海洋石油开采工程（第五章海上油气井生产原理与技术）4.8

1、油气举升技术是任何油田贯穿其开发全过程的根本生产技术。各种采油方式有各自的工作原理、举升能力和对油井开采条件的适应性。采油方式的选择与油藏地质特点、油田开发动态、油井生产能力以及工作环境等密切相关，它直接影响原油产量和油田开发效果。第五章 海上油气井生产原理与技术第五章 海上油气井生产原理与技术自喷采油是指油层能量充足，完全依靠油层天然能量将原油举升到地面的方式。它的特点是设备简单、管理方便、经济实用，但其产量受到地层能量的限制。由于海上油田初期投资大，且生产操作费用较高，要求油井在较长时间内保持较高的相对稳定的产量进行生产。当油层能量较低或自喷产量不能满足油田开发方案时，可采用人工给井筒流体

2、增加能量的方法将原油从井底举升到地面，即采用人工举升方式。 常用采油方式自喷和人工举升方式。 人工举升方式有杆抽油泵、螺杆泵、电潜泵、水力活塞泵、射流泵、气举、柱塞泵、腔式气举、电潜螺杆泵、海底增压泵。 1、海上采油方式选择原那么 1满足油田开发方案的要求，在技术上又可行 2适应海上油田开采特点 3综合经济效益好 海上油气开采方式特点、选择原那么 第五章 海上油气井生产原理与技术2、海上油田适用的人工举升方式 1电动潜油泵第五章 海上油气井生产原理与技术2水力活塞泵3气举4喷射泵5电潜螺杆泵第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上

3、油田采油方式的选择第一节自喷采油一、油井井身结构自喷采油是完全依靠油层能量将原油从井底举升到地面的采油方式。不需要补充能量，设备简单,操作方便,投资少,经济效益高。海上油井套管程序主要为隔水导管、表层套管、技术套管和油层套管。隔水导管可将钻井或采油时的管柱与强腐蚀性的海水分隔开来。第一节自喷采油油井井身结构示意图1、表层套管主要用于加固地表上部比较疏松易塌的不稳定岩层，并可防止浅层天然气的不利影响。2、技术套管用于封隔某些高压、易塌或易漏失等复杂地层，保护井壁，维持正常钻进工作。井较深时，技术套管可以选用两层。3、油层套管是钻开油层后必须下入的一层套管，用以加固井壁、封隔井深范围内的油气水层，

4、保证油井正常生产。第一节自喷采油gH井内静液柱压力Pfr摩擦阻力Pt油压二、油井自喷的条件第一节自喷采油三、自喷井的协调生产及系统分析1地层渗流遵守渗流规律,IPR曲线；2垂直管流两相流动规律,油管曲线；1、四个流动过程第一节自喷采油3咀流多相咀流规律,咀流曲线；4地面管流被油嘴分隔开。自喷井的四个流动过程示意图地层压力；井底流压；油压；回压；计量装置第一节自喷采油典型的油井流入动态曲线第一节自喷采油油气混合物流动结构状态示意图油层；套管；油管；油压表；油嘴；纯油液流；泡流；段塞流；环流；雾流第一节自喷采油1井底地层渗流出来的产量q与所剩Pwf正好等于垂直管推送该产量所需的井底压力。即：地层产

5、量 = 油管的举升量 井底流压 = 油管举升所需的管鞋压力2井口流体的剩余压力Pt正好等于油咀推送该产量所要求的咀前压力。2、各流动过程的衔接第一节自喷采油3、全井的协调1协调条件井底井口都能衔接。2协调点两曲线的交点。qPPtPwfBdqcC当q=qc时，Pwf-Pt有较低值。说明该产量下油管中压力损失较低。第一节自喷采油复习上节：自喷井生产系统分析1.自喷采油(Flowing Production):2.流动系统四个流动：稳定自喷：四个流动过程相互衔接与协调，满足质量与能量守恒油层渗流(IPR，流入动态)井筒流动(多相流，压力温度)嘴流(自喷井，嘴损与流量)地面管线流动利用油层自身能量将原

6、油举升到地面的采油方式。3. 自喷井节点分析(Nodal Analysis)节点：油层、井底、井口、油嘴前、别离器(Separator)常选取井口(Wellhead)为求解节点油层工作曲线油管工作曲线油嘴工作曲线曲线如何得来?4、油层、油管、油嘴工作曲线的绘制第一节自喷采油油井流入动态： 油井产量(qo) 与井底流动压力(pwf) 的关系，反映了油藏向该井供油的能力。油井流入动态曲线： 表示产量与流压关系的曲线，简称IPR曲线。 Inflow Performance Relationship Curve1油层工作曲线 IPR 根本概念4、油层、油管、油嘴工作曲线的绘制第一节自喷采油1油层工作曲

