第六章 石油、天然气的开采与开发1

1、第六章第六章 油气开发与采油油气开发与采油Chapter 6 Exploitation and Production 油田开发就是依靠详探成果油田开发就是依靠详探成果和必要的生产性开发实验，制定和必要的生产性开发实验，制定开发方案，对其进行建设和投资。开发方案，对其进行建设和投资。详探的主要任务是：详探的主要任务是： (1)研究油藏空间分布；研究油藏空间分布； (2)确定油气藏的边界；确定油气藏的边界； (3)弄清油气藏的岩石、流体特性；弄清油气藏的岩石、流体特性； (4)计算二级（未开发储量）计算二级（未开发储量） 在国外，开发阶段是指油气藏在国外，开发阶段是指油气藏开采以前的那一阶段，即投

2、资阶段。开采以前的那一阶段，即投资阶段。 （1）钻井投资（占总投资的一半）钻井投资（占总投资的一半以上）；以上）； （2）地面建设（通讯、交通、生）地面建设（通讯、交通、生活、运输）。活、运输）。 这阶段没有收入或收入极低。这阶段没有收入或收入极低。任务：任务：(1) 生产性开发实验；生产性开发实验； (2) 开发方案的制订和调整；开发方案的制订和调整； (3) 油、气开采；油、气开采； (4) 提高原油采收率。提高原油采收率。开发阶段：从详探结束到油藏开发阶段：从详探结束到油藏废弃整个阶段（中国）废弃整个阶段（中国） 采油作业：属于油气田开发的一采油作业：属于油气田开发的一部分，其任务是使井

3、中的流体流至地部分，其任务是使井中的流体流至地面，具体包括：抽油、气举、维修、面，具体包括：抽油、气举、维修、增产、测试、注水、油气水分离等。增产、测试、注水、油气水分离等。 采油工作者的任务：根据具体油田采油工作者的任务：根据具体油田情况，合理选择生产工艺，创造和采情况，合理选择生产工艺，创造和采用先进的、科学的生产方法，保证油用先进的、科学的生产方法，保证油田高产、稳产和最大采收率，取得最田高产、稳产和最大采收率，取得最佳的经济效益。佳的经济效益。 我国是世界最早开采石油的国家，我国是世界最早开采石油的国家，但现代采油起源于上个世纪。但现代采油起源于上个世纪。 1857年，加拿大最早获得了

4、工业油流；年，加拿大最早获得了工业油流； 1859年，美国用现代化方法钻井推动了年，美国用现代化方法钻井推动了石油工业的发展；石油工业的发展； 1860年，俄国开采石油；年，俄国开采石油； 1857年，世界原油产量为年，世界原油产量为300吨，吨，1859年为年为1800万吨，万吨，1921年超过年超过1亿吨，亿吨，1959年突破年突破10亿吨，最高年产量为亿吨，最高年产量为1979年的年的31.29亿吨亿吨。第一节第一节 油气藏分类油气藏分类(Reservoir Classification) 不同类型的油气藏，相应的合理开发方不同类型的油气藏，相应的合理开发方式可能不同。因此，本节着重介绍

5、油气藏分式可能不同。因此，本节着重介绍油气藏分类（从开发角度）。类（从开发角度）。 （1）按照其中流体组分及性质可划分为：）按照其中流体组分及性质可划分为：气 藏 （气 藏 （ N a t u r a l G a s R . ) 、 凝 析 气 藏、 凝 析 气 藏（Condensate R.)、轻质油藏、油藏和重质、轻质油藏、油藏和重质油藏等。油藏等。 （2）按照储层孔隙结构可划分为：孔隙性）按照储层孔隙结构可划分为：孔隙性油气藏、裂缝性油气藏、溶洞性油气藏及复油气藏、裂缝性油气藏、溶洞性油气藏及复合性油气藏。合性油气藏。 （3） 按照岩性可划分为按照岩性可划分为：砂岩、碳酸岩、 砾岩、变质

6、岩、岩浆岩油气藏等。 （4） 按照储层形态可划分为按照储层形态可划分为：层状油藏、块状油藏、断块油藏、不规则油藏。 （5） 按照油、气、水分布特点划分为按照油、气、水分布特点划分为：带气顶的油藏、边水油藏、底水油藏等。 （6） 按照油气藏渗透性可划分为：按照油气藏渗透性可划分为：高渗油藏、低渗油藏、特低渗油藏。 （7） 按照压力系统可划分为按照压力系统可划分为：异常高压油藏、异常低压油藏。 组合命名法：组合命名法：如砂岩裂缝性油气藏、碳酸岩裂缝性底水油气藏等。第二节第二节 油气藏驱动方式油气藏驱动方式(Driving Pattern) 一、驱动能量一、驱动能量 天然能量有：天然能量有：1.油、

