幻灯片-自喷采油(勘查普08)

1、 教教 师：王郑库师：王郑库 电电 话：话：1334033799813340337998石油与天然气工程学院石油与天然气工程学院 油气开发的基本目的：油气开发的基本目的： 尽可能多的开采出地层深处的油、气尽可能多的开采出地层深处的油、气资源。提高采收率，降低成本。资源。提高采收率，降低成本。 采收率：采收率： 油田开发结束后，累积的采油量与实际油田开发结束后，累积的采油量与实际的储油量之比。的储油量之比。概述概述自喷采油自喷采油采油采油 是指将流到井底的原油是指将流到井底的原油采到地面所用的方法。采到地面所用的方法。自喷采油自喷采油 采油的两大主题：采油的两大主题：如何使地层中的原油流向井底？

2、如何使地层中的原油流向井底？ 油藏驱动能量油藏驱动能量如何将井下的原油提升到地面并向外输送？如何将井下的原油提升到地面并向外输送？ 采油方法采油方法自喷采油自喷采油1. 1. 有关有关“地层压力地层压力”的概念的概念在地下某一深处，取一岩石单元。在地下某一深处，取一岩石单元。骨架和骨架所包含的流体。骨架和骨架所包含的流体。油藏压力油藏压力l骨架所受的的压力骨架所受的的压力l流体中的压力流体中的压力 上覆岩层压力 地层压力自喷采油自喷采油 上覆岩层压力上覆岩层压力: :指上覆岩石骨架和孔隙空间流指上覆岩石骨架和孔隙空间流体的总重量所产生的压力。体的总重量所产生的压力。 随上覆岩层骨架的增厚而加大

3、，也与岩层及随上覆岩层骨架的增厚而加大，也与岩层及其孔隙空间流体的密度大小有关。其孔隙空间流体的密度大小有关。 静水柱压力静水柱压力静水柱压力静水柱压力 ：指由静水柱造成的压力。与水柱指由静水柱造成的压力。与水柱的高度有关，而与液柱形状无关。的高度有关，而与液柱形状无关。自喷采油自喷采油 地层压力地层压力地层压力：地层压力：指地层岩石孔隙空间中流体指地层岩石孔隙空间中流体所承受的压力，常用所承受的压力，常用P Pi i（P Pe e）表示。）表示。 地层压力指作用在流体上的压力，又称地层压力指作用在流体上的压力，又称“孔隙流体压力孔隙流体压力”。 在含油、气区域内的在含油、气区域内的“地层压力

4、地层压力”又叫又叫“油（气）层压力油（气）层压力”。自喷采油自喷采油l“油层压力油层压力” 是地层流体流动的驱动能是地层流体流动的驱动能量，直接关系到油藏的开发与开采。量，直接关系到油藏的开发与开采。l清楚认识油藏压力的分布及变化特征清楚认识油藏压力的分布及变化特征对油藏的合理、高效开发至关重要。对油藏的合理、高效开发至关重要。自喷采油自喷采油原始油层压力：原始油层压力：指油气层尚未钻开时指油气层尚未钻开时（原始状态下）所具有的压力。通常可（原始状态下）所具有的压力。通常可以用第一口井或第一批井的实测压力来以用第一口井或第一批井的实测压力来表示。表示。自喷采油自喷采油目前油层压力：目前油层压力

5、：指油藏投入开发后某指油藏投入开发后某一时期的地层压力。根据每一时期油层一时期的地层压力。根据每一时期油层内部的压力分布及其变化，可以对油田内部的压力分布及其变化，可以对油田地下的许多重大问题作出判断。地下的许多重大问题作出判断。自喷采油自喷采油井底流动压力（井底流压）：井底流动压力（井底流压）：油井生油井生产时测得的井底压力称为井底流压。它产时测得的井底压力称为井底流压。它代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井底产生的回压。井底产生的回压。自喷采油自喷采油油气藏一旦投入开发生产，油气藏中油气藏一旦投入开发生产，油气藏中的油气就会发生流动，从油层中流至井的油气就