7、线 IPR 单相液体流入动态供给边缘压力不变、圆形地层中心一口井的产量公式为：1圆形封闭油藏、拟稳态条件下产量公式为：2第一节自喷采油 单相液体流入动态单相流动时，油层物性及流体性质根本不随压力变化。采油指数可定义为: 单位生产压差下的油井产油量，是反映油层性质、厚度、流体参数及完井条件等与产量之间的关系的综合指标。直线型第一节自喷采油 IPR曲线绘制试井资料：测得35个稳定工作制度下的产量及其流压，便可绘制该井的实测IPR曲线，斜率的负倒数-采油指数 对单相液体流动的直线型IPR曲线，采油指数可定义为产油量与生产压差之比，也可定义为每增加单位生产压差时，油井产量的增加值，或IPR曲线斜率的负

8、倒数。注意：第一节自喷采油 IPR曲线绘制溶解气驱油藏油井IPR曲线 平面径向流，直井油气两相渗流时油井产量公式为：o、Bo、Kro都是压力的函数。用上述方法绘制IPR曲线十分繁琐。通常结合生产资料来绘制 IPR曲线。 根本概念2油管工作曲线 TPR 第一节自喷采油第一节自喷采油2油管工作曲线 TPR 管鞋井口一般认为产量越大，流速越高，摩擦损失越大，总压差越大，油管工作曲线应该是一条单调曲线实际上，由于气体存在等复杂因素的影响，油管压力损失与产量往往不一定出现单调关系，取决于滑脱与摩擦损失的相对大小曲线特征第一节自喷采油2油管工作曲线 TPR 计算方法：设定一组产量Q(i)，根据IPR曲线计

9、算相应的流压Pwf(i)向上进行多相管流分段、迭代计算，直到计算到井口，得到井口有压Pt(i)绘制井口油压Pt(i)与产量Q(i)的关系曲线油管工作曲线井底到井口的压力损失 曲线绘制嘴流特征：实践说明：Q随Pt/Ph增加而增加，到某一临界值后保持为常数第一节自喷采油3油嘴工作曲线 CPR 油嘴(Choke)第一节自喷采油3油嘴工作曲线 CPR 计算方法：Rs、fw给定一个d，设定一组qi，计算得到一组Pti，可绘制曲线设定一组d，可得到一组油嘴工作曲线通过油嘴的流量与井口油压的关系曲线表征油嘴的工作特性第一节自喷采油3油嘴工作曲线 CPR dPwfPIPRBCPtPTAqPt1q1qPwf15

10、、协调点的分析第一节自喷采油CqPwfPqdIPRBPtPTAq1Pwf1Pt1第一节自喷采油油嘴直径不同，嘴流曲线不同，得不同的协调生产点。控制油井产量就是选用适宜的油嘴，到达适宜的协调点。q4681016Pq5q4q3q2q16、协调在自喷井管理中的应用1利用油嘴控制油井生产第一节自喷采油当Pt较低时，大直径油管的产量比小直径的高;当Pt较高时，大直径油管的产量比小直径的低。因此，大直径油管不一定好。高产井用大油管，低产井用小油管。 3 1/22 1/2PqPtPt2优选油管直径第一节自喷采油当地层压力下降，IPR曲线下移，油管曲线随之下移，使协调点左偏，产量下降。qd1d2Pq1q2欲保

11、持油井产量，需更换油嘴，使新的协调点的产量与原来相同。3预测地层压力的变化对产量的影响第一节自喷采油假设要求油压Pt，过Pt作水平线EC与B相交。EC不能与B3相交，说明地层压力下降到A3前,油井已不能正常自喷了。应采取相应措施维持生产。qPA3A2A1B1B2B3EC(Pt)4预测停喷压力第一节自喷采油PtPBPcLH7、井筒分析1井筒内的压力关系第一节自喷采油忽略PG ， 那么： Pwf =Pc+LLg Pwf Pb时，气体在某一高度处别离出来。套压和油压的关系： mgH+Pfr+Pt=Pc+LLg 当 Pwf Pt自喷井正常生产时，各压力之间的关系为： Pwf Pc Pt第一节自喷采油井