7、束缚水、岩石的弹性油、束缚水、岩石的弹性能；能；2.溶解气的膨胀能；溶解气的膨胀能；3.气顶气的膨胀气顶气的膨胀能和气顶压头；能和气顶压头；4.边、底水的膨胀能和边边、底水的膨胀能和边水压头；水压头；5.异常压力系统的再压实作用；异常压力系统的再压实作用；6.原油本身重力。原油本身重力。 人工补充能量有：人工补充能量有：1.注水水力压头；注水水力压头；2.注注入气压头。入气压头。 通常用某种占优的驱动能量来命名通常用某种占优的驱动能量来命名“驱驱动方式动方式”二、驱动类型二、驱动类型1.弹性驱动弹性驱动:（原油、束缚水及岩石的弹性（原油、束缚水及岩石的弹性 能释放能释放) 无边底水（或不活跃）

8、无边底水（或不活跃） 产生的地质条件产生的地质条件： 无人工注水、注气无人工注水、注气 无气顶的未饱和油藏无气顶的未饱和油藏 弹性驱动是开发初期的一个较短阶段弹性驱动是开发初期的一个较短阶段。 地层压力下降快地层压力下降快 特点特点： 气油比不变气油比不变 采出程度采出程度25%地面地面 2溶解气驱溶解气驱(油中释放的溶解气膨胀油中释放的溶解气膨胀) 由于气体的膨胀性比油、岩石和水的膨胀性大由于气体的膨胀性比油、岩石和水的膨胀性大很多，此时可以忽略油、岩石和水的膨胀作用。很多，此时可以忽略油、岩石和水的膨胀作用。 边底水不活跃边底水不活跃 产生的地质条件产生的地质条件 未注水注气未注水注气 无

9、气顶或气顶很小无气顶或气顶很小 地层压力低于饱和压力地层压力低于饱和压力 压力急剧下降压力急剧下降特点特点 产油量急剧下降产油量急剧下降 采出程度采出程度525%（美国）（美国）3.气顶驱（依靠气顶能量）气顶驱（依靠气顶能量）条件条件 构造完整、倾角大或厚度大构造完整、倾角大或厚度大 油层油层kh/大大 气顶驱是带气顶油藏的一种衰竭式驱动。气顶驱是带气顶油藏的一种衰竭式驱动。 压力递减较慢压力递减较慢特点特点 自喷期较长自喷期较长 构造顶部的井生产气油比不断上升构造顶部的井生产气油比不断上升 采出程度采出程度2040%4.水驱水驱 (边底水或人工注水边底水或人工注水) (1)刚性水压驱动（边底

10、水静水压头、注入刚性水压驱动（边底水静水压头、注入水水力压头）水水力压头） 有充足水源有充足水源 水层连通性、渗透性好水层连通性、渗透性好地质条件地质条件 构造单一，构造单一，kh/大大 水侵入油藏的速度水侵入油藏的速度=采油速度采油速度 地层压力稳定地层压力稳定特点特点 生产气油比稳定生产气油比稳定 边部油井过早水淹边部油井过早水淹 采收率高，有的油藏可达采收率高，有的油藏可达50%以上以上(2).弹性水压驱动弹性水压驱动(依靠含水区、油依靠含水区、油区和岩石的弹性来驱油区和岩石的弹性来驱油) 一般无露头、无水源一般无露头、无水源 油层含水区远大于含油区油层含水区远大于含油区地质条件地质条件

11、 虽有供水区，但与油区距离远，虽有供水区，但与油区距离远， 连通性差连通性差 边底水活跃，但水侵量不足边底水活跃，但水侵量不足 生产气油比不变，地层压力下降，但高生产气油比不变，地层压力下降，但高于于 饱和压力饱和压力Pb特点特点 采油、采液量不断下降采油、采液量不断下降 采出程度采出程度2550%典型弹性驱典型弹性驱5.重力驱动重力驱动(原油自身重力作用) 油层倾角大或厚度大油层倾角大或厚度大地质条件地质条件 kh/ 大大 其他能量枯竭之后其他能量枯竭之后 地层压力下降地层压力下降特点特点 不产水或少产水不产水或少产水 采收率采收率1020%(前苏联前苏联) oil重力驱为主重力驱为主第三节

12、第三节 试油及试井试油及试井一一 .试油试油 油气井完井之后，由于油气井完井之后，由于井眼内充满了泥浆，井底压井眼内充满了泥浆，井底压力大于地层压力，油气不能力大于地层压力，油气不能自动喷到地面。通过人为诱自动喷到地面。通过人为诱导方法，使油井畅通的过程导方法，使油井畅通的过程称为试油称为试油。-替喷法：首先用轻泥浆替出重泥浆，然后替喷法：首先用轻泥浆替出重泥浆，然后 再用水替出轻泥浆。再用水替出轻泥浆。-抽汲法：经替喷后，将井内液体逐渐抽出，抽汲法：经替喷后，将井内液体逐渐抽出， 进一步减少井内压力。此外，在强大的抽吸进一步减少井内压力。此外，在强大的抽吸 作用下，可能将侵入井内的泥浆等污物

