它關(guān)閉。5．采油樹(shù)附件1）井口節(jié)流器又稱油嘴套，油嘴的作用，是控制和調(diào)節(jié)油井的產(chǎn)量。油嘴的大小與井底回壓、生產(chǎn)壓差以及產(chǎn)量之間的關(guān)系，稱為自噴采油井的工作制度。。3．生產(chǎn)閘門(mén)11

圖2-7油嘴結(jié)構(gòu)示意圖1—螺帽式油嘴；2—卡扣式油嘴；3—可調(diào)式油嘴；4—手輪；5—盤(pán)根盒；6—壓帽；7—?dú)んw；8—帶孔閘板；9—管路四通圖2-7油嘴結(jié)構(gòu)示意圖12二、自噴井井場(chǎng)流程油氣在井口所通過(guò)的管路和設(shè)備，稱為自噴井的井場(chǎng)流程。一般自噴井的井場(chǎng)流程有以下作用：（1）控制和調(diào)節(jié)油井的產(chǎn)量；（2）錄取油井的動(dòng)態(tài)資料，如記錄油、套壓，計(jì)量油、氣產(chǎn)量，井口取樣等；（3）對(duì)油井產(chǎn)物和井口設(shè)備進(jìn)行加熱保溫。由于井場(chǎng)流程是礦場(chǎng)油、氣集輸流程的一個(gè)組成部分，因此井場(chǎng)流程隨油、氣匯集形式的不同，加熱保溫的方式和油氣計(jì)量的先后順序不相同，井場(chǎng)流程也不相同，一般分為以下幾種。二、自噴井井場(chǎng)流程13圖2-9站上計(jì)量、供熱流程1—采油樹(shù)；2—熱載體控制閥門(mén)3—供熱載體管線；4—進(jìn)站管線（一）站上計(jì)量、供熱流程這種流程只是在井口裝置上增加一個(gè)控制閘門(mén)，由站上供給井上的熱載體通過(guò)熱載體控制閘門(mén)后和油井產(chǎn)物混合進(jìn)入計(jì)量站或集油站。上述流程之外雙管蒸汽保溫和三管熱油或熱水伴熱的流程也屬于此種類型，只是從站上送到井口的蒸汽或熱油、熱水，不在井口和油井產(chǎn)物混合。圖2-9站上計(jì)量、供熱流程（一）站上計(jì)量、供熱流程14三、自噴井的分層采油（一）分層開(kāi)采的目的意義

為什么要進(jìn)行分層采油當(dāng)采用合注合采，或分注合采的方法開(kāi)發(fā)多油層非均質(zhì)油田時(shí)，由于油層滲透率在縱、橫方向上的非均勻性而產(chǎn)生層間差異、平面差異、層內(nèi)差異，致使注入水的水線在縱、橫方向上不能均勻推進(jìn)，中低滲透層的生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮，為了在開(kāi)發(fā)好高滲透層的同時(shí)，充分發(fā)揮中、低滲透層的生產(chǎn)能力，使油井穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高采收率，所以采取分層采油。三、自噴井的分層采油151．層間差異

1．層間差異162．平面差異

2．平面差異173．層內(nèi)差異

3．層內(nèi)差異18分層開(kāi)采井下設(shè)備封隔器：封隔油套環(huán)空，將油層分成互不干擾的獨(dú)立系統(tǒng)。配產(chǎn)器：內(nèi)裝油嘴，對(duì)其油層控制合適的生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)各層段定量產(chǎn)油。625-3型活動(dòng)式配產(chǎn)器分層開(kāi)采井下設(shè)備封隔器：封隔油套環(huán)空，將油層分成互不干擾的獨(dú)19（二）分層開(kāi)采的方法自噴分層開(kāi)采可分為單管封隔器分采，雙管分采和油套分采三種方式。１、單管封隔器分采：是指在油井中下入多級(jí)封隔器將油層分隔開(kāi)，在油管柱上與油層對(duì)應(yīng)的部位安裝配產(chǎn)器，配產(chǎn)器內(nèi)裝油嘴控制開(kāi)采。（二）分層開(kāi)采的方法20自噴井采油資料課件21２、雙管分采是在套管內(nèi)下入兩根油管柱，分別開(kāi)采上下兩組油層。這種分采方法適用于上下油層地層壓差大或高含水油層的油井分采。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可避免油層的層間干擾，其缺點(diǎn)是施工較為復(fù)雜。２、雙管分采是22３、油套分采（１）油套管簡(jiǎn)易分采（２）油套管互換分采（３）上下油層輪換分采。３、油套分采23一、自噴井的四種流動(dòng)過(guò)程自噴井從油層流到地面轉(zhuǎn)油站可以分為四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程——地層滲流、井筒多相管流、嘴流、地面管線流(水平管流)滲流：從油層流入井底。流體是在多孔介質(zhì)中滲流，故稱之。垂直管流：從井底到井口，流體在油管中上升，一般在油管某斷面處壓力已低于飽和壓力，故屬于油、氣或油、氣、水多相流嘴流：流體通過(guò)油嘴。流速較高。水平管流：流體進(jìn)入出油管線后，沿地面管線流動(dòng)，屬多相水平管流。四個(gè)流動(dòng)過(guò)程之間既相互聯(lián)系又相互制約，同處于一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中第二節(jié)自噴井流動(dòng)過(guò)程及能量分析一、自噴井的四種流動(dòng)過(guò)程第二節(jié)自噴井流動(dòng)過(guò)程及能量分析24油壓套壓流壓油壓套壓流壓25（二）四種流動(dòng)過(guò)程存在的能量供給與消耗四種流動(dòng)過(guò)程的壓力損失情況如下。

1．地層滲流：能量來(lái)源于原始地層壓力和氣體的膨脹，壓力損失是由油、氣、水三相流體在地層滲流過(guò)程中滲流阻力所產(chǎn)生的壓力損失。2．油井垂直管流：壓力損失(含重力損失、摩擦損失和氣流速度變化引起的動(dòng)能損失)占總壓力損失的30％～80％。能量來(lái)源于井底流壓和氣體的膨脹能。

3．嘴流：油氣通過(guò)油嘴節(jié)流后的壓力損失一般占總壓力損失的5％～30％。

4．出油管線流動(dòng)：壓力損失主要是摩擦損失和氣流速度變化引起的動(dòng)能損失，一般占總壓力損失的5％～10％，能量來(lái)源于井口油壓和氣體的膨脹能。（二）四種流動(dòng)過(guò)程存在的能量供給與消耗26流體從地層流到地面分離器的總壓力損失等于各個(gè)流動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的壓力損失之和。即△p=△p地層+△p井筒+△p油嘴+△p地面管線為了保持自噴井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，取得最佳經(jīng)濟(jì)效益，有必要掌握各個(gè)流動(dòng)過(guò)程的流動(dòng)規(guī)律，從而合理地控制和調(diào)節(jié)工作方式。