12、筒中流动阻力和液柱重力增大,导致Pt 如：油管中结蜡、含水增多。油嘴被刺大时， Pt; 油嘴被堵时， Pt油嘴受阻2生产分析Pt、q PwfPc 第一节自喷采油1改变地层参数如：注水、压裂、酸化等2改变油管工作参数管径3换油嘴简单易行，故常用。8、协调点的调节方法第一节自喷采油第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第二节气举采油气举是利用地面注入高压气体将井内原油举升至地面的一种人工举升方式。由于气举采油需要一套气体增压设备和高压管线，一次性投资较大，而且系统效率较低，特别是受到气源的限制，一般陆上油田应用较少

13、。目前我国陆上油田气举方法多用于新井诱导油流和压裂酸化井的排液。当地层能量降低到不能使油井自喷，就需要进行机械采油。其中，人为把高压气体天然气或空气注入井底，延续自喷，使原油喷出地面的采油方法称气举采油法。第二节气举采油气举q2d1Pq1q地层能量下降，所提供的压力小于举升时要消耗的压力，油井停喷。一、气举采油概述1、自喷后期的问题第二节气举采油减少自喷过程的压降，在地层所能供给的压能范围内，使油井恢复自喷。分析压降公式，欲降低P,需降低m。把气体从地面注入井筒内，可以增加R，从而到达降低m的目的。2、解决方法第二节气举采油第二节气举采油高压天然气。低压天然气，经压缩机加压注入。具有足够的压力

14、，必须不含氧气。3、气源1要求2来源第二节气举采油4、气举采油特点第二节气举采油1) 气举采油的优越性：为什么要采用气举采油的方式？举升度高，举升高度可达3600m以上；产液量适应范围广，可适应不同产液量的油井；适用于海上采油、深井、斜井、定向井；适应于液体中有腐蚀介质和出砂井；特别适应于高气油比井；操作管理简单，改变工作制度灵活。4、气举采油特点第二节气举采油2) 气举采油的局限性：必须有充足的气源；一次性投资高，但维护费用少；适用于一个油田或一个区块集中生产，不适宜分散开采；平安性较其他采油方式差。NOT GOOD！配气站流程第二节气举采油气举井井口装置压缩站；地面配气站；单井生产系统；地

15、面生产系统。重点：单井生产系统。地面生产系统与其他举升方式根本相同。 二、气举装置与气举卸载1、气举系统构成第二节气举采油气举设备示意图第二节气举采油向环空注入压缩气时，环空液面被挤压向下，油管中的液面那么上升。当环空液面下降到管鞋时，压风机到达最大压力，称为启动压力Pe。压缩气进入油管后，使油管内原油充气，液面不断上升，直至喷出地面。2、气举的启动压力和工作压力1气举前状态油井停喷时，油管和环空液面处于同一位置。2气举过程第二节气举采油假设： Pe Pc ，那么气举无法实现 Pc压缩机的额定输出压力PePtPo3启动时压风机压力变化曲线第二节气举采油启动压力的大小与气举方式、油管下入深度、井

16、径、油管直径以及静液面的位置有关。4启动压力的计算液体溢出井口： 启动压力 Pe=LLg (2-1a) Pe最大启动压力；L油管长度液体不溢出井口： 启动压力 Pe=(h+h)Lg (2-1b) 第二节气举采油hhh(D2-d2)/4=(/4)d2h得：h=(D2/d2 -1)h 代入(2-1b)式得：Pe=hLgD2/d2 (2-1c)D套管内径 d油管直径 h油管在静液面下的漂浮度。第二节气举采油当地层K大，被挤压的液面下降很缓慢时，环空中的液体局部被地层吸收。极端情况，全部吸收。环空液面到达管鞋时，油管液柱几乎没有升高，此时，启动压力由漂浮度决定。 Pe=hLg Pe最小启动压力 因此：

17、 Pe Pe Pe (2-1d)第二节气举采油假设Pe大于压缩机的额定输出压力，该压缩机就无法把环空中的液体压入油管内，气体不能进入油管，就不能实现气举。要想实现气举，需大功率的压缩机来保证气举的启动。但正常生产时不需要这么大的功率，造成浪费，增加了设备的本钱。为实现气举，同时降低本钱，必须减小Pe，有效的方法是安装气举凡尔。第二节气举采油U 型管等压面原理；压缩机以Po气举，不能把环空液面完全压入油管内，只能把液面向下压一定深度(液面位于油管内压力等于Po点)。3、气举的卸载过程第二节气举采油在这一位置上方的油管上打孔,气体可将油管内孔之上的这段液体举出。液体举出，油管内压力下降,环空液面下

