石油工程采油知識

采油§1.油藏驅(qū)動能量§2.自噴井采油§3.機(jī)械采油主要內(nèi)容：§1.油藏驅(qū)動能量采油概念：

是指將流到井底的原油采到地面。采油的兩大主題：1、如何使地層中的原油流向井底？

——油藏驅(qū)動能量2、如何將井下的原油提升到地面并向外輸送？

——采油方法§1油藏驅(qū)動能量認(rèn)識壓力的重要性地層壓力油層壓力靜水柱壓力上覆巖層壓力在地下某一深處，取一巖石單元。如果將巖石單元分為兩部分：骨架和骨架所包含的流體。一、油藏壓力骨架所受的的壓力流體中的壓力1.有關(guān)“地層壓力”的概念——上覆巖層壓力——油層壓力原始油層壓力：指油氣層尚未鉆開時(shí)所具有的壓力。目前油層壓力：指油藏投入開發(fā)后某一時(shí)期的地層壓力。井底流動壓力（井底流壓）：油井生產(chǎn)時(shí)測得的井底壓力。在正常壓實(shí)條件下，或者地層中孔隙流體與地表水處于連通狀況地狀況下，地層壓力（作于孔隙流體的壓力）等于或相當(dāng)于其埋深的靜水柱壓力。2.壓力梯度和壓力系數(shù)通常把偏離靜水柱壓力的地層孔隙流體壓力稱之為“異常地層壓力”，或稱為“壓力異?！薄Ｔ谘芯慨惓５貙訅毫r(shí)，常用壓力系數(shù)或壓力梯度來表示異常地層壓力的大小。壓力梯度：MPa／ｍ壓力系數(shù)(ap)：指實(shí)測地層壓力（Pi）與同一深度靜水柱壓力（PH）的之比。ap

＝1“正常地層壓力”；ap≠１

“異常地層壓力”。ap

＞1時(shí)，稱為高異常地層壓力，或稱異常高壓；ap

＜1時(shí)，稱低異常地層壓力，或稱異常低壓。異常高壓油藏：壓力系數(shù)＞1.2；異常低壓油氣藏：壓力系數(shù)＜0.8；異常高壓氣藏：壓力系數(shù)＞1.5；一般情況下，正常油氣藏的壓力系數(shù)在0.8～1.2異常地層壓力是普遍存在的。異常高壓油藏常見，但異常低壓力油藏不多。油氣藏一旦投入開發(fā)生產(chǎn)，油氣藏中的油氣就會發(fā)生流動，從油層中流至井底，再從井底流到地面。促使油氣發(fā)生流動的動力是什么呢？二、油氣藏驅(qū)動能量和驅(qū)動方式油氣藏驅(qū)動能量：

在油氣藏或油氣井生產(chǎn)過程中，促使油氣流體流動的能量。天然能量人工能量1.油氣藏驅(qū)動能量天然驅(qū)動能量：靜水壓頭氣頂膨脹油層彈性(略)溶解氣的膨脹力：指油藏中溶解天然氣膨脹所釋放的能量。原油重力：指原油自身重量產(chǎn)生的勢能。

靜水壓頭：與油層相連的地層水所具有的靜水柱壓力。

邊水驅(qū)動底水驅(qū)動1-油井2-供水區(qū)3-邊/底水4-不滲透層氣頂壓縮氣體的膨脹力

在油井生產(chǎn)時(shí)，隨著油層壓力的降低，處于高度壓縮狀態(tài)的頂部氣體膨脹，推動原油流向井筒并噴出，氣頂驅(qū)油能量的大小與氣頂?shù)捏w積和氣體的壓縮性等有關(guān)。注水：人為可控地向油藏中注入一定的水，維持油藏能量或減緩油藏壓降速度。注氣：從油藏頂部注入一定數(shù)量的氣體，補(bǔ)充氣頂能量。人工補(bǔ)充能量自噴采油機(jī)械采油有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機(jī)）螺桿泵無桿泵潛油電泵水力泵水力活塞泵水力射流泵氣舉連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e潛油電動離心泵潛油電動螺桿泵§2.采油方法自噴采油：油層具有的能量足以自噴。自噴井的地面設(shè)備簡單、容易管理、產(chǎn)量較高?！熳試娋捎汀熳試娋捎?.自噴原理：驅(qū)動力—地層中的各種壓力驅(qū)動過程－先將原油從地層內(nèi)推向井筒，若還有剩余的能量，再將原油舉升到地面。自噴采油前的誘噴作業(yè)