流體從地層流到地面分離器的總壓力損失等于各個(gè)27（一）單相流體的流入動(dòng)態(tài)單相流：當(dāng)油井的井口壓力高于原油飽和壓力時(shí)，井筒內(nèi)流動(dòng)著的是單相液體。其流規(guī)律與普通水力學(xué)中單相液體的流動(dòng)規(guī)律完全相同。氣液兩相流：井底壓力低于飽和壓力時(shí)，油管內(nèi)部都是氣-液兩相流動(dòng)；井底壓力高于飽和壓力而井口壓力低于飽和壓力時(shí)，油流上升過(guò)程中其壓力低于飽和壓力后，油中溶解的天然氣開(kāi)始從油中分離出來(lái)，油管中便由單相液流變?yōu)闅?液兩相流動(dòng)。（一）單相流體的流入動(dòng)態(tài)28三、井筒內(nèi)氣液兩相流動(dòng)

在許多情況下，油井生產(chǎn)系統(tǒng)的總壓降大部分是用來(lái)克服混合物在油管中流動(dòng)時(shí)的重力和摩擦損失的。為了掌握油井生產(chǎn)規(guī)律及合理地控制和調(diào)節(jié)油井工作方式，必須熟悉氣一液混合物在油管中的流動(dòng)規(guī)律。由于流體的非均勻性，在氣液兩相管流中，氣液各相的分布狀況可能是多種多樣，存在著各種不同的流型，而氣液界面又很復(fù)雜和多變。描述兩相管流的數(shù)學(xué)模型要比單相管流復(fù)雜得多。兩相管流的處理方法與單相流有共同之處，但也有其特點(diǎn)三、井筒內(nèi)氣液兩相流動(dòng)29由上式可看出：(1)單相垂直管流能量來(lái)源為井底流動(dòng)壓力，能量消耗在克服液柱的重力和摩擦阻力兩個(gè)方面。(2)當(dāng)井底有足夠高的流壓時(shí)，單相原油才能?chē)姵鼍?，因此，其自噴的充分條件為井底流動(dòng)壓力必須大于井內(nèi)液柱壓力與摩擦阻力之和。（3）井筒氣液兩相流動(dòng)與單相流動(dòng)對(duì)比各個(gè)斷面的體積流量和流速相同。在氣液兩相管流中，而混合物密度則不斷減小。氣液兩相垂直管流的壓力損失除重力和摩擦阻力外，還有由于氣流速度增加所引起的動(dòng)能變化造成的損失。另外，在流動(dòng)過(guò)程中，混合物密度和摩擦力沿程隨氣一液體積比、流速及混合物流動(dòng)結(jié)構(gòu)而變化。（一）井筒兩相流特1．井筒單相流能量的來(lái)源和消耗由上式可看出：（一）井筒兩相流特30套壓油壓流壓2氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)—流動(dòng)型態(tài)的變化套壓油壓流壓2氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)—流動(dòng)型態(tài)31①純液流：井筒壓力大于飽和壓力，天然氣溶解在原油中。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，氣泡直徑相對(duì)于油管直徑要小很多。這種結(jié)構(gòu)的混合物的流動(dòng)稱為泡流?；摤F(xiàn)象：混合物向上流動(dòng)時(shí)，由于油、氣密度的差異,氣泡上升速度大于液體流速，氣泡將從油中超越而過(guò)，這種氣體超越液體上升的現(xiàn)象稱為滑脫。①純液流：井筒壓力大于飽和壓力，天然氣溶解在原油中。32泡流的特點(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)摩擦阻力的影響不大；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)將形成一段油一段氣的結(jié)構(gòu)。段塞流的特點(diǎn)：氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相，炮彈狀的大氣泡托著油柱向上流動(dòng)，象一個(gè)破漏的活塞向上推油。油、氣間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要比泡流小，滑脫也小。泡流的特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密33④環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增大，泡彈狀的氣泡不斷加長(zhǎng)，逐漸由油管中間突破，形成油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。環(huán)流特點(diǎn)：氣液兩相都是連續(xù)的，氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶。⑤霧流：在油氣混合物繼續(xù)上升過(guò)程中，壓力下降使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。霧流的特點(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??；氣相是整個(gè)流動(dòng)的控制因素。④環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增34

油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。實(shí)際上，在同一口井內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)完整的流型變化。環(huán)流和霧流只是出現(xiàn)在混合物流速和氣液比很高的情況下。一般自噴井內(nèi)，段塞流是主要的。油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、35一、自噴井工作制度的確定

1．自噴井的管理

管理的基本內(nèi)容包括：管好采油壓差；取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料；維持油井的正常生產(chǎn)。三者是互相聯(lián)系，缺一都不能使油井穩(wěn)定自噴高產(chǎn)。油井的生產(chǎn)資料是油井分析、管理的依據(jù)，也是判斷靜態(tài)資料可靠性的依據(jù)，因此，必須取全取準(zhǔn)所要求的資料。在生產(chǎn)過(guò)程中，既便在合理的采油壓差條件下生產(chǎn)，如果地面設(shè)備管理不當(dāng)，或井中出現(xiàn)結(jié)蠟、砂堵、出水等情況，也將影響油井的正常生產(chǎn)，因此，都必須采取相應(yīng)的處理措施。第三節(jié)自噴井的生產(chǎn)管理與分析

一、自噴井工作制度的確定第三節(jié)自噴井的生產(chǎn)管理與分析362．油井合理工作制度的確定合理工作制度是指在目前油層壓力下，油井以多大的流壓和產(chǎn)量進(jìn)行工作。油井的合理采油壓差(生產(chǎn)壓差)就是油井的合理工作制度，采油壓差是通過(guò)變換油嘴大小來(lái)控制的，因此，確定合理的工作制度就是選擇合理的油嘴直徑。在油田勘探開(kāi)發(fā)初期或不注水開(kāi)發(fā)的油井，通過(guò)系統(tǒng)試井確定工作制度。其作法是：連續(xù)換4—5個(gè)大小相鄰的油嘴，每換一次油嘴待生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)，即產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水、含砂等不隨時(shí)間變化或變化很小時(shí)(<10％)，用這些數(shù)據(jù)畫(huà)出系統(tǒng)試井曲線，如圖2—47所示。2．油井合理工作制度的確定37在確定油井工作制度時(shí)，可選擇產(chǎn)量較高、氣油比較小、流壓大于飽和壓力、含水、含砂較少、生產(chǎn)穩(wěn)定的油嘴作為生產(chǎn)油嘴。