13、清除，作用下，可能将侵入井内的泥浆等污物清除， 使油井自喷。使油井自喷。-气举法：经替喷后，若油井仍不能自喷，可气举法：经替喷后，若油井仍不能自喷，可 以用压缩机向油管或油套管环空中打入压缩以用压缩机向油管或油套管环空中打入压缩 气体，使井中的液体从油套管环空或油管排气体，使井中的液体从油套管环空或油管排 出，出， 这种方法叫气举法（气顶液法）。此方这种方法叫气举法（气顶液法）。此方 法比抽汲法效率高。法比抽汲法效率高。-混气水排液法（气水法）：用混合气水混气水排液法（气水法）：用混合气水顶替井内泥浆，使井底压力不断下降，达顶替井内泥浆，使井底压力不断下降，达到既有效诱导油流又能保护油气层的目

14、的。到既有效诱导油流又能保护油气层的目的。-提捞法：用钢管制成的提捞管一桶一桶提捞法：用钢管制成的提捞管一桶一桶地将井内原有液体捞出地面，达到降低井地将井内原有液体捞出地面，达到降低井底压力的目的。该方法效率低，多用于不底压力的目的。该方法效率低，多用于不能自喷的井。能自喷的井。 当油气诱喷完毕后，应进行放喷，将当油气诱喷完毕后，应进行放喷，将井内赃物和水完全喷净。井内赃物和水完全喷净。二 .试井试井 它是研究油气层、油气井特性，从而获得油藏它是研究油气层、油气井特性，从而获得油藏参数和确定油井合理产量的手段。参数和确定油井合理产量的手段。 1 .稳定试井：通过改变油井的工作制度（更换稳定试井

15、：通过改变油井的工作制度（更换油嘴），每次达到稳定状态后进行产量、压力、油嘴），每次达到稳定状态后进行产量、压力、油气比、含水率、出砂量等参数的测试。油气比、含水率、出砂量等参数的测试。用途：用途：1).确定油井的合理工作制度；确定油井的合理工作制度； 2).确定地层参数（如确定地层参数（如kh/ 等）等） 3).进行动态预测。进行动态预测。 2 .不稳定试井：在井底造成压力改变，并测定这不稳定试井：在井底造成压力改变，并测定这种种 压力改变随时间的变化，然后估压力改变随时间的变化，然后估算算 出岩石、流体和井的特性参数。出岩石、流体和井的特性参数。用途：用途：1) 确定井底污染情况、地层压力

16、、渗透率、确定井底污染情况、地层压力、渗透率、储量、地层的连通性；储量、地层的连通性； 2) 预测油藏动态。预测油藏动态。 不稳定试井类型：不稳定试井类型：DST、压力恢复、压降、干压力恢复、压降、干 扰试井等。扰试井等。Lg t第四节第四节 油气田的开发油气田的开发 在油气田已探明的前提下，并有可靠的在油气田已探明的前提下，并有可靠的开发储量后，才能进行油气田的开发。开发储量后，才能进行油气田的开发。 从油气田的勘探到油气田开发生命期结从油气田的勘探到油气田开发生命期结束，大体经历以下四个过程：束，大体经历以下四个过程： 1.油气田的早期评价；油气田的早期评价； 2.油气田开发方案的制定与实

17、施；油气田开发方案的制定与实施； 3.方案的调整；方案的调整； 4.EOR。一一 .油气田的早期评价油气田的早期评价主要任务主要任务：评价构造、油气水分布、：评价构造、油气水分布、油层及流体物性研究，油田压力系油层及流体物性研究，油田压力系统、驱动类型及采收率预测等。为统、驱动类型及采收率预测等。为油气田是否全面开发提供依据。油气田是否全面开发提供依据。二、油气田的开发设计及全面开发二、油气田的开发设计及全面开发 油气田已基本探明，有了可靠的开发储量后，油气田已基本探明，有了可靠的开发储量后，即可进行油气田的开发设计。即可进行油气田的开发设计。1.油气藏描述油气藏描述 目的目的：获得一系列地质

18、图件，进行储量计算，：获得一系列地质图件，进行储量计算， 为制定开发方案奠定基础。为制定开发方案奠定基础。 内容内容：1）储层构造、状况、断层位置；）储层构造、状况、断层位置； 2）储层的埋藏深度：）储层的埋藏深度： 3）岩石物性；）岩石物性； 4）含油面积；）含油面积； 5）小层分布；）小层分布； 6）储量及产量分布。）储量及产量分布。2.开发开采方式选择开发开采方式选择 天然能量天然能量 自喷自喷 能量能量 人工能量人工能量 生产方式生产方式 泵抽泵抽 气举气举 地质条件地质条件影响因素影响因素 工艺特点工艺特点 经济效益经济效益 注热水或蒸汽注热水或蒸汽特殊油田特殊油田(如稠油如稠油)开