6、会发生流动，从油层中流至井底，再从井底流到地面。底，再从井底流到地面。油气藏驱动能量和驱动方式油气藏驱动能量和驱动方式自喷采油自喷采油油气藏驱动能量：油气藏驱动能量：在油气藏或油气井生产在油气藏或油气井生产过程中，促使油气流体流动过程中，促使油气流体流动的能量。的能量。l天然能量：天然能量：油气藏自身天然具有的能量。油气藏自身天然具有的能量。l人工能量：人工能量：人为向油气藏中注入流体提人为向油气藏中注入流体提 高油气藏压力而补充的油藏能量。高油气藏压力而补充的油藏能量。1. 1.油气藏驱动能量油气藏驱动能量自喷采油自喷采油天然驱动能量：天然驱动能量：静水压头静水压头气顶膨胀气顶膨胀油层弹性油

7、层弹性溶解气的膨胀力：指油藏溶解气的膨胀力：指油藏中溶解天然气膨胀所释放中溶解天然气膨胀所释放的能量。的能量。原油重力：指原油自身重原油重力：指原油自身重量产生的势能。量产生的势能。自喷采油自喷采油 静水压头静水压头 即与油层相连的地层水所具有的静即与油层相连的地层水所具有的静水柱压力。水柱压力。根据地层水与油层的连通情况，有边水驱根据地层水与油层的连通情况，有边水驱动与底水驱动之分。动与底水驱动之分。 边水驱动边水驱动 底水驱动底水驱动1- 1-油井油井 2-2-供水区供水区 3 - 3 - 边边/ /底水底水 4 -4 -不渗透层不渗透层自喷采油自喷采油影像自喷采油自喷采油气顶压缩气体的膨

8、胀力气顶压缩气体的膨胀力 在油井生产时，随着油层压力的降低，在油井生产时，随着油层压力的降低，处于高度压缩状态的顶部气体膨胀，推动处于高度压缩状态的顶部气体膨胀，推动原油流向井筒并喷出，气顶驱油能量的大原油流向井筒并喷出，气顶驱油能量的大小与气顶的体积和气体的压缩性等有关。小与气顶的体积和气体的压缩性等有关。自喷采油自喷采油l气顶驱（弹性气驱）：气顶驱（弹性气驱）：用油气藏顶部压缩用油气藏顶部压缩天然气的能量开采油气藏的方式。天然气的能量开采油气藏的方式。“气顶驱气顶驱”也是一种消耗内能开采的开采方也是一种消耗内能开采的开采方式式气顶驱采收率：气顶驱采收率：202040%40%。自喷采油自喷采

9、油影像自喷采油自喷采油l注水注水 ：从油藏某些部位的注水井中人为地从油藏某些部位的注水井中人为地向油藏中注入一定数量的水体，维持油藏向油藏中注入一定数量的水体，维持油藏能量或减缓油藏压降速度。能量或减缓油藏压降速度。l注气：注气：从油藏顶部注入一定数量的气体，从油藏顶部注入一定数量的气体，补充气顶能量。补充气顶能量。 l人工补充能量人工补充能量自喷采油自喷采油油气藏驱动方式：驱动油气流动而使其得以油气藏驱动方式：驱动油气流动而使其得以采出的能量方式。采出的能量方式。l天然能量驱动天然能量驱动：利用天然能量驱动开采油利用天然能量驱动开采油气的方式。气的方式。l人工能量驱动人工能量驱动：利用人为补

10、充能量驱动开利用人为补充能量驱动开 采油气的方式。采油气的方式。2. 2. 油气藏驱动方式油气藏驱动方式自喷采油自喷采油 水驱：水驱：用油气藏中天然边水、底水驱油开采油气用油气藏中天然边水、底水驱油开采油气 藏的方式。藏的方式。l靠天然水驱开采油气藏的方式是一种消耗内能的开靠天然水驱开采油气藏的方式是一种消耗内能的开采方式，这种方式对整个油气藏的开采是非常不利采方式，这种方式对整个油气藏的开采是非常不利的。仅在油气藏开发初期使用。的。仅在油气藏开发初期使用。l天然水驱的采收率较低，一般为天然水驱的采收率较低，一般为5 520%20%。l天然能量驱动天然能量驱动自喷采油自喷采油l重力驱：重力驱：