在確定油井工作制度時(shí)，可選擇產(chǎn)量較高、氣油比較小、38對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，油井的合理工作制度應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

(1)在較高的采油速度下生產(chǎn)。油井的采油速度是指油井年采油量與地質(zhì)儲(chǔ)量的比值，在穩(wěn)定生產(chǎn)情況下，油井的采油速度可按以下公式計(jì)算：

(2)保持注采、壓力平衡，使油井有旺盛的自噴能力。大慶油田采用注水開(kāi)發(fā)曾實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)期保持在原始油層壓力附近穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

(3)保持采油指數(shù)穩(wěn)定。

(4)保持水線均勻推進(jìn)，無(wú)水采油期長(zhǎng)，見(jiàn)水后含水上升速度慢。

(5)合理生產(chǎn)壓差應(yīng)能充分利用地層能量又不破壞油層結(jié)構(gòu)，原油含砂量不超過(guò)一定的百分?jǐn)?shù)值。綜合考慮以上各種要求所確定的工作制度，稱為合理的工作制度。對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，油井的合理工作制度應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：39

二、取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料

資料是油井分析管理的重要依據(jù)，油井資料主要是產(chǎn)量資料、壓力資料、流體性質(zhì)資料等。（1）產(chǎn)量資料。包括油、氣、水、砂的產(chǎn)出量。（2）壓力。。（3）流體性質(zhì)。主要指油、氣、水的性質(zhì)。油的性質(zhì)包括：密度、粘度、凝固點(diǎn)、含鹽、含硫、含蠟等。氣的性質(zhì)包括：天然氣的相對(duì)密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等組分的數(shù)量，以及天然氣中所含C02及H2S的程度。利用油、氣的性質(zhì)，可分析對(duì)比開(kāi)采層位是否有變化，是否有新的層位參加生產(chǎn)。地層水的性質(zhì)包括：礦化度、水型。依靠這些資料可分析油井產(chǎn)的水是邊水、夾層水，還是注入水。以上油、氣、水的性質(zhì)一般在化驗(yàn)室進(jìn)行分析求得。油井工作制度確定以后，在生產(chǎn)中根據(jù)取得的各項(xiàng)資料進(jìn)行分析，維持油井的正常生產(chǎn)。二、取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料40三．自噴井的生產(chǎn)分析油田投入開(kāi)發(fā)后，在開(kāi)采過(guò)程中油層的狀況是處于運(yùn)動(dòng)變化之中。這些變化是通過(guò)生產(chǎn)井油、氣、水的產(chǎn)量和壓力的改變而反映出來(lái)。因此，我們要及時(shí)掌握和分析這些變化，控制不利因素，使油井的工作制度同油層的變化協(xié)調(diào)一致。

油井生產(chǎn)分析的主要內(nèi)容包括：油井的工作制度是否合理，合理的工作制度應(yīng)能使產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水、含砂量等平穩(wěn)，充分發(fā)揮各層的作用；分析產(chǎn)量、壓力、采油指數(shù)、含水、含砂等的變化及其原因；油井井筒及地面流程、設(shè)備的技術(shù)狀況；對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，分析油井是否見(jiàn)到了注水效果，見(jiàn)水與生產(chǎn)壓差、采出地下體積、累積注水量、注采比的關(guān)系；修井等增產(chǎn)措施后的效果分析。分析的程序應(yīng)是逐次從地面到井筒，最后分析油層。三．自噴井的生產(chǎn)分析41（一）井筒分析1．壓力間的關(guān)系2、生產(chǎn)分析（1）油壓的變化油壓是油流到井口的剩余壓力，

油壓降低的原因有：油管結(jié)蠟、原油脫氣、含水增多，增加了井筒中的流動(dòng)阻力或加大了液柱的重力，換大油嘴(或油嘴被刺大)也會(huì)使油壓減??；油壓增加的原因有：換小油嘴(或油嘴被堵)、地面流程中出現(xiàn)故障引起回壓變化。例如，地面管線結(jié)蠟，油流不暢，都會(huì)使油壓增加，影響油井生產(chǎn)。因此，在生產(chǎn)管理中，應(yīng)盡可能在油壓兩倍于回壓下工作。（一）井筒分析42（2）套壓的變化油嘴換小(或被堵)使油壓上升，也導(dǎo)致井底流壓升高因此套壓也隨之增高；如井底發(fā)生堵塞，環(huán)形空間中由于砂橋、稠油、結(jié)蠟的堵塞，都會(huì)使套壓下降。

(3)油井產(chǎn)量、油氣比等參數(shù)的突然變化總之，生產(chǎn)中發(fā)生故障，都將從產(chǎn)量和壓力的變化反映出來(lái)。例如，油井結(jié)蠟，則會(huì)引起油壓下降，流壓上升、套壓升高、產(chǎn)量下降。如油壓、流壓、套壓都上升，但產(chǎn)量卻下降，則可分析為由于出油管線有堵塞的結(jié)果。（2）套壓的變化43（二）油層分析1．油層壓力油層壓力是驅(qū)油能量大小的標(biāo)志，保持油層壓力對(duì)油田的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有十分重要的意義。油田開(kāi)發(fā)前，油層各處呈均衡承壓狀態(tài)，此時(shí)油層孔隙中流體所承受的壓力，稱為原始油層壓力。

(2—33）式中Pri——原始油層壓力，MPa；H——油層中部深度，m；w——水的相對(duì)密度；

α——壓力系數(shù)，無(wú)因次，一般取0.8—1.2。（二）油層分析442．井底流壓

正常生產(chǎn)時(shí)所測(cè)得的油層中部的壓力

井底流壓受流體在油層中的流動(dòng)阻力及井筒流體重度變化的影響。3．含水的影響

4．采油指數(shù)單位壓差下的采油量2．井底流壓3．含水的影響45（三）油井綜合分析的方法

1．掌握油層、油井的情況2．掌握油井生產(chǎn)情況3．進(jìn)行油井綜合分析4．制定措施（三）油井綜合分析的方法4647

第四節(jié)氣舉采油原理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。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：優(yōu)點(diǎn)：井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：高產(chǎn)量的深井；氣油(液)比高的油井；定向井和水平井等。適用條件：47第四節(jié)氣舉采油原理①必須有足夠的氣源；從地4748

氣舉采油系統(tǒng)示意圖一、氣舉采油原理

依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合，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。

氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉閥一般常開(kāi)狀態(tài)第一級(jí)氣舉閥關(guān)閉1、氣舉原理48氣舉采油系統(tǒng)示意圖一、氣舉采油原理依靠從地面48中心管進(jìn)氣(反舉)按進(jìn)氣的通路環(huán)形空間進(jìn)氣(正舉)連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e按進(jìn)氣的連續(xù)性2、