19、采方法开采方法 火烧油层火烧油层 矿坑开采矿坑开采 3.划分开发层系划分开发层系为何要划分开发层系？为何要划分开发层系？ 油田通常是由多油层或油藏组成。油田通常是由多油层或油藏组成。 例如例如:4.井网布署井网布署 5.确定油田合理开发速度；确定油田合理开发速度； 6.方案优选；方案优选；(采用数值模拟方法计算采用数值模拟方法计算 各方案的开发指标，并进行经济各方案的开发指标，并进行经济评价；选择最优方案评价；选择最优方案) 7.方案实施方案实施( 钻井及投产次序、时间、钻井及投产次序、时间、 增产措施、动态监测增产措施、动态监测)三三.开发方案调整开发方案调整原因：原因：1）对地下认识不断加

20、深（井数增加）对地下认识不断加深（井数增加） 2）油气水分布发生了变化（投产）油气水分布发生了变化（投产） 3）可采储量降低（累计采出增加）可采储量降低（累计采出增加） 4）新技术的出现、经济性变化）新技术的出现、经济性变化四四.提高采收率（提高采收率（EOR) 通常通常,油田的注水（或注气）等称为二次油田的注水（或注气）等称为二次采油。到了注水或注气后期，井的注采比越采油。到了注水或注气后期，井的注采比越来越高，原油产量越来越低，这时的油田采来越高，原油产量越来越低，这时的油田采收率依然不高。如何将剩下的油采出来就需收率依然不高。如何将剩下的油采出来就需要依靠三次采油。要依靠三次采油。 提高

21、采收率方法有：聚合物驱；微乳液提高采收率方法有：聚合物驱；微乳液驱；碱驱；气驱；热力驱油等。驱；碱驱；气驱；热力驱油等。第五节第五节 采油方法采油方法Oil Production原油怎样从地层采至地面？原油怎样从地层采至地面？有三种方法：有三种方法：自喷采油自喷采油(Natural Flow) 气举采油气举采油(gas Lift)泵抽采油泵抽采油(Pumping)一.自喷采油自喷采油（一）、概念（一）、概念 原油依靠天然能量喷至地面的采油方法。原油依靠天然能量喷至地面的采油方法。 尽管自喷井井数少，但产量很高（例如：中东尽管自喷井井数少，但产量很高（例如：中东 地区油井基本上为自喷井，而我国自

22、喷井小地区油井基本上为自喷井，而我国自喷井小 于于20%）。）。 特点：设备简单、管理方便、生产成本低、特点：设备简单、管理方便、生产成本低、 产能高、经济效益好。产能高、经济效益好。 采油指数：单位生产压差下的日产油量。采油指数：单位生产压差下的日产油量。 气油比：产气量比产油量。（方气油比：产气量比产油量。（方/方）方）（二）、采油树（二）、采油树（Christmas tree)、井口装置、井口装置1、套管闸门：控制环空（洗井等作业、套压）。、套管闸门：控制环空（洗井等作业、套压）。2、总闸门：控制油气喷出的第一道关口。、总闸门：控制油气喷出的第一道关口。3、生产闸门：控制油气流向出油管线

23、的关口。、生产闸门：控制油气流向出油管线的关口。4、清蜡闸门：在最上部。、清蜡闸门：在最上部。 （下规工具或仪表）（下规工具或仪表） 65、油嘴：控制和调节油井、油嘴：控制和调节油井 产量产量6、计量站：管理井、资料记录、计量站：管理井、资料记录43215（三）、自喷井的四个流动过程（三）、自喷井的四个流动过程 地面回压地面回压 四个流动过程的总压降：四个流动过程的总压降： 井口油压井口油压 地层压力减去计量站压力地层压力减去计量站压力1、地层渗流、地层渗流 井底流压大于饱和压力时井底流压大于饱和压力时 为单相流动为单相流动 井底流压小于饱和压力时井底流压小于饱和压力时 地层压力地层压力 为多

24、相流动为多相流动 井底流压井底流压能量消耗占总压降的能量消耗占总压降的1050% 2、垂直管流、垂直管流 井底流压大于饱和压力、井口油压大于饱和井底流压大于饱和压力、井口油压大于饱和 压力时为单相流动。压力时为单相流动。 井底流压大于饱和压力、井口油压小于饱和井底流压大于饱和压力、井口油压小于饱和 压力时，在某一部位气体开始分离。压力时，在某一部位气体开始分离。 井底流压小于饱和压力时，为多相流动。井底流压小于饱和压力时，为多相流动。 垂直管流能量消耗占总压降的垂直管流能量消耗占总压降的3080%。 流动形态：垂直管中气、液的分布状态。流动形态：垂直管中气、液的分布状态。（1）纯液流：没有气体