18、降到一定深度后到达稳定,打第二个孔。当第二个孔进气时，第一个应封住。逐级将液面压向一定位置。能满足翻开和封闭油管孔眼的装置 叫气举凡尔，这样只需要工作压力就能启动气举。正常气举时开启的凡尔叫工作凡尔，上面其余的凡尔称启动凡尔第二节气举采油流程示意图第二节气举采油注气通道；油管柱上注气孔的开关；降低注气的启动压力。以注气工作压力按预期的产量进行开采；灵活改变注气深度，适应供液能力的变化；间歇气举的工作阀可以防止过高的注气压力影响下一个注气周期,控制每次注气量；改变举升深度，增大油井生产压差，以清洁油层解除污染；气举阀中的单流阀可以阻止井液从油管倒流向油套环空。 4、气举阀的作用第二节气举采油第二

19、节气举采油节流阀气压阀或称套压操作阀液压阀或称油压操作阀复合控制阀5、气举凡尔的类型1按压力控制方式分类第二节气举采油套压阀油压阀所谓套压控制或油压控制是指气举凡尔对Pt或Pc 哪个更敏感。与凡尔接触面积大的压力就是凡尔的支配压力。用于连续气举的凡尔,要在翻开状态时对Pt敏感一些，油压下降，凡尔关闭一些，减小进气量；油压上升，凡尔翻开一些，增大进气量，以保持Pt趋于稳定。用于间歇气举的凡尔，在翻开时，应最大限度扩张孔眼，并在关闭前一直保持全开状态。以保证注气期间把液体段塞举出地面。第二节气举采油2按气举阀在井下所起的作用分类卸载阀工作阀底阀。3按气举阀自身的加载方式分类充气波纹管阀弹簧气举阀第

20、二节气举采油固定式气举阀投捞式气举阀。 4按气举阀安装作业方式分类第二节气举采油安装方式主要有两种：固定式阀只能同油管一齐进出投捞式 偏心工作筒用于安装、固定气举阀,并为投捞气举阀起导向作用。6、气举阀的安装与调试第二节气举采油1开式气举装置：无封隔器7、气举装置类型地面注气压力波动会引起油套环空液面升降，每次关井后，必须重新卸载。2半闭式气举装置：单封隔器完井注入气不能从油管底部进入油管。且油井一旦卸载，流体就无法回到油套环空。适用于连续气举和间歇气举。第二节气举采油单封隔器及单流阀完井与半闭式装置类似，并在油管柱底端装有固定单流阀。防止了开式装置的弊端，使高压气体和井筒液体不能进入地层。3

21、闭式气举装置第二节气举采油第二节气举采油由设备的注气量、注气压力及IPR确定。内容气举方式、装置类型、气举点深度、 气液比、产量、凡尔位置、类型、 尺寸及装配要求。连续气举间歇气举气举方式装置类型半闭式开式闭式三、气举装置与气举卸载第二节气举采油三、气举装置与气举卸载第二节气举采油 连续气举的举升原理与自喷井相似，它通过油套环空将高压气注入到井筒，并通过油管上的气举阀进入油管，用以降低液柱作用在井底的压力，当油管流动压力低于井底流压时，液体就被举升到井口。连续气举适用于供液能力强、地层渗透率较好的油井。连续气举:间歇气举本钱低、灵活性好， 常用于低压地层、中低产量井。它是连续气举的一种变型。在

22、开采的中后期，将连续气举改为间歇气举，可以节省气源或增加排液深度 。间歇气举有时可作为强化排液的手段；间歇气举可建立更低的井底流压。 四、间歇气举1、常规间歇气举第二节气举采油四、间歇气举第二节气举采油1流体的举升可分为四个阶段气体举升液段在油管中上升，并在油管壁形成液膜。同时液体继续从地层流入油管。液段产出阶段，油管中液体段塞长度比上一阶段变短得更快气体窜入、液体回落、液柱顶部离开井口。应在井底聚积最大可能的液体量。第二节气举采油夹带液的产出：气泡突破液体到达地面。液柱压力减小,系统阻力随之减小，导致气体流速迅速增加。伴随气流带出大量液滴。液柱的重新形成阶段：未产出的液滴及液膜回落到油管底部