完井時(shí)井內(nèi)液柱壓力一般大于油、氣層壓力，加上鉆井和射孔過程中污染物的堵塞和阻礙，油、氣一般不能流入井筒內(nèi)，更不能自動噴到地面。因此，采油之前一般要降低井簡內(nèi)的液性壓力，清除堵塞油層的污物，使油、氣能夠暢流到地面。這種誘導(dǎo)作業(yè)過程稱作誘噴或誘流。§自噴采油誘噴的方法

清水替噴法抽汲提撈法氣舉法井下泵排法

§自噴采油垂直管流地層滲流嘴流水平管流自噴采油的四個流動過程：§自噴采油地層滲流垂直管流嘴流水平管流流動方式：在遠(yuǎn)離井底的地方，一般情況下為單相流；井底附近：Pf＞Pb→單相流（液或氣）；

Pf＜Pb→多相流（氣、液）；能量耗損：占總壓降的10－15％。地層滲流：指原油從油層→井底的流動過程；（從地層到分離器壓力之差）影響壓力損耗的因素：地層特性：K；流體性質(zhì)：μ；井底附近有無污染等。流動方式：一般情況下，垂直管流大多為多相流。能量耗損：最大，可達(dá)總壓降30－80％。流動結(jié)構(gòu)：垂直管柱中流體流動時(shí)氣、液的流動狀態(tài)和分布形式。純液流、泡流、段塞流、環(huán)狀流、霧流

管流是自噴采油的研究重點(diǎn)。自噴井工作制度的確定主要取決于流體在井筒中的流動情況。垂直管流流動方式：一般情況下，呈多相流。能量耗損：一般為總壓降5－30％。油嘴的作用：有不同的大小，可控制油井產(chǎn)量，調(diào)整壓力，保證油井穩(wěn)定生產(chǎn)。流動方式：一般為多相水平管流，或多相傾斜管流。能量耗損：最小，一般為總壓降5－10％。出油管線流動（水平管流）嘴流機(jī)械采油：用專門的抽油裝置，將油井中的油液舉升到地面，以便保持井底和油層之間油液流動的壓力差，保證油氣源源不斷地流向井底。這種采油方式稱作機(jī)械采油或人工舉升采油。用于在低滲透、低壓力油層地區(qū)的采油。目前，我國的機(jī)械采油量占總采油量的80％以上?！鞕C(jī)械采油§機(jī)械采油分類潛油電動離心泵潛油電動螺桿泵機(jī)械采油有桿泵常規(guī)（抽油機(jī)）螺桿泵無桿泵潛油電泵水力泵水力活塞泵水力射流泵氣舉連續(xù)氣舉間歇?dú)馀e（1）常規(guī)抽油機(jī)——深井泵采油（2）地面驅(qū)動井下螺桿泵采油§3機(jī)械采油1有桿泵采油2無桿泵采油（1）水力活塞泵采油（2）電動潛油離心泵采油（3）電動潛油螺桿泵采油3氣舉采油

有桿泵抽油或稱泵抽法是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的一種采油方法.當(dāng)今,世界上有80%以上的油井用抽油方式進(jìn)行生產(chǎn);在國內(nèi)也有60-70%的生產(chǎn)井為抽油井.

適用范圍廣：它能適應(yīng)任何油藏壓力,既能適應(yīng)日產(chǎn)千噸以上的高產(chǎn)井,也能適應(yīng)日產(chǎn)幾噸的低產(chǎn)井.而且傳統(tǒng)的桿式抽油裝置結(jié)構(gòu)簡單,維修工作量小,因而得到了廣泛的應(yīng)用.

有桿泵采油有桿泵采油占主導(dǎo)地位，占人工舉升方式的90％發(fā)展時(shí)間長技術(shù)較成熟工藝比較配套設(shè)備裝置耐用，故障率低抽深和排量能夠覆蓋大多數(shù)井目前油田上采用的有游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)（鏈條式抽油機(jī)和塔架式抽油機(jī)）。典型桿驅(qū)往復(fù)泵抽油系統(tǒng)典型桿驅(qū)螺桿泵抽油系統(tǒng)地面部分抽油機(jī)：提供動力。地面主要設(shè)備；井下部分抽油泵(又稱深井泵)：井下設(shè)備。主要部件：泵筒、活塞、游動凡爾、固定凡爾。抽油桿：傳遞動力。連接地面、井下設(shè)備的部件。

有桿泵采油(1)常規(guī)抽油機(jī)—深井泵采油工作原理：在抽油的過程中，抽油機(jī)驢頭將帶動抽油桿及活塞上下運(yùn)動，每上下運(yùn)動一次，稱為“一個沖程”,也稱“一個抽汲周期”。（在一個沖程中，深井泵完成一次井筒進(jìn)油和井口排油）在上沖程中：抽油桿帶動活塞上行時(shí)，游動凡爾關(guān)閉（活塞上部液柱壓力作用），固定凡爾打開（泵筒內(nèi)部壓力降低的作用），泵內(nèi)吸液（井筒中），井口排液；