25、分离出来。）纯液流：没有气体分离出来。（2）泡流：液体为连续相，小气泡为分散相。）泡流：液体为连续相，小气泡为分散相。（3）段塞流：液体为连续相，小气泡为分散相。）段塞流：液体为连续相，小气泡为分散相。 气体活塞式举液。气体活塞式举液。（4）环状流：气柱在中心，液流紧贴管壁。）环状流：气柱在中心，液流紧贴管壁。（5）雾状流：气体为连续相，液体为分散相。）雾状流：气体为连续相，液体为分散相。滑脱现象滑脱现象 ：混气液流动过程中，气体超越液体：混气液流动过程中，气体超越液体 的现象。滑脱现象增大了能量损失。的现象。滑脱现象增大了能量损失。 （1） （2） （3） （4 ） （5） 3、嘴流、嘴流

26、一般有井口油压小于饱和压力，往往是多相嘴流。一般有井口油压小于饱和压力，往往是多相嘴流。 嘴流的能量消耗占总压降的嘴流的能量消耗占总压降的530%。 油嘴的作用：（油嘴的作用：（1）控制油井产量）控制油井产量 （ 2）保持油井稳定生产）保持油井稳定生产 临界流速：流体的流速达到压力波在流体介质中临界流速：流体的流速达到压力波在流体介质中 的传播速度，即声速。的传播速度，即声速。 临界流动状态：流体达到临界速度时的流动状态。临界流动状态：流体达到临界速度时的流动状态。 Pt 井口流压（油压）井口流压（油压） PB地面回压地面回压 当当 PB = Pt 时，即时，即 PB / Pt = 1 时，时

27、，Q = 0 a b段：段： PB / Pt下降下降 Q 上升上升 b 点：点： PB / Pt = 常数常数 ， Q 达最大达最大 b c 段：段：PB / Pt下降下降 Q 不变不变 临界压力比：临界压力比： 达到最大流量时的压力比。达到最大流量时的压力比。 根据热力学计算，根据热力学计算， 气体的气体的 Q a b 临界压力比大都在临界压力比大都在0.5 左右。左右。 当当 PB / Pt 2 PB 时时 ， 可达到临界流动。可达到临界流动。 PB / PtPt PtPB PB / Pt 4、地面管流 为水平管流和倾斜管流 地面管流消耗的能量占总能量损失的510 %。（四）油井分析 1、

28、井筒内的压力关系 Pwf Pc Pt PB Pwf井底流压 Pc 套压 2、生产分析 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q 出油管线被堵 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q 、汽油比上升， 油嘴堵塞 Pwf、Pc 、Pt、PB、Q、 油管中结蜡二二.气举采油气举采油 当油井自喷能力减弱时，向井中注入高当油井自喷能力减弱时，向井中注入高 压气体，降低井中油流密度，增加自喷能力压气体，降低井中油流密度，增加自喷能力 的采油方法。的采油方法。优点：优点： 井口、井下设备简单。气举不受套管井口、井下设备简单。气举不受套管 尺寸限制，生产灵活。管理方便，适尺寸限制，生产灵活。管理方便，适 用范围广，尤适用于海上采

29、油、深井、用范围广，尤适用于海上采油、深井、 斜井、含腐蚀性斜井、含腐蚀性 气体或含砂多，不气体或含砂多，不 适宜机械采油的井。适宜机械采油的井。缺点：地面设备复杂，投资大。需要气源。缺点：地面设备复杂，投资大。需要气源。有两种方法有两种方法 连续气举连续气举 间歇气举间歇气举采取何种方法取决于井的生产特征采取何种方法取决于井的生产特征 1、开式装置（管柱不带封隔器），、开式装置（管柱不带封隔器）， 适用于连续气举。适用于连续气举。 2、半闭式装置（管柱带封隔器），、半闭式装置（管柱带封隔器），气举装置类型气举装置类型 适用于连续气举和间歇气举。适用于连续气举和间歇气举。 3、闭式装置（管柱带

30、封隔器，、闭式装置（管柱带封隔器， 并在油管底部加单流凡尔），并在油管底部加单流凡尔）， 用于间歇气举。用于间歇气举。 1、气举的启动压力与工作压力、气举的启动压力与工作压力 当环空中液面下降到管鞋时，压风机达到当环空中液面下降到管鞋时，压风机达到最大压力，称为启动压力。最大压力，称为启动压力。 喷出前，井底流压大于地层压力。喷出前，井底流压大于地层压力。 当井底流压小于当井底流压小于 地层压力时，液体则地层压力时，液体则 P 从地层流入井底。致从地层流入井底。致 Pe 使压风机压力复而上使压风机压力复而上 Po 升，稳定后，压风机升，稳定后，压风机 的压力称为工作压力。的压力称为工作压力。