23、与油层流入的液体集合。再把气体注入环空,开始新的循环周期。只要井底流动压差存在,地层就有液体产出。第二节气举采油第二节气举采油每周期实际注气量是最容易控制的重要参数。实际注入气量总是等于所需注入气量。太小会造成举升液量下降或液体回落量增加，太大将降低效率。油管载荷给定的生产系统存在最优的油管载荷，可以用多种模型进行预测。井口压力影响初始液段大小和总循环时间，从而影响间歇气举过程。建议设计和生产中使用较小值。2常规间歇气举的敏感性参数第二节气举采油间歇气举阀要求优化设计阀孔径，并能快速翻开。注气压力注气压力相对较低时，系统效率随注气压力的增大而增大。反之，系统效率降低。存在一个最优注气压力。油管

24、尺寸选定最正确油管尺寸应基于增产收益和花费增长的关系。液体回落与气体窜流液体回落量大约为1623%。快速翻开阀有助于减少第一阶段的窜流，气体窜流随举气深度增加而增大。第二节气举采油为常规间歇气举生产的一种变型。油管中的活动柱塞形成气液间的固体界面，不仅可降低间歇气举的液体回落，增加每周期的产液，还能阻止或减缓气体窜流,降低气体注入量，提高气体举升效率。还能防止油管结蜡和结垢。 2、柱塞气举第二节气举采油第二节气举采油第二节气举采油吐哈油田柱塞气举试验流程图第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第三节电潜泵采油电

25、动潜油离心泵电动潜油螺杆泵潜油电泵一、电潜泵采油分类(1) 能量传递过程潜油电机保护器分离器多级离心泵潜油电缆和油管井下部分变压器控制屏接线盒地面部分泄油阀单流阀中间部分(2) 地层流体举升过程电动潜油离心泵采油第三节电潜泵采油1变压器组；2电流表；3配电盘；4接线盒；5地面电缆；6井口装置；7溢流阀；8单流阀；9油管；10泵头；11多级离心泵；12吸人口；13保护器；14电动机；15扶正器；16套管；17电缆护罩；18，20电缆；19电缆接头 电动潜油离心泵装置示意图第三节电潜泵采油二、潜油泵的工作原理1、定义泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。2、泵的种类泵可以分为叶片式泵、容积

26、式泵和其它类型泵三大类。第三节电潜泵采油3、泵的主要性能参数流量泵的流量是指泵在单位时间内所抽送的液体的体积，用Q表示，其单位为m3/d。扬程(H)泵的扬程是指单位重量的液体流过泵后其能量的增值，用H表示，其单位为m。第三节电潜泵采油转速泵的转速是指单位时间内泵叶轮的回转数，用n表示其单位为r/min。功率泵的功率是指泵的输入功率，即电机传递给泵的功率,以Ne表示，其单位为kW。Ne=QH/8812.8 式中为介质比重。效率泵的效率是输出功率与输入功率之比，以表示。第三节电潜泵采油4、系统工作过程第三节电潜泵采油充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体

27、受叶片的作用，使压力和速度同时增加，并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增加，获得一定的扬程。5、离心泵的增压原理第三节电潜泵采油排量大；操作简单，管理方便；在防蜡方面有一定的作用。能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；6、电潜泵举升方式的主要优点第三节电潜泵采油比较昂贵，初期投资高；作业费用高和停产时间过长；电机、电缆易出现故障；日常维护要求高。下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；6、电潜泵举升方式的主要缺点第三节电潜泵采油第三节电潜泵采油7、电动潜油离心泵主要部件电动机用于驱动离心泵转动。一般为两极三相鼠笼式感应电动机，其工作

28、原理与普通三相异步电机一样，把电能转变成机械能。潜油电动机第三节电潜泵采油7、电动潜油离心泵主要部件离心泵离心泵是由多级组成的，其中每一级包括一个固定的导轮和一个可转动的叶轮。叶轮的型号决定了泵的排量；叶轮的级数决定了泵的扬程和电机所需的功率。 第三节电潜泵采油7、电动潜油离心泵主要部件保护器是电泵机组正常运转不可缺少的重要部件之一。 作用：密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电机在电泵机组启、停过程中，为电机油的热胀冷缩提供一个补偿油的储藏空间。 通过连接电机驱动轴与泵轴，起传递扭矩的作用保护器内的止推轴承可承受泵的轴向力。保护器第三节电潜泵采油自由气进入离心泵后，将使泵的排量、扬程和效率下