11、利用油藏中原油的重力开采油气藏的方式。利用油藏中原油的重力开采油气藏的方式。 重力驱能量弱，采收率较低：重力驱能量弱，采收率较低：10-20%10-20%；l溶解气驱：溶解气驱：用油气藏中溶解的天然气的能量用油气藏中溶解的天然气的能量开采油气藏的方式。开采油气藏的方式。l溶解气驱溶解气驱”也是一种消耗内能开采的开采方式。也是一种消耗内能开采的开采方式。l溶解气驱方式的采收率一般较低：溶解气驱方式的采收率一般较低：5 530%30%。自喷采油自喷采油自喷采油自喷采油自喷采油自喷采油l注水开发（刚性水驱）注水开发（刚性水驱）：利用人工注水开采油气藏：利用人工注水开采油气藏中油气的方式。中油气的方式

12、。l注水是油藏开发中最主要的人工补充能量的开发方式。注水是油藏开发中最主要的人工补充能量的开发方式。l注水开发的采收率较高，一般可达注水开发的采收率较高，一般可达5050，甚至更高。，甚至更高。l人工能量驱动人工能量驱动l注气开发（刚性气驱）注气开发（刚性气驱）：利用人工注气开采油气藏：利用人工注气开采油气藏中油气的方式。中油气的方式。l注气比注水的驱油效率低，采收率最高可达注气比注水的驱油效率低，采收率最高可达4040自喷采油自喷采油自喷自喷采油采油机械机械采油采油有杆泵有杆泵采油方法采油方法常规（抽油机）常规（抽油机）螺杆泵螺杆泵无杆泵无杆泵潜油电泵潜油电泵水力泵水力泵水力活塞泵水力活塞泵

13、水力射流泵水力射流泵气举气举连续气举连续气举间歇气举间歇气举潜油电动离心泵潜油电动离心泵潜油电动螺杆泵潜油电动螺杆泵自喷采油自喷采油 自喷采油：自喷采油：如果油层具有的能量足以如果油层具有的能量足以把油从油层驱至井底，并把油从油层驱至井底，并从井底把油举出井口，这从井底把油举出井口，这种依靠油层自然能量采油种依靠油层自然能量采油的方法称为自喷采油法，的方法称为自喷采油法，这种井称为自喷井。这种井称为自喷井。自喷井的地面设备简单、自喷井的地面设备简单、容易管理、产量较高。容易管理、产量较高。1、自喷采油、自喷采油自喷采油自喷采油自喷原理：自喷原理：驱动力驱动力地层中的各种压力。地层中的各种压力。

14、驱动过程驱动过程先将原油从地层内先将原油从地层内推向井筒，若还有剩余的能量，推向井筒，若还有剩余的能量，再将原油举升到地面。再将原油举升到地面。自喷采油自喷采油华北油田发现井华北油田发现井-任四井任四井 自喷采油前的诱喷作业自喷采油前的诱喷作业 完井时井内液柱压力一般大于油、气层压完井时井内液柱压力一般大于油、气层压力，加上钻井和射孔过程中污染物的堵塞和阻力，加上钻井和射孔过程中污染物的堵塞和阻碍，油、气一般不能流入井筒内，更不能自动碍，油、气一般不能流入井筒内，更不能自动喷到地面。喷到地面。 采油之前一般要降低井简内的液性压力，采油之前一般要降低井简内的液性压力，清除堵塞油层的污物，使油、气

15、能够畅流到地清除堵塞油层的污物，使油、气能够畅流到地面。这种诱导作业过程称作诱喷或诱流。面。这种诱导作业过程称作诱喷或诱流。自喷采油自喷采油2 2、自喷采油的四种流动过程、自喷采油的四种流动过程 任何油井的生产都可分为任何油井的生产都可分为四个四个基本流动过程：基本流动过程： 从油层到井底的流动从油层到井底的流动油层中的渗流油层中的渗流； 从井底到井口的流动从井底到井口的流动井筒中的流动井筒中的流动； 从井口到分离器从井口到分离器在地面管线中的水平或倾斜在地面管线中的水平或倾斜管流。管流。 对自喷井，原油到井口后。对自喷井，原油到井口后。 还有通过油嘴的流动还有通过油嘴的流动嘴流嘴流。自喷采油

16、自喷采油地层渗流地层渗流垂直管流垂直管流嘴流嘴流水平管流水平管流垂直管流垂直管流地层渗流地层渗流嘴流嘴流水平管流水平管流2 2、自喷采油的四种流动过程、自喷采油的四种流动过程自喷采油自喷采油2 2、自喷采油的四种流动过程、自喷采油的四种流动过程（1 1）四种流动过程同处于一个动力系统中）四种流动过程同处于一个动力系统中从油层流到井底的剩余压力称为井底压力从油层流到井底的剩余压力称为井底压力( (或井底流或井底流动压力，简称流压动压力，简称流压) )。 把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力把油气推举到井口后剩余的压力称为井口油管压力（简称油压）。（简称油压）。井底压力及井口油管压力的变化