31、t 2、气举、气举 凡尔凡尔 目的：降低启动压力目的：降低启动压力 原理：相当于在油管上开了孔眼，高压气体通原理：相当于在油管上开了孔眼，高压气体通 过孔眼进入油管举出液体，降低了管内过孔眼进入油管举出液体，降低了管内 压力。到一定程度后，气举凡尔能自动压力。到一定程度后，气举凡尔能自动 关闭，将孔眼堵死。关闭，将孔眼堵死。 随着第一节液体喷出地面，第一孔眼处随着第一节液体喷出地面，第一孔眼处 达到临界流动条件，流量不再增加。达到临界流动条件，流量不再增加。 第一孔眼以临界流量进气，极不利于第第一孔眼以临界流量进气，极不利于第 二孔眼进气，因此，第二孔眼进气的时候，二孔眼进气，因此，第二孔眼进

32、气的时候， 第一孔眼必须关闭。第一孔眼必须关闭。三.泵抽法 泵抽法是应用最广的一种采油方法（泵抽法是应用最广的一种采油方法（80%以上以上的井为抽油井）。它是利用结构特殊的井下泵将的井为抽油井）。它是利用结构特殊的井下泵将原油举升到地面的采油方法。原油举升到地面的采油方法。 气举气举 杆式泵杆式泵机械采油方法机械采油方法 深井泵深井泵 有杆泵有杆泵 管式泵管式泵 水力活塞泵水力活塞泵 无杆泵无杆泵 电动潜油离心泵电动潜油离心泵 井下水力泵（井下水力泵（ Bottom-Hole Hydraulic Pumping） 以动力液带动深井泵工作。（图）以动力液带动深井泵工作。（图） 电动潜油泵（电动潜

33、油泵（Electric Submerged Pumping） 用电缆给井下深井泵传递动力。（图）用电缆给井下深井泵传递动力。（图） 目前应用最广的是游梁式抽油机目前应用最广的是游梁式抽油机深井泵装置，深井泵装置，其结构简单，维修方便。其结构简单，维修方便。（一）、抽油装置（一）、抽油装置 1、抽油机：有杆泵采油的主要地面设备（图）、抽油机：有杆泵采油的主要地面设备（图） 2、抽油杆：传递动力。、抽油杆：传递动力。 3、抽油泵：（、抽油泵：（Sucker Rod Pumping） 有杆泵采油的井下设备。有杆泵采油的井下设备。 组成：工作筒、空心柱塞、衬套、固定凡尔及组成：工作筒、空心柱塞、衬套、

34、固定凡尔及 游动凡尔。游动凡尔。 按在井内的的安装方式不同分为按在井内的的安装方式不同分为 ： 杆式泵：适用于深度大、产量小的油井。杆式泵：适用于深度大、产量小的油井。 管式泵：用于下泵深度不大、产量较高的油井。管式泵：用于下泵深度不大、产量较高的油井。（二）、泵的工作原理（二）、泵的工作原理 1、泵的抽汲过程、泵的抽汲过程 冲程冲程驴头带动抽油杆上下运动一次称驴头带动抽油杆上下运动一次称 一个冲程一个冲程 。 上冲程：游动凡尔关闭、固定凡尔打开、泵内上冲程：游动凡尔关闭、固定凡尔打开、泵内 吸液、井口排液、抽油杆伸长、油管吸液、井口排液、抽油杆伸长、油管 缩短。缩短。 泵吸入条件：泵内压力泵

35、吸入条件：泵内压力 活塞以上的液柱压力活塞以上的液柱压力2、泵的理论排量、泵的理论排量 假设：抽油杆和油管无弹性伸缩、泵完全充满、假设：抽油杆和油管无弹性伸缩、泵完全充满、 无漏失、工作正常。无漏失、工作正常。 上冲程排液：（上冲程排液：（fp- fr）S 下冲程排液：下冲程排液： ：fr S 一个冲程排液：（一个冲程排液：（fp- fr）S + fr S=fp S fp活塞截面积，平方米。活塞截面积，平方米。 fr光杆截面积，平方米。光杆截面积，平方米。 S 光杆冲程，米。光杆冲程，米。 n冲次，次冲次，次/ 分。分。日排量日排量 Qt=1440fpSn Qt泵的理论排量泵的理论排量,方方/

36、天。天。（三）、抽油机悬点承受的载荷（三）、抽油机悬点承受的载荷 1、抽油杆柱的重量、抽油杆柱的重量 上冲程：游动凡尔关闭，抽油杆不受浮力作用，上冲程：游动凡尔关闭，抽油杆不受浮力作用， 是在空气中的重量。是在空气中的重量。 下冲程：游动凡尔打开，抽油杆受到浮力作用，下冲程：游动凡尔打开，抽油杆受到浮力作用， 是在液体中的重量。是在液体中的重量。 2、作用在活塞上的液柱重量、作用在活塞上的液柱重量 上冲程：游动凡尔关闭，液柱产生的悬点载荷为上冲程：游动凡尔关闭，液柱产生的悬点载荷为 活塞以上油管与抽油杆环空液柱的重量。活塞以上油管与抽油杆环空液柱的重量。 下冲程：游动凡尔打开，液柱不作用在悬点