29、降，工作不稳定，而且容易发生气蚀损害叶片。因此，常用气体别离器作为泵的吸入口，以便将气体别离出来。按别离方式不同，别离器分可为沉降式重力式和旋转式离心式两种类型。油气别离器第三节电潜泵采油电缆潜油电缆作为电泵机组输送电能的通道局部，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的环境中，因此，要求潜油电缆具有较高的芯线电性、绝缘层的介电性，较好的整体抗腐、耐磨以及耐高温等稳定的物理化学性能。第三节电潜泵采油控制屏是对潜油电泵机组的启动、停机以及在运行中实行一系列控制的专用设备，可分为手动和自动两种类型。控制屏第三节电潜泵采油第三节电潜泵采油8、电动泵海上采油可能出现的问题100LH1-1油田14Km水下

30、井口通常电缆长度对负载的影响不大，但当电缆过长时，需要考虑电缆对负载的影响，如负载的放大效应等。第三节电潜泵采油8、电动泵海上采油可能出现的问题海上平台空间因素：尽可能设计紧凑，选低压小功率设备；环境温度：通常温度升高，设备需降容使用，工业应用的地面设备环境温度标称为40摄氏度，50度那么按80%标称使用，超过50度，那么报警；维修保养：应考虑维护空间、保养方便，器件通用等，尽可能选用通用型变频设备，以降低后期的维护本钱与难度；其它：通风情况，海拔高度、室内室外、盐雾湿度、风砂等。第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方

31、式的选择一、水力活塞泵采油水力活塞泵采油系统由水力活塞泵油井装置、地面流程两大局部组成。水力活塞泵油井装置包括水力活塞泵井下机组、井下器具管柱结构和井口；地面流程包括地面高压泵机组、高压控制管汇、动力液处理装置和计量装置与地面管线。第四节其他采油方式液马达高压泵机组高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线抽油泵滑阀控制机构井下机组地面流程开式水力活塞泵采油系统第四节其他采油方式动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动；原油被增压举升。1、工作原理闭式水力活塞泵采油系统第四节其他

32、采油方式适应条件主要缺点：油层深度与排量范围大；含蜡；稠油；斜井。机组结构复杂，加工精度要求高；地面流程大，投资高(规模效益)；开式水力活塞泵采油系统第四节其他采油方式单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。(1) 按系统井数分类2、水力活塞泵采油系统类型分类：第四节其他采油方式原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统(3) 按动力液性质分类第四节其他采油方式(2) 按动力液循环分类乏动力液不与产出液混合。乏动力液与产出液混合。闭式循环方式：开式循环方式：(4) 按井下泵的安装方式分类固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式

33、安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而漂浮泵机组那么用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，漂浮泵机组那么从油管中投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。第四节其他采油方式开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；开式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统。平行旁通管为乏动力液的流道。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的气体。4、最常用的三种水力活塞泵抽油装置第四节其他采油方式高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线系统组

34、成油井装置地面流程射流泵二、水力射流泵采油第四节其他采油方式射流泵采油井下系统示意图动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下喷嘴；通过喷嘴将压能转换动能；嘴后形成低压区；动力液与油层产出液在喉管中混合；经扩散管动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面。1、工作原理第四节其他采油方式水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值R。 R大，排量小，扬程大，适合深井抽油； R小，排量大，扬程小，适合浅井抽油。 井下射流泵工作示意图动力液混合液产出液2、水力射流泵第四节其他采油方式没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体；结构紧凑，适用于倾斜、水平井；自由投捞作业，维护费用

35、低；产量范围大，控制灵活方便；能用于稠油开采，容易对动力液加热；能处理高含气流体；适用于高温深井；对非自喷井，可用于产能测试和钻杆测试。2、优点 第四节其他采油方式必须有较高的吸入压力，使射流泵的应用受到限制。射流泵泵效较低，所需要的输入功率比水力活塞泵高。3、缺点 下泵时，可将泵从井口投入，利用动力液的正循环，即从油管中注入动力液，将泵压人油管下端的泵座内。起泵时，利用动力液的反循环，即从油套环形空间注入动力液，胀开提升皮碗，使泵离开泵座，上返至井口打捞装置内，将泵捞出。 4、射流泵的起下操作第四节其他采油方式三、螺杆泵20世纪20年代法国的moineau(穆瓦诺) 创造了单螺杆泵水力机械原