在下沖程中：抽油桿帶動活塞下行時(shí)，固定凡爾關(guān)閉（泵筒內(nèi)液柱受壓，壓力增高），游動凡爾打開（泵筒內(nèi)液柱壓力＞泵外油管中液柱壓力），泵排液（泵內(nèi)液體進(jìn)入油管）。如此，抽油機(jī)帶動活塞不斷的上下運(yùn)動，深井泵就完成了將油從井下舉升到地面的抽油工作。有桿泵采油常規(guī)游梁式抽油機(jī)(1)常規(guī)抽油機(jī)—深井泵采油有桿泵采油曲柄連桿式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)(1)常規(guī)抽油機(jī)—深井泵采油有桿泵采油抽油泵(1)常規(guī)抽油機(jī)—深井泵采油抽油桿有桿泵采油(2)地面驅(qū)動井下螺桿泵采油地面設(shè)備部分防爆電動機(jī)、皮帶輪、減速箱和光桿密封等；井下設(shè)備部分抽油桿、接頭、轉(zhuǎn)子、定子、定位襯套、扶正器、封隔器或油管錨等；有桿泵采油(2)地面驅(qū)動井下螺桿泵采油螺桿泵采油技術(shù)防轉(zhuǎn)裝置(1)水力活塞泵采油水力活塞泵能用于稠油井、高含蠟井、深井和定向井，且效率較高。裝置包括3大部分：井下部分地面部分中間部分§機(jī)械采油無桿泵采油無桿泵采油(1)水力活塞泵采油井下部分

是水力活塞泵系統(tǒng)的主要機(jī)組，由井下液馬達(dá)、往復(fù)容積式抽油泵、控制滑閥等組成，完成抽油的主要動作。無桿泵采油(1)水力活塞泵采油地面部分

由柱塞泵組、井口裝置、井口四通、控制閥及動力液系統(tǒng)，起著向井下機(jī)組供給高壓動力液及處理動力液的作用。

無桿泵采油(1)水力活塞泵采油中間部分

各種專用管道及油管。起著將動力液從地面?zhèn)魉椭辆聶C(jī)組，以及將抽出的地層液和工作過的動力液排出地面的作用。無桿泵采油(1)水力活塞泵采油工作原理

地面動力液→中心油管→井下液馬達(dá)→帶動抽油泵的柱塞作往復(fù)運(yùn)動→固定閥和游動閥交替打開和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)吸油和排油動作→廢動力液和抽吸的原油，一起從油、套管環(huán)形空間排到地面，通過井口四通閥進(jìn)入地面輸油管道。§機(jī)械采油2無桿泵采油

(2)電動潛油離心泵采油

是一種比較經(jīng)濟(jì)有效、特別適用于海上油井和高產(chǎn)油井的機(jī)械采油方法，可以從較深的不同狀況的油井中大量提取地層液?！鞕C(jī)械采油2無桿泵采油

(2)

電動潛油離心泵采油主要設(shè)備：

由電動機(jī)、保護(hù)器、吸入口(或氣體分離器)、多級沉沒式離心泵、電纜、控制柜和變壓器等組成。潛油電動機(jī)：

為離心泵提供動力。

無桿泵采油(2)電動潛油離心泵采油多級離心泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液能，提高油井液的壓頭，并將其舉升到地面。無桿泵采油(2)電動潛油離心泵采油無桿泵采油保護(hù)器：起著補(bǔ)償漏油和電機(jī)平衡室的作用。無桿泵采油油氣分離器

用于分離井液中的游離氣體，并使游離氣體進(jìn)入油、套管環(huán)形空間?！鞕C(jī)械采油無桿泵采油

(3)

潛油電動螺桿泵采油主要設(shè)備

螺桿泵、保護(hù)器和潛油電機(jī)等。

適用于含砂、含蠟、稠油的油井開采。無桿泵采油(3)潛油電動螺桿泵采油結(jié)構(gòu)原理§機(jī)械采油氣舉采油

氣舉法采油是應(yīng)用壓縮機(jī)等機(jī)械手段，將經(jīng)脫氧的空氣、氮?dú)饣蚨趸細(xì)獾茸⑷胗凸芑蛴汀⑻坠墉h(huán)形空間，并經(jīng)過油管將井液舉升到地面的一種采油方法。氣舉采油系統(tǒng)示意圖

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。氣舉采油原理向井筒周期性地注入氣體，推動停注期間在井筒內(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。氣舉分類（按注氣方式分）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

氣舉方式示意圖

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