氣舉方式中心管進(jìn)氣(反舉)按進(jìn)氣的通路環(huán)形空間進(jìn)氣(正舉)連續(xù)氣舉間49

連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，使其和地層流入井底的流體一同連續(xù)從井口噴出的氣舉方式。

它適用于采油指數(shù)高和因井深造成井底壓力較高的井。

間歇?dú)馀e是將高壓氣間歇地注入井中，將地層流入井底的流體周期性地舉升到地面的氣舉方式。

間歇?dú)馀e既可用于低產(chǎn)井，也可用于采油指數(shù)高、井底壓力低，或者采油指數(shù)與井底壓力都低的井。連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，使其和地層流入井底50

中心管進(jìn)氣時(shí)，被舉升的液體在環(huán)形空間的流速較低，其中的砂易沉淀、蠟易積聚，故常用環(huán)形空間進(jìn)氣的舉升方式。2.井下管柱

按下入井中的管子數(shù)氣舉可分為單管氣舉和多管氣舉。

多管氣舉可同時(shí)進(jìn)行多層開(kāi)采，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鋼材消耗量多，一般很少采用。

簡(jiǎn)單而又常用的單管氣舉管柱有開(kāi)式、半閉式和閉式三種。

中心管進(jìn)氣時(shí)，被舉升的液體在環(huán)形空間的流速較51自噴井采油資料課件52

管柱不帶封隔器者稱為開(kāi)式管柱，只適用于連續(xù)氣舉和無(wú)法下入封隔器的油井。

采用這種管柱時(shí)，每次開(kāi)井時(shí)都需要排出套管中聚集的液體并重新穩(wěn)定，下部閥會(huì)由于液體浸蝕而發(fā)生損壞，控制不當(dāng)會(huì)使套管內(nèi)的高壓氣大量通過(guò)管鞋進(jìn)入油管引起油井間歇噴油。油管底部的位置叫油管鞋。(1)開(kāi)式管柱管柱不帶封隔器者稱為開(kāi)式管柱，只適用于連續(xù)氣舉53

帶有封隔器的管柱稱為半閉式管柱，它既可用于連續(xù)氣舉，也可用于間歇?dú)馀e。這種管柱雖然克服了開(kāi)式管柱的某些缺點(diǎn)，但對(duì)于間歇?dú)馀e仍不能防止大量注入氣進(jìn)入油管后，通過(guò)油管對(duì)地層的作用。(3)閉式管柱

閉式管柱，是在半閉式管柱的油管底部加單流閥，以防止注氣壓力通過(guò)油管作用在油層上。閉式管柱只適用于間歇?dú)馀e。此外，還有一些特殊的氣舉裝置，如用于間歇?dú)馀e的各種箱式(腔式)及柱塞氣舉裝置等。

(2)半閉式管柱帶有封隔器的管柱稱為半閉式管柱，它既可用于5455

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)程氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程a—停產(chǎn)時(shí)55二、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5556

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。

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(注氣點(diǎn))時(shí)的井口注入壓力。二、氣舉啟動(dòng)56②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，5657

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，井底流壓隨著高壓氣體的進(jìn)一步注入，也將不斷降低，最后達(dá)到一個(gè)協(xié)調(diào)穩(wěn)定狀態(tài)。

氣舉井（無(wú)閥）的啟動(dòng)過(guò)程

c—?dú)怏w進(jìn)入油管二、氣舉啟動(dòng)57③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5758

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。

氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線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)。(2)氣舉過(guò)程中壓縮機(jī)壓力變化二、氣舉啟動(dòng)58②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58

壓縮氣從環(huán)空注入，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面下降到管鞋時(shí)，壓縮機(jī)達(dá)到最大的壓力，稱為啟動(dòng)壓力。

氣舉井穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)壓縮機(jī)的壓力稱為工作壓力。

如果壓縮機(jī)的額定工作壓力小于氣舉時(shí)的啟動(dòng)壓力，氣舉無(wú)法啟動(dòng)。啟動(dòng)壓力的大小與氣舉方式、油管下入深度、靜液面位置以及油、套管直徑有關(guān)。采用環(huán)形空間進(jìn)氣的單層管氣舉方式時(shí)有式中——?dú)馀e時(shí)的啟動(dòng)壓力

，pa——井內(nèi)液體密度，kg/m3L——油管長(zhǎng)度，m≥

≥

氣舉啟壓力與工作壓力壓縮氣從環(huán)空注入，當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的液面下降到管鞋59啟動(dòng)過(guò)程啟動(dòng)過(guò)程60氣舉過(guò)程氣舉過(guò)程6162

三、氣舉閥

(一）氣舉閥工作原理氣舉生產(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)，增加投入成本。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。氣舉井啟動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)壓力隨時(shí)間的變化曲線62三、氣舉閥(一）氣舉閥工作原理氣舉生產(chǎn)過(guò)程中6263

氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉閥一般常開(kāi)狀態(tài)第二級(jí)氣舉閥進(jìn)氣第一級(jí)氣舉閥關(guān)閉三、氣舉閥

氣舉閥的作用：逐步排除油套環(huán)形空間的液體；降低啟動(dòng)壓力。63氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉閥一般常開(kāi)狀態(tài)第二級(jí)氣舉閥進(jìn)氣6364

氣舉閥實(shí)質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器

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：三、氣舉閥

64氣舉閥實(shí)質(zhì)：一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器結(jié)6465

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：封包充氣閥、彈簧加壓閥、充氣室和彈簧聯(lián)合加壓的雙元件閥。③按井下凡爾對(duì)套壓和油壓的敏感程度又分為：套壓控制閥與油壓控制閥。氣舉閥的分類三、氣舉閥

65①按安裝方式分為：繩索投入式、固定式。②按使凡爾保持打65四、氣舉井的管理氣舉井的管理和自噴井一樣，包括管好生產(chǎn)壓差，取全取準(zhǔn)資料，保證油井正常生產(chǎn)。1．氣舉井合理工作制度的確定氣舉井的合理生產(chǎn)壓差是由壓縮機(jī)向環(huán)空注入的氣量決定的，可以通過(guò)用改變注入氣量使液體產(chǎn)量改變的方法，進(jìn)行氣舉井的試井。改變4～5次注入氣量，每改變一次，等生產(chǎn)穩(wěn)定后，測(cè)量油井產(chǎn)量、壓縮機(jī)或氣源的工作壓力、氣油比等參數(shù)，以注入氣量為橫坐標(biāo)，以測(cè)得的產(chǎn)量、工作壓力等參數(shù)為縱坐標(biāo)繪制系統(tǒng)試井曲線，如圖2-55所示。選擇產(chǎn)量高、工作壓力低、氣油比較低的注氣量作為工作注氣量。圖2-55氣舉井試井曲線四、氣舉井的管理圖2-55氣舉井試井曲線662．取全取準(zhǔn)資料并及時(shí)分析氣舉井日常應(yīng)取的資料為壓縮機(jī)或氣源的工作壓力、注氣量、油井產(chǎn)量、氣油比、含水、含砂等資料。在正常穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，這些參數(shù)都比較穩(wěn)定，如果發(fā)現(xiàn)某些參數(shù)突然發(fā)生變化，則說(shuō)明生產(chǎn)發(fā)生了不正常的故障，應(yīng)及時(shí)分析，加以克服，保證氣舉井正常生產(chǎn)。2．取全取準(zhǔn)資料并及時(shí)分析67第二章自噴采油第二章自噴采油68