36、理以来，螺杆泵在众多工业领域得到了广泛的应用。第四节其他采油方式应用范围 扬程可到达1800m排量可到达240m3/d (下泵深度800m)油品性质：稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等井温可到达120直井斜度不大于30度的斜井螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替代的优越性，我国在螺杆泵应用上到达以下一些技术指标。第四节其他采油方式 为满足稠油井、斜井及水平井举升的需要，应开发应用电动潜油螺杆泵。其系统由地面控制系统、井下电缆、螺杆泵、保护器、减速器和电机等组成。1、电动潜油螺杆泵 第四节其他采油方式 螺杆泵采油技术的开展趋势主要包括以下几种泵：金属定子螺杆泵等壁厚定子螺杆泵合成

37、材料螺杆泵空心转子螺杆泵多吸入口螺杆泵。2、探索新型螺杆泵 第四节其他采油方式一次性投资少与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。泵效高，节能，维护费用低由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高可达50%以上。设备结构简单、体积小，维护方便。3、螺杆泵采油的技术特点第四节其他采油方式适合稠油开采一般说来，螺杆泵适合于粘度为以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。 第四节其他采油方式占地面积小螺杆泵的地面装置简单，安装方便。 适应高含砂井理论上，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产 。适应高含气

38、井螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。适合于海上油田丛式井组和水平井螺杆泵可下在斜直井段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。 第四节其他采油方式结构简单，只有2个局部定子和转子高泵效泵效可以到达90%以上，在目前渤海应用的机采方式中，最高。可以举升含有固体颗粒的液体。可以举升高粘原油 4、螺杆泵的优点第四节其他采油方式泵排量较低Centrilift 目前最大排量400m3/d，扬程9MPa。定子橡胶受温度限制要考虑定子橡胶的膨胀性预测膨胀度很困难，对不同的流体，膨胀不同。高启动扭矩启动时扭矩比正常运转扭矩 200%。5、螺杆泵的缺点第四节其他采油

39、方式 螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转子的旋转运动实现对介质的传输。第四节其他采油方式6、螺杆泵的分类井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和橡胶衬套组成，定子内外表呈双螺旋曲面，与转子外外表相配合。转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种。1-下接头2-限位销3-定子4-转子5-上接头1井下单螺杆泵井下单螺杆泵组成第四节其他采油方式RotorStator螺杆泵的结构第四节其他采油方式沿着螺杆泵的全长，在转子外外表与定子橡胶衬套内外表间形成多个密封腔室；随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内

40、外表间会不断形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均匀 。螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。螺杆泵工作原理第四节其他采油方式第四节其他采油方式螺杆泵根底1：2结构 2：3结构 3：4结构 4：5结构螺杆泵定、转子的线数目前所应用的螺杆泵线数均采用N/N+1形式，即定子的线数总是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺杆泵的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。第四节其他采油方式 TDee 转子偏心距，mm；D 转子截圆直径，mm；T 定子导程，mm。螺杆泵

41、三个重要的结构参数：在螺杆泵参数设计过程中，这三个根本结构参数的合理选择及相互之间的合理配比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆泵的工作特性和使用寿命。 螺杆泵的重要结构参数第四节其他采油方式第四节其他采油方式Eccentricity偏心率Stator Pitch定子间距Rotor转子Stator定子1 Stage = 1.5 Stator Pitches1 级 = 1.5 定子间距螺杆泵的描述第四节其他采油方式1电控箱； 2-电机；3-皮带； 4-方卡子；5-光杆； 6-减速箱； 7-专用井口； 8-抽油杆；9-抽油杆扶正器；10-油管扶正器；11-油管； 12-螺杆泵；13-套管； 14-定位

42、销；15-锚定装置；16-筛管5123678910111213141516地面驱动单螺杆泵采油系统可分为地面和井下两大局部。地面局部包括驱动头和控制柜。井下局部包括井下泵、抽油杆、油管、配套工具如锚定工具、扶正器等。2地面驱动单螺杆泵采油系统第四节其他采油方式当螺杆泵采油系统工作时，电动机的动力通过皮带轮一级减速系统、齿轮二级减速系统传递到驱动装置输出轴上，输出轴通过方卡子带动抽油杆柱、井下泵旋转，传递动力扭矩，抽吸井液。地面驱动装置第四节其他采油方式第四节其他采油方式地面驱动装置螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会快速释放，使杆柱快速反转。停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内

43、井液压差作用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转。油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。螺杆泵系统反转原因及危害停机反转的原因分析螺杆泵地面驱动装置及调控技术第四节其他采油方式螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱动装置零部件损坏；螺杆泵的反转不仅会危及设备的平安，还会危及现场维护操作人员的平安，成为生产事故的隐患。停机反转的危害第四节其他采油方式锥螺纹抽油杆目前主要以实心杆为主，它的根本结构与普通实心抽油杆大体相同：杆体也是实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。杆头由外螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过度区组成。其不同点