37、上。下冲程：游动凡尔打开，液柱不作用在悬点上。 3、惯性载荷、惯性载荷 4、摩擦载荷、摩擦载荷 （四）、泵效及其影响因素（四）、泵效及其影响因素泵效泵效实际排量与理论排量之比值。实际排量与理论排量之比值。影响因素：影响因素： 1、油管和抽油杆弹性变形、油管和抽油杆弹性变形 （1） 静载荷静载荷 （2） 动载荷动载荷 2、气体、气体充满系数充满系数每冲程吸入泵内的液体体积与上冲每冲程吸入泵内的液体体积与上冲 程活塞让出的容积之比。表示泵在程活塞让出的容积之比。表示泵在 工作过程中被液体充满的程度。它工作过程中被液体充满的程度。它 与气油比和余隙比有关。与气油比和余隙比有关。 3、漏失、漏失 （1

38、 ）油管部分漏失）油管部分漏失 （2 ）活塞与衬套配合间隙漏失）活塞与衬套配合间隙漏失 （使凡尔不能及时打开）（使凡尔不能及时打开） （3 ）凡尔漏失（自然磨损，腐蚀，结蜡）凡尔漏失（自然磨损，腐蚀，结蜡） 提高泵效的措施提高泵效的措施 ： 一般一般:大大S，小，小fp，中，中n1、选择合理的工作制度、选择合理的工作制度 稠油井稠油井 :大大S,大大fp，小，小n 连喷带抽井：大连喷带抽井：大n2、使用油管锚、使用油管锚3、提高泵的精度、提高泵的精度4、合理利用气体能量，减小气油比、合理利用气体能量，减小气油比 。 （五）抽油机的诊断技术（五）抽油机的诊断技术示功图分析示功图分析示功图示功图一

39、个冲程中，光杆负荷与位移的关系图一个冲程中，光杆负荷与位移的关系图。下死点处：下死点处：A P B C 悬点载荷为悬点载荷为Wr BAB线：增载线线：增载线,两凡尔关两凡尔关冲程损失冲程损失=BB Wr+Wl A DBC=Sp,上凡尔关上凡尔关,下凡尔开下凡尔开 O S C为上死点为上死点 理论示功图理论示功图CD线：减载线，两凡尔关线：减载线，两凡尔关 D点：变形完毕点：变形完毕,CD=ABDA=Sp,上凡尔开上凡尔开,下凡尔关下凡尔关第六节第六节 注水注水 目前我国目前我国90%以上的油田都采用注水开发。以上的油田都采用注水开发。这是因为油藏本身能量极为有限，如果没有外这是因为油藏本身能量

40、极为有限，如果没有外来水的补充，油藏会很快地衰竭，即使有外来来水的补充，油藏会很快地衰竭，即使有外来水增补，还常常由于增补速度较慢无法补偿合水增补，还常常由于增补速度较慢无法补偿合理的采油速度而需人工补充能量。在我国，通理的采油速度而需人工补充能量。在我国，通常采用注水方式补充能量。这是因为：常采用注水方式补充能量。这是因为：1）水易获取，而气的来源很受限制；）水易获取，而气的来源很受限制；2）水在油藏中具有扩展能力，洗油能力高；）水在油藏中具有扩展能力，洗油能力高；3）注水的设备与工艺比较简单。）注水的设备与工艺比较简单。注水方式有注水方式有： 边外注水（适合于中小型油藏）边外注水（适合于中

41、小型油藏） 切割注水（适合于大型油藏）切割注水（适合于大型油藏） 面积注水（面积注水（ 适于复杂断块油藏、后期强化开采）适于复杂断块油藏、后期强化开采） 底部注水（适合于底水油藏）底部注水（适合于底水油藏） 但对于很小的油藏，可依靠天然水的补给开发。但对于很小的油藏，可依靠天然水的补给开发。 十分致密的油藏和小的透镜体油藏不能注水。十分致密的油藏和小的透镜体油藏不能注水。水源：水源：(水量充足水量充足,水质稳定水质稳定,处理简便处理简便,成本低成本低) （1）地面水：淡水，水质、水量不稳定。）地面水：淡水，水质、水量不稳定。 （2）河床等冲积层水：淡水，水质、水量稳定。）河床等冲积层水：淡水，

42、水质、水量稳定。 （3）海水：盐水，量足，使用方便。）海水：盐水，量足，使用方便。 （4 ）地层水）地层水 ：淡水或盐水：淡水或盐水 （5 ）采出水：污水回注）采出水：污水回注常用的水处理措施：常用的水处理措施：1）机械杂质的处理）机械杂质的处理 经沉淀，机械杂质含量经沉淀，机械杂质含量 50 mg / l 经过滤，机械杂质经过滤，机械杂质 2 mg / l2）化学处理）化学处理 加聚凝剂：提高沉降和过滤效果（明矾和硫铝）加聚凝剂：提高沉降和过滤效果（明矾和硫铝） 软化处理：使水质稳定（用明矾、石灰或锰砂）软化处理：使水质稳定（用明矾、石灰或锰砂） 杀菌：用氯气或甲醛杀菌：用氯气或甲醛3）脱氧