采油方法通常是指將流到井底的原油采到地面上所采用的方法。

自噴采油法：完全利用油層自身的能量使

油氣舉升地面的方法

人工舉升(機(jī)械采油）：人為給井底的油流補(bǔ)充能量，將油采到地面的方法

第一節(jié)自噴采油采油方法通常是指將流到井底的原油采到地面上所采用69自噴人工舉升有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機(jī)）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵無(wú)桿泵電泵離心泵電動(dòng)潛油螺桿泵水力泵水力活塞泵水力射流泵水力渦輪泵液動(dòng)螺桿泵氣舉連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e自噴人工舉升有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機(jī)）地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵無(wú)桿泵70自噴井采油資料課件71一、自噴井井口裝置的結(jié)構(gòu)組成一、自噴井井口裝置的結(jié)構(gòu)組成72自噴井采油資料課件73自噴井采油資料課件74（一）套管頭作用：連接下井各層套管，密封各層套管間的環(huán)形空間，為安裝防噴器、油管頭和采油樹(shù)等上部井口裝置提供過(guò)渡連接，并通過(guò)套管頭本體上的兩個(gè)側(cè)口可以進(jìn)行補(bǔ)擠水泥、監(jiān)控井液和平衡液等作業(yè)。組成：有本體、套管懸掛器和密封組件組成，按其懸掛的套管層數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)套管頭、雙級(jí)套管頭和三級(jí)套管頭。（一）套管頭75（二）油管頭油管頭安裝于采油樹(shù)和套管頭之間，其上法蘭平面為計(jì)算油管補(bǔ)距和井深數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)面。

油管頭的作用懸掛井內(nèi)油管柱；密封油管與油層套管間的環(huán)形空間；通過(guò)油管頭四通體上的兩個(gè)側(cè)口(接套管閘門(mén))完成注平衡液及洗井等作業(yè)。

頂絲的作用是卡住油管柱防止井中壓力將油管頂出（二）油管頭76（三）采油樹(shù)采油樹(shù)是指油管頭以上的部分

采油樹(shù)的作用：是控制和調(diào)節(jié)油井生產(chǎn)，引導(dǎo)從井中噴出的油氣進(jìn)入出油管線，實(shí)現(xiàn)下井工具儀器的起下等。采油樹(shù)的主要組成部件及附件的作用如下：1．總閘門(mén)用于控制油、氣流入采油樹(shù)的通道，2．油管四通（或三通）它既是連接部件也是油氣流出和下井儀器的通道。（三）采油樹(shù)773．生產(chǎn)閘門(mén)其作用是控制油氣流向出油管線。4.清蠟閘門(mén)清蠟或試井時(shí)把它打開(kāi)，清蠟或試井后把它關(guān)閉。5．采油樹(shù)附件1）井口節(jié)流器又稱油嘴套，油嘴的作用，是控制和調(diào)節(jié)油井的產(chǎn)量。油嘴的大小與井底回壓、生產(chǎn)壓差以及產(chǎn)量之間的關(guān)系，稱為自噴采油井的工作制度。。3．生產(chǎn)閘門(mén)78

圖2-7油嘴結(jié)構(gòu)示意圖1—螺帽式油嘴；2—卡扣式油嘴；3—可調(diào)式油嘴；4—手輪；5—盤(pán)根盒；6—壓帽；7—?dú)んw；8—帶孔閘板；9—管路四通圖2-7油嘴結(jié)構(gòu)示意圖79二、自噴井井場(chǎng)流程油氣在井口所通過(guò)的管路和設(shè)備，稱為自噴井的井場(chǎng)流程。一般自噴井的井場(chǎng)流程有以下作用：（1）控制和調(diào)節(jié)油井的產(chǎn)量；（2）錄取油井的動(dòng)態(tài)資料，如記錄油、套壓，計(jì)量油、氣產(chǎn)量，井口取樣等；（3）對(duì)油井產(chǎn)物和井口設(shè)備進(jìn)行加熱保溫。由于井場(chǎng)流程是礦場(chǎng)油、氣集輸流程的一個(gè)組成部分，因此井場(chǎng)流程隨油、氣匯集形式的不同，加熱保溫的方式和油氣計(jì)量的先后順序不相同，井場(chǎng)流程也不相同，一般分為以下幾種。二、自噴井井場(chǎng)流程80圖2-9站上計(jì)量、供熱流程1—采油樹(shù)；2—熱載體控制閥門(mén)3—供熱載體管線；4—進(jìn)站管線（一）站上計(jì)量、供熱流程這種流程只是在井口裝置上增加一個(gè)控制閘門(mén)，由站上供給井上的熱載體通過(guò)熱載體控制閘門(mén)后和油井產(chǎn)物混合進(jìn)入計(jì)量站或集油站。上述流程之外雙管蒸汽保溫和三管熱油或熱水伴熱的流程也屬于此種類型，只是從站上送到井口的蒸汽或熱油、熱水，不在井口和油井產(chǎn)物混合。圖2-9站上計(jì)量、供熱流程（一）站上計(jì)量、供熱流程81三、自噴井的分層采油（一）分層開(kāi)采的目的意義

為什么要進(jìn)行分層采油當(dāng)采用合注合采，或分注合采的方法開(kāi)發(fā)多油層非均質(zhì)油田時(shí)，由于油層滲透率在縱、橫方向上的非均勻性而產(chǎn)生層間差異、平面差異、層內(nèi)差異，致使注入水的水線在縱、橫方向上不能均勻推進(jìn)，中低滲透層的生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮，為了在開(kāi)發(fā)好高滲透層的同時(shí)，充分發(fā)揮中、低滲透層的生產(chǎn)能力，使油井穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高采收率，所以采取分層采油。三、自噴井的分層采油821．層間差異