17、是油井分析管理工作井底压力及井口油管压力的变化是油井分析管理工作中的重要依据。中的重要依据。自喷采油自喷采油2 2、喷采油的四种流动过程、喷采油的四种流动过程（2 2）四种流动过程存在的能量供给与消耗四种流动过程存在的能量供给与消耗 有效的利用能量，减小能量消耗是分析管理油井有效的利用能量，减小能量消耗是分析管理油井的重要基础，能量的大小主要表现为压力的高低，的重要基础，能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失。四种流动过程能量的消耗主要表现为压力的损失。四种流动过程的压力损失情况如下的压力损失情况如下：自喷采油自喷采油2 2、自喷采油的四种流动过程、自喷采油的四种流动过

18、程 地层渗流地层渗流：指原油从油层指原油从油层井底的流动过程；井底的流动过程；流动方式：在远离井底的地方，一般情况下为单相流；流动方式：在远离井底的地方，一般情况下为单相流； 井底附近：井底附近：Pf Pf PbPb单相流（液或气）；单相流（液或气）； PfPfPbPb多相流（气、液）；多相流（气、液）；能量耗损：占能量耗损：占总压降总压降的的10101515。 （从地层到分离器压力之差）（从地层到分离器压力之差）影响压力损耗的因素影响压力损耗的因素：地层特性：地层特性：K K； 流体性质：流体性质：； 井底附近有无污染等。井底附近有无污染等。自喷采油自喷采油2 2、自喷采油的四种流动过程、自

19、喷采油的四种流动过程垂直管流垂直管流流动方式：一般情况下，垂直管流大多为多相流。流动方式：一般情况下，垂直管流大多为多相流。 能量耗损：最大，可达总压降：能量耗损：最大，可达总压降：30308080。纯液流、泡流、段塞流、环状流、雾流纯液流、泡流、段塞流、环状流、雾流自喷采油自喷采油2 2、自喷采油的四种流动过程、自喷采油的四种流动过程l嘴嘴流流流动方式：一般情况下，井口的流动方式：一般情况下，井口的PtPtPbPb，呈多相流。，呈多相流。能量耗损：一般为总压降：能量耗损：一般为总压降：5 53030。油嘴的作用：可控制油井产量，调整压力，保证油井油嘴的作用：可控制油井产量，调整压力，保证油井

20、稳定生产。稳定生产。出油管线流动（水平管流）出油管线流动（水平管流）流动方式：一般为多相水平管流，或多相倾斜管流。流动方式：一般为多相水平管流，或多相倾斜管流。能量耗损：最小，一般为总压降能量耗损：最小，一般为总压降5 51010。自喷采油自喷采油四种流动过程的能量来源与消耗四种流动过程的能量来源与消耗自喷采油自喷采油(A)(A)泡流泡流 井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离井筒压力稍低于饱和压力时，溶解气开始从油中分离出来，气体都以小气泡分散在液相中。出来，气体都以小气泡分散在液相中。滑脱现象：滑脱现象： 混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起混合流体流动过程中，由于流体间

21、的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象 如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。如：油气滑脱、气液滑脱、油水滑脱等。特点：特点：气体是分散相，液体是连续相；气体是分散相，液体是连续相； 气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大；气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大； 滑脱现象比较严重。滑脱现象比较严重。自喷采油自喷采油(B)(B)段塞流段塞流 当混合物继续向上流动，压力逐渐降当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气低，气体不断膨胀，小气泡将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒泡，直到能够占据整个

22、油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。内将形成一段液一段气的结构。特点：特点：气体呈分散相，液体呈连续相；气体呈分散相，液体呈连续相； 一段气一段液交替出现；一段气一段液交替出现； 气体膨胀能得到较好的利用；气体膨胀能得到较好的利用； 自喷采油自喷采油(C)(C)环流环流 油管中心是连续的气流而管壁油管中心是连续的气流而管壁 为油环为油环的流动结构。的流动结构。特点：特点：气液两相都是连续相；气液两相都是连续相； 气体举油作用主要是靠摩气体举油作用主要是靠摩 擦携带；擦携带； 自喷采油自喷采油(D)(D)雾流雾流 气体的体积流量增加到足够大时，油管中气体的体积流量增加到足够大时，油管中内

