第六章