1．層間差異832．平面差異

2．平面差異843．層內(nèi)差異

3．層內(nèi)差異85分層開(kāi)采井下設(shè)備封隔器：封隔油套環(huán)空，將油層分成互不干擾的獨(dú)立系統(tǒng)。配產(chǎn)器：內(nèi)裝油嘴，對(duì)其油層控制合適的生產(chǎn)壓差，實(shí)現(xiàn)各層段定量產(chǎn)油。625-3型活動(dòng)式配產(chǎn)器分層開(kāi)采井下設(shè)備封隔器：封隔油套環(huán)空，將油層分成互不干擾的獨(dú)86（二）分層開(kāi)采的方法自噴分層開(kāi)采可分為單管封隔器分采，雙管分采和油套分采三種方式。１、單管封隔器分采：是指在油井中下入多級(jí)封隔器將油層分隔開(kāi)，在油管柱上與油層對(duì)應(yīng)的部位安裝配產(chǎn)器，配產(chǎn)器內(nèi)裝油嘴控制開(kāi)采。（二）分層開(kāi)采的方法87自噴井采油資料課件88２、雙管分采是在套管內(nèi)下入兩根油管柱，分別開(kāi)采上下兩組油層。這種分采方法適用于上下油層地層壓差大或高含水油層的油井分采。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可避免油層的層間干擾，其缺點(diǎn)是施工較為復(fù)雜。２、雙管分采是89３、油套分采（１）油套管簡(jiǎn)易分采（２）油套管互換分采（３）上下油層輪換分采。３、油套分采90一、自噴井的四種流動(dòng)過(guò)程自噴井從油層流到地面轉(zhuǎn)油站可以分為四個(gè)基本流動(dòng)過(guò)程——地層滲流、井筒多相管流、嘴流、地面管線流(水平管流)滲流：從油層流入井底。流體是在多孔介質(zhì)中滲流，故稱之。垂直管流：從井底到井口，流體在油管中上升，一般在油管某斷面處壓力已低于飽和壓力，故屬于油、氣或油、氣、水多相流嘴流：流體通過(guò)油嘴。流速較高。水平管流：流體進(jìn)入出油管線后，沿地面管線流動(dòng)，屬多相水平管流。四個(gè)流動(dòng)過(guò)程之間既相互聯(lián)系又相互制約，同處于一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中第二節(jié)自噴井流動(dòng)過(guò)程及能量分析一、自噴井的四種流動(dòng)過(guò)程第二節(jié)自噴井流動(dòng)過(guò)程及能量分析91油壓套壓流壓油壓套壓流壓92（二）四種流動(dòng)過(guò)程存在的能量供給與消耗四種流動(dòng)過(guò)程的壓力損失情況如下。

1．地層滲流：能量來(lái)源于原始地層壓力和氣體的膨脹，壓力損失是由油、氣、水三相流體在地層滲流過(guò)程中滲流阻力所產(chǎn)生的壓力損失。2．油井垂直管流：壓力損失(含重力損失、摩擦損失和氣流速度變化引起的動(dòng)能損失)占總壓力損失的30％～80％。能量來(lái)源于井底流壓和氣體的膨脹能。

3．嘴流：油氣通過(guò)油嘴節(jié)流后的壓力損失一般占總壓力損失的5％～30％。

4．出油管線流動(dòng)：壓力損失主要是摩擦損失和氣流速度變化引起的動(dòng)能損失，一般占總壓力損失的5％～10％，能量來(lái)源于井口油壓和氣體的膨脹能。（二）四種流動(dòng)過(guò)程存在的能量供給與消耗93流體從地層流到地面分離器的總壓力損失等于各個(gè)流動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的壓力損失之和。即△p=△p地層+△p井筒+△p油嘴+△p地面管線為了保持自噴井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，取得最佳經(jīng)濟(jì)效益，有必要掌握各個(gè)流動(dòng)過(guò)程的流動(dòng)規(guī)律，從而合理地控制和調(diào)節(jié)工作方式。

流體從地層流到地面分離器的總壓力損失等于各個(gè)94（一）單相流體的流入動(dòng)態(tài)單相流：當(dāng)油井的井口壓力高于原油飽和壓力時(shí)，井筒內(nèi)流動(dòng)著的是單相液體。其流規(guī)律與普通水力學(xué)中單相液體的流動(dòng)規(guī)律完全相同。氣液兩相流：井底壓力低于飽和壓力時(shí)，油管內(nèi)部都是氣-液兩相流動(dòng)；井底壓力高于飽和壓力而井口壓力低于飽和壓力時(shí)，油流上升過(guò)程中其壓力低于飽和壓力后，油中溶解的天然氣開(kāi)始從油中分離出來(lái)，油管中便由單相液流變?yōu)闅?液兩相流動(dòng)。（一）單相流體的流入動(dòng)態(tài)95三、井筒內(nèi)氣液兩相流動(dòng)

在許多情況下，油井生產(chǎn)系統(tǒng)的總壓降大部分是用來(lái)克服混合物在油管中流動(dòng)時(shí)的重力和摩擦損失的。為了掌握油井生產(chǎn)規(guī)律及合理地控制和調(diào)節(jié)油井工作方式，必須熟悉氣一液混合物在油管中的流動(dòng)規(guī)律。由于流體的非均勻性，在氣液兩相管流中，氣液各相的分布狀況可能是多種多樣，存在著各種不同的流型，而氣液界面又很復(fù)雜和多變。描述兩相管流的數(shù)學(xué)模型要比單相管流復(fù)雜得多。兩相管流的處理方法與單相流有共同之處，但也有其特點(diǎn)三、井筒內(nèi)氣液兩相流動(dòng)96由上式可看出：(1)單相垂直管流能量來(lái)源為井底流動(dòng)壓力，能量消耗在克服液柱的重力和摩擦阻力兩個(gè)方面。(2)當(dāng)井底有足夠高的流壓時(shí)，單相原油才能?chē)姵鼍冢虼?，其自噴的充分條件為井底流動(dòng)壓力必須大于井內(nèi)液柱壓力與摩擦阻力之和。（3）井筒氣液兩相流動(dòng)與單相流動(dòng)對(duì)比各個(gè)斷面的體積流量和流速相同。在氣液兩相管流中，而混合物密度則不斷減小。氣液兩相垂直管流的壓力損失除重力和摩擦阻力外，還有由于氣流速度增加所引起的動(dòng)能變化造成的損失。另外，在流動(dòng)過(guò)程中，混合物密度和摩擦力沿程隨氣一液體積比、流速及混合物流動(dòng)結(jié)構(gòu)而變化。（一）井筒兩相流特1．井筒單相流能量的來(lái)源和消耗由上式可看出：（一）井筒兩相流特97套壓油壓流壓2氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)—流動(dòng)型態(tài)的變化套壓油壓流壓2氣液混合物在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)—流動(dòng)型態(tài)98①純液流：井筒壓力大于飽和壓力，天然氣溶解在原油中。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，氣泡直徑相對(duì)于油管直徑要小很多。這種結(jié)構(gòu)的混合物的流動(dòng)稱為泡流。滑脫現(xiàn)象：混合物向上流動(dòng)時(shí)，由于油、氣密度的差異,氣泡上升速度大于液體流速，氣泡將從油中超越而過(guò)，這種氣體超越液體上升的現(xiàn)象稱為滑脫。①純液流：井筒壓力大于飽和壓力，天然氣溶解在原油中。99泡流的特點(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)摩擦阻力的影響不大；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)將形成一段油一段氣的結(jié)構(gòu)。段塞流的特點(diǎn)：氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相，炮彈狀的大氣泡托著油柱向上流動(dòng)，象一個(gè)破漏的活塞向上推油。油、氣間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要比泡流小，滑脫也小。泡流的特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密100④環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增大，泡彈狀的氣泡不斷加長(zhǎng)，逐漸由油管中間突破，形成油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。環(huán)流特點(diǎn)：氣液兩相都是連續(xù)的，氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶。⑤霧流：在油氣混合物繼續(xù)上升過(guò)程中，壓力下降使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。霧流的特點(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?。粴庀嗍钦麄€(gè)流動(dòng)的控制因素。④環(huán)流：隨著混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力不斷下降，氣相體積繼續(xù)增101