43、处理）脱氧处理 化学处理：用亚硫酸钠化学处理：用亚硫酸钠 气提脱氧：天然气与水逆流冲刷气提脱氧：天然气与水逆流冲刷 真空脱氧：真空脱氧：污水处理污水处理： 重点：脱油、过滤、水质稳定重点：脱油、过滤、水质稳定 污水处理流程图污水处理流程图1）处理后的水应达到注水的水质标准。）处理后的水应达到注水的水质标准。2）处理后不腐蚀管线和设备，不产生结垢和堵塞。）处理后不腐蚀管线和设备，不产生结垢和堵塞。3）不与地层水起反应生成沉淀。）不与地层水起反应生成沉淀。海水处理海水处理：重点：重点：1）机械杂质处理）机械杂质处理多级过滤多级过滤 2）脱氧处理）脱氧处理不同方法多级脱氧不同方法多级脱氧来水来水沉降

44、沉降粗粒化粗粒化过滤过滤清水罐清水罐注入注入第七节第七节 油井增产措施油井增产措施增产措施增产措施：采用各种方法来扩大、延伸地层原有：采用各种方法来扩大、延伸地层原有 通道或建立新的通道。通道或建立新的通道。 原因原因： (1) 在钻井在钻井, 固井和完井过程中一些外来液固井和完井过程中一些外来液 体和固体颗粒进入井壁附体和固体颗粒进入井壁附 近的地层形近的地层形 成难以渗透的表皮成难以渗透的表皮(Skin), 通常用酸化通常用酸化 解除此堵塞。解除此堵塞。 (2) 油气层渗透性很差，油气难以流出。油气层渗透性很差，油气难以流出。 常用水力压裂方法改造地层。常用水力压裂方法改造地层。常用的两种

45、增产措施常用的两种增产措施： (1) 压裂压裂(Hydraulic Fracturing) (2) 酸化酸化(Acidizing）一一.水力压裂水力压裂 用高压泵组将高粘液体以大大超过地层吸用高压泵组将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排液量注入井中，在井底憋起高压，收能力的排液量注入井中，在井底憋起高压，使地层产生裂缝。然后继续将带有支撑剂（通使地层产生裂缝。然后继续将带有支撑剂（通常是颗粒比较均匀的石英砂）的压裂液注入缝常是颗粒比较均匀的石英砂）的压裂液注入缝中，停泵后即可在地层中形成足够长度、一定中，停泵后即可在地层中形成足够长度、一定宽度和高度的填砂裂缝。它具有很高的渗透能宽度和高度的填

46、砂裂缝。它具有很高的渗透能力，大大改善了油气层的渗透能力，使油气畅力，大大改善了油气层的渗透能力，使油气畅通流入井中，起到增产增注作用。通流入井中，起到增产增注作用。 解除深而严重的堵塞解除深而严重的堵塞增产作用增产作用 改变流动形态，大大降低流动阻力改变流动形态，大大降低流动阻力压裂液压裂液压裂施工时，向井筒中泵注的全部液压裂施工时，向井筒中泵注的全部液 体的总合。体的总合。 按在施工中所起的作用不同，可以分为：按在施工中所起的作用不同，可以分为：前置液前置液破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝 以备后面的携砂特液进入。以备后面的携砂特液进入。携砂液携砂液将支撑剂

47、带到裂缝中去，并将砂子放将支撑剂带到裂缝中去，并将砂子放 到预定位置上。到预定位置上。顶替液顶替液中间顶替液用来将携砂液送到预定位中间顶替液用来将携砂液送到预定位 置上。最后顶替液用来将井筒中的全置上。最后顶替液用来将井筒中的全 部携砂液替入裂缝中。部携砂液替入裂缝中。 按性能压裂液可分为：按性能压裂液可分为： 水基压裂液、油基压裂液、水基压裂液、油基压裂液、 酸基压裂液、酸基压裂液、 乳状液、泡沫液。乳状液、泡沫液。 压裂液的性能要求：压裂液的性能要求： 滤失小，悬砂能力强，摩阻低、稳定性好、滤失小，悬砂能力强，摩阻低、稳定性好、 配伍性好、低残渣、经济。配伍性好、低残渣、经济。 支撑剂的要求：支撑剂的要求： 粒径均匀、强度高、杂质含量少、砂子圆粒径均匀、强度高、杂质含量少、砂子圆度好、价格低。度好、价格低。 目前我国每年通过压裂增加的产量达几百目前我国每年通过压裂增加的产量达几百万吨，相当于建了一个大港油田。万吨，相当于