44、为：锥螺纹抽油杆螺纹为钻杆锥螺纹。它是根据螺杆泵与钻杆运动的相似性，充分利用了钻杆螺纹的锥度和螺距大，螺纹牙齿刚度大的特点，使得抽油杆螺纹能够承受较大的预紧力而不滑扣，并且卸荷槽的直径较大，这种螺纹不仅具有良好的密封性，还能传递较大的轴向载荷和扭矩。锥螺纹抽油杆 第四节其他采油方式 锥螺纹抽油杆结构第四节其他采油方式根据螺杆泵井抽油杆需要承受垂向拉力，又要承受旋转扭矩的特点，研究出了插接式螺杆泵抽油杆，该抽油杆的结构如图。插接式螺杆泵抽油杆结构图插接式抽油杆第四节其他采油方式 插接式螺杆泵抽油杆结构示意图 插接式螺杆泵抽油杆的接头 1-杆体上接头；2-O形密封圈；3-接箍；4-杆体下接头第四节

45、其他采油方式6 Pole motor, no gear reduction. 972 RPM 50 Hz4 Pole motor, single planetary gear reduction. 365 RPM 50 Hz2 Pole motor, double planetary gear reduction. 324 RPM 50 Hz4、不同级数电机驱动的电潜螺杆泵第四节其他采油方式高气油比油井 GOR 40。油井供液缺乏。生产阀门、地面平安阀和井下平安阀关闭导致憋泵后损坏。油井大量出砂。油田停电后，定转子抱死，无法启动。5、电潜螺杆泵的故障类型第四节其他采油方式螺杆泵上必须加装适应相

46、应套管尺寸的刚性扶正器。对于电潜泵式结构，必须在电机底部加装相应扶正器。管柱上加连通阀和泄油阀。最好加装井下侧压系统。不要加装井下平安阀和过电缆封隔器。投产时油嘴全开，锁死地面平安阀的阀帽。投产时油管灌满水，以加速判断是否正转。启动憋压3MPa，立即开阀生产。6、电潜螺杆泵的管柱设计及管理第四节其他采油方式第五章 海上油气井生产原理与技术第一节自喷采油第二节气举采油第三节电潜泵采油第四节其他采油方式第五节海上油田采油方式的选择第五节海上油田采油方式的选择海上油气田开采受其环境条件的限制，一般要求平台上设备体积小、重量轻、免修期长、适用范围宽。体积小。要求地面设施体积小，结构简单，减少平台尺寸和

47、面积提供良好的根底。重量轻。减轻平台和导管架的负荷，简化井口平台结构。免修期长。可降低海上操作费，减少检修时间，充分发挥海上生产效率。适用范围宽。油气田开发期间，当地层压力和流体及其他物性发生变化时，不需改变采油方式和地面设施。总的来讲是要提高油田开发的综合经济效益。一、海上油气开采的特点二、海上采油方式选择的原那么、海上采油方式选择的根本原那么满足油田开发方案的要求，在技术上又具有可行性选择技术上满足油田开发要求且工作状态好的采油方式，同时要从可靠性、使用寿命、投资大小、维护的难易程度及同类油田使用情况比照等多方面进行综合评价。第五节海上油田采油方式的选择适应海上油田开采特点要求平台上设备体

48、积小、重量轻、免修期长、适用范围宽易操作主要是易于控制，以减少人为失误造成的损失。综合经济效益好要综合评价一种采油方式，即从初期投资、机械效率、维修周期、生产期操作费等多个方面进行评价和比照，最后选择一种技术上适用、经济效益好的采油方式。第五节海上油田采油方式的选择2、海上采油方式选择的根本步骤适应海上平台丛式井组各种井况的要求，立足于地下，以油藏的特点和产液能力为根底。对油井的自喷能力、转抽时机和可以采用的举升方法进行分析，凡能自喷采油的，应尽可能地选用自喷采油，并确定其采油参数和井口装置。进行油井举升能力分析时，应对油藏、油管、举升方法、油嘴、地面管线及油井生产系统进行压力分析又称节点分析。第五节海上油田采油方式的选择通过比照可采用的不同举升方法的经济效益，并综合考虑各方面的条件，便可最终评价采油方法选择是否合理，确定出最正确的配套采油方式。选择采油方法可从两方面入手，分析油藏不同开发阶段的产能特征和不同举升方法对油