油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。實(shí)際上，在同一口井內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)完整的流型變化。環(huán)流和霧流只是出現(xiàn)在混合物流速和氣液比很高的情況下。一般自噴井內(nèi)，段塞流是主要的。油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、102一、自噴井工作制度的確定

1．自噴井的管理

管理的基本內(nèi)容包括：管好采油壓差；取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料；維持油井的正常生產(chǎn)。三者是互相聯(lián)系，缺一都不能使油井穩(wěn)定自噴高產(chǎn)。油井的生產(chǎn)資料是油井分析、管理的依據(jù)，也是判斷靜態(tài)資料可靠性的依據(jù)，因此，必須取全取準(zhǔn)所要求的資料。在生產(chǎn)過(guò)程中，既便在合理的采油壓差條件下生產(chǎn)，如果地面設(shè)備管理不當(dāng)，或井中出現(xiàn)結(jié)蠟、砂堵、出水等情況，也將影響油井的正常生產(chǎn)，因此，都必須采取相應(yīng)的處理措施。第三節(jié)自噴井的生產(chǎn)管理與分析

一、自噴井工作制度的確定第三節(jié)自噴井的生產(chǎn)管理與分析1032．油井合理工作制度的確定合理工作制度是指在目前油層壓力下，油井以多大的流壓和產(chǎn)量進(jìn)行工作。油井的合理采油壓差(生產(chǎn)壓差)就是油井的合理工作制度，采油壓差是通過(guò)變換油嘴大小來(lái)控制的，因此，確定合理的工作制度就是選擇合理的油嘴直徑。在油田勘探開(kāi)發(fā)初期或不注水開(kāi)發(fā)的油井，通過(guò)系統(tǒng)試井確定工作制度。其作法是：連續(xù)換4—5個(gè)大小相鄰的油嘴，每換一次油嘴待生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)，即產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水、含砂等不隨時(shí)間變化或變化很小時(shí)(<10％)，用這些數(shù)據(jù)畫(huà)出系統(tǒng)試井曲線，如圖2—47所示。2．油井合理工作制度的確定104在確定油井工作制度時(shí)，可選擇產(chǎn)量較高、氣油比較小、流壓大于飽和壓力、含水、含砂較少、生產(chǎn)穩(wěn)定的油嘴作為生產(chǎn)油嘴。

在確定油井工作制度時(shí)，可選擇產(chǎn)量較高、氣油比較小、105對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，油井的合理工作制度應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

(1)在較高的采油速度下生產(chǎn)。油井的采油速度是指油井年采油量與地質(zhì)儲(chǔ)量的比值，在穩(wěn)定生產(chǎn)情況下，油井的采油速度可按以下公式計(jì)算：

(2)保持注采、壓力平衡，使油井有旺盛的自噴能力。大慶油田采用注水開(kāi)發(fā)曾實(shí)現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)期保持在原始油層壓力附近穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

(3)保持采油指數(shù)穩(wěn)定。

(4)保持水線均勻推進(jìn)，無(wú)水采油期長(zhǎng)，見(jiàn)水后含水上升速度慢。

(5)合理生產(chǎn)壓差應(yīng)能充分利用地層能量又不破壞油層結(jié)構(gòu)，原油含砂量不超過(guò)一定的百分?jǐn)?shù)值。綜合考慮以上各種要求所確定的工作制度，稱為合理的工作制度。對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，油井的合理工作制度應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：106

二、取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料

資料是油井分析管理的重要依據(jù)，油井資料主要是產(chǎn)量資料、壓力資料、流體性質(zhì)資料等。（1）產(chǎn)量資料。包括油、氣、水、砂的產(chǎn)出量。（2）壓力。。（3）流體性質(zhì)。主要指油、氣、水的性質(zhì)。油的性質(zhì)包括：密度、粘度、凝固點(diǎn)、含鹽、含硫、含蠟等。氣的性質(zhì)包括：天然氣的相對(duì)密度，所含甲、乙、丙、丁、戊烷等組分的數(shù)量，以及天然氣中所含C02及H2S的程度。利用油、氣的性質(zhì)，可分析對(duì)比開(kāi)采層位是否有變化，是否有新的層位參加生產(chǎn)。地層水的性質(zhì)包括：礦化度、水型。依靠這些資料可分析油井產(chǎn)的水是邊水、夾層水，還是注入水。以上油、氣、水的性質(zhì)一般在化驗(yàn)室進(jìn)行分析求得。油井工作制度確定以后，在生產(chǎn)中根據(jù)取得的各項(xiàng)資料進(jìn)行分析，維持油井的正常生產(chǎn)。二、取全取準(zhǔn)生產(chǎn)資料107三．自噴井的生產(chǎn)分析油田投入開(kāi)發(fā)后，在開(kāi)采過(guò)程中油層的狀況是處于運(yùn)動(dòng)變化之中。這些變化是通過(guò)生產(chǎn)井油、氣、水的產(chǎn)量和壓力的改變而反映出來(lái)。因此，我們要及時(shí)掌握和分析這些變化，控制不利因素，使油井的工作制度同油層的變化協(xié)調(diào)一致。