23、流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流内流动的气流芯子将变得很粗，沿管壁流动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴动的油环变得很薄，绝大部分油以小油滴分散在气流中。分散在气流中。特点：特点：气体是连续相，液体是分散相；气体是连续相，液体是分散相； 气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气体以很高的速度携带液滴喷出井口； 气、液之间的相对运动速度很小；气、液之间的相对运动速度很小； 气相是整个流动的控制因素。气相是整个流动的控制因素。自喷采油自喷采油总结：总结： 油井生产中可能出现的流型油井生产中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。流、段塞流、环流和雾流

24、。 实际上，在同一口井内，一实际上，在同一口井内，一般不会出现完整的流型变化般不会出现完整的流型变化 油气沿井筒喷出时的流型变化示意图油气沿井筒喷出时的流型变化示意图纯油流；纯油流；泡流；泡流；段塞流；段塞流；环流；环流；雾流雾流自喷采油自喷采油4 4 自喷井采油装置自喷井采油装置主要包括井口装置和管柱部分主要包括井口装置和管柱部分套管闸门套管闸门: :观察观察PcPc，洗井，洗井, ,作业作业油管油管( (生产生产) )闸门：闸门：主闸门主闸门: :清蜡闸门清蜡闸门: :油嘴油嘴: :计量站计量站: :自喷采油自喷采油4 4 自喷井采油装置自喷井采油装置(2)(2)井口装置井口装置套管头套管

25、头油管头油管头采油树采油树自喷采油自喷采油4 4 自喷井采油装置自喷井采油装置(2)(2)井口装置井口装置套管头套管头 作用：作用： 连接井下各层套管柱，使连接井下各层套管柱，使各层套管间的环形空间相互密各层套管间的环形空间相互密封。封。 安装井口装置。安装井口装置。自喷采油自喷采油4 4 自喷井采油装置自喷井采油装置(2)(2)井口装置井口装置油管头油管头 安装在套管头之上。安装在套管头之上。 作用：作用： 悬挂油管柱；悬挂油管柱； 密封油管与生产套管之间密封油管与生产套管之间的环形空间；的环形空间； 并可通过油、套管空间进并可通过油、套管空间进行各种工艺作业。行各种工艺作业。自喷采油自喷采

26、油4 4 自喷井采油装置自喷井采油装置(2)(2)井口装置井口装置采油树采油树 安装在套管头之上。安装在套管头之上。 作用：作用： 引导油井喷出的油气通向地引导油井喷出的油气通向地面的输油管线，控制和调节面的输油管线，控制和调节油井的流量和井口压力，必油井的流量和井口压力，必要时可关闭油井。要时可关闭油井。自喷采油自喷采油(1)(1)自喷井管理的基本内容包括：自喷井管理的基本内容包括：管好采油压差；管好采油压差；取全取准生产资料；取全取准生产资料；维持油井的正常生产。维持油井的正常生产。自喷采油自喷采油（2 2）油井合理工作制度的确定）油井合理工作制度的确定油嘴大小改变油嘴大小改变生产压差改变

27、生产压差改变系统试井系统试井油井的合理工作制度应综合考虑：油井的合理工作制度应综合考虑： (1)(1)在较高的采油速度下生产在较高的采油速度下生产 (2)(2)保持注采、压力平衡，保持注采、压力平衡， 使油井有旺盛的自喷能使油井有旺盛的自喷能力。力。 (3)(3)保持采油指数稳定。保持采油指数稳定。 (4)(4)保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含保持水线均匀推进，无水采油期长，见水后含水上升速度慢。水上升速度慢。 (5)(5)合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏合理生产压差应能充分利用地层能量又不破坏油层结构，原油含砂量不超过一定的百分数值。油层结构，原油含砂量不超过一定的百分数值。自喷采油自喷采油（3 3）生产资料）生产资料 1 1）产量资料产量资料包括油、气、水、砂的产出量包括油、气、水、砂的产出量 2 2）压力压力每天记录油压、套压，定期测试地层压力、每天记录油压、套压，定期测试地层压力、井底流动压力。井底流动压力。 3 3）流体性质流体性质主要指油、气、水的性质主要指