油井生產(chǎn)分析的主要內(nèi)容包括：油井的工作制度是否合理，合理的工作制度應(yīng)能使產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水、含砂量等平穩(wěn)，充分發(fā)揮各層的作用；分析產(chǎn)量、壓力、采油指數(shù)、含水、含砂等的變化及其原因；油井井筒及地面流程、設(shè)備的技術(shù)狀況；對(duì)注水開(kāi)發(fā)的油田，分析油井是否見(jiàn)到了注水效果，見(jiàn)水與生產(chǎn)壓差、采出地下體積、累積注水量、注采比的關(guān)系；修井等增產(chǎn)措施后的效果分析。分析的程序應(yīng)是逐次從地面到井筒，最后分析油層。三．自噴井的生產(chǎn)分析108（一）井筒分析1．壓力間的關(guān)系2、生產(chǎn)分析（1）油壓的變化油壓是油流到井口的剩余壓力，

油壓降低的原因有：油管結(jié)蠟、原油脫氣、含水增多，增加了井筒中的流動(dòng)阻力或加大了液柱的重力，換大油嘴(或油嘴被刺大)也會(huì)使油壓減?。挥蛪涸黾拥脑蛴校簱Q小油嘴(或油嘴被堵)、地面流程中出現(xiàn)故障引起回壓變化。例如，地面管線結(jié)蠟，油流不暢，都會(huì)使油壓增加，影響油井生產(chǎn)。因此，在生產(chǎn)管理中，應(yīng)盡可能在油壓兩倍于回壓下工作。（一）井筒分析109（2）套壓的變化油嘴換小(或被堵)使油壓上升，也導(dǎo)致井底流壓升高因此套壓也隨之增高；如井底發(fā)生堵塞，環(huán)形空間中由于砂橋、稠油、結(jié)蠟的堵塞，都會(huì)使套壓下降。

(3)油井產(chǎn)量、油氣比等參數(shù)的突然變化總之，生產(chǎn)中發(fā)生故障，都將從產(chǎn)量和壓力的變化反映出來(lái)。例如，油井結(jié)蠟，則會(huì)引起油壓下降，流壓上升、套壓升高、產(chǎn)量下降。如油壓、流壓、套壓都上升，但產(chǎn)量卻下降，則可分析為由于出油管線有堵塞的結(jié)果。（2）套壓的變化110（二）油層分析1．油層壓力油層壓力是驅(qū)油能量大小的標(biāo)志，保持油層壓力對(duì)油田的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有十分重要的意義。油田開(kāi)發(fā)前，油層各處呈均衡承壓狀態(tài)，此時(shí)油層孔隙中流體所承受的壓力，稱為原始油層壓力。

(2—33）式中Pri——原始油層壓力，MPa；H——油層中部深度，m；w——水的相對(duì)密度；

α——壓力系數(shù)，無(wú)因次，一般取0.8—1.2。（二）油層分析1112．井底流壓

正常生產(chǎn)時(shí)所測(cè)得的油層中部的壓力

井底流壓受流體在油層中的流動(dòng)阻力及井筒流體重度變化的影響。3．含水的影響

4．采油指數(shù)單位壓差下的采油量2．井底流壓3．含水的影響112（三）油井綜合分析的方法

1．掌握油層、油井的情況2．掌握油井生產(chǎn)情況3．進(jìn)行油井綜合分析4．制定措施（三）油井綜合分析的方法113114

第四節(jié)氣舉采油原理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。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：優(yōu)點(diǎn)：井口和井下設(shè)備比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：高產(chǎn)量的深井；氣油(液)比高的油井；定向井和水平井等。適用條件：47第四節(jié)氣舉采油原理①必須有足夠的氣源；從地114115

氣舉采油系統(tǒng)示意圖一、氣舉采油原理

依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合，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。

氣舉采油系統(tǒng)示意圖氣舉閥一般常開(kāi)狀態(tài)第一級(jí)氣舉閥關(guān)閉1、氣舉原理48氣舉采油系統(tǒng)示意圖一、氣舉采油原理依靠從地面115中心管進(jìn)氣(反舉)按進(jìn)氣的通路環(huán)形空間進(jìn)氣(正舉)連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e按進(jìn)氣的連續(xù)性2、

氣舉方式中心管進(jìn)氣(反舉)按進(jìn)氣的通路環(huán)形空間進(jìn)氣(正舉)連續(xù)氣舉間116

連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，使其和地層流入井底的流體一同連續(xù)從井口噴出的氣舉方式。

它適用于采油指數(shù)高和因井深造成井底壓力較高的井。

間歇?dú)馀e是將高壓氣間歇地注入井中，將地層流入井底的流體周期性地舉升到地面的氣舉方式。

間歇?dú)馀e既可用于低產(chǎn)井，也可用于采油指數(shù)高、井底壓力低，或者采油指數(shù)與井底壓力都低的井。連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內(nèi)，使其和地層流入井底117

中心管進(jìn)氣時(shí)，被舉升的液體在環(huán)形空間的流速較低，其中的砂易沉淀、蠟易積聚，故常用環(huán)形空間進(jìn)氣的舉升方式。2.井下管柱

按下入井中的管子數(shù)氣舉可分為單管氣舉和多管氣舉。

多管氣舉可同時(shí)進(jìn)行多層開(kāi)采，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鋼材消耗量多，一般很少采用。

簡(jiǎn)單而又常用的單管氣舉管柱有開(kāi)式、半閉式和閉式三種。

中心管進(jìn)氣時(shí)，被舉升的液體在環(huán)形空間的流速較118自噴井采油資料課件119

管柱不帶封隔器者稱為開(kāi)式管柱，只適用于連續(xù)氣舉和無(wú)法下入封隔器的油井。

采用這種管柱時(shí)，每次開(kāi)井時(shí)都需要排出套管中聚集的液體并重新穩(wěn)定，下部閥會(huì)由于液體浸蝕而發(fā)生損壞，控制不當(dāng)會(huì)使套管內(nèi)的高壓氣大量通過(guò)管鞋進(jìn)入油管引起油井間歇噴油。油管底部的位置叫油管鞋。(1)開(kāi)式管柱管柱不帶封隔器者稱為開(kāi)式管柱，只適用于連續(xù)氣舉120

帶有封隔器的管柱稱為半閉式管柱，它既可用于連續(xù)氣舉，也可用于間歇?dú)馀e。這種管柱雖然克服了開(kāi)式管柱的某些缺點(diǎn)，但對(duì)于間歇?dú)馀e仍不能防止大量注入氣進(jìn)入油管后，通過(guò)油管對(duì)地層的作用。(3)閉式管柱

閉式管柱，是在半閉式管柱的油管底部加單流閥，以防止注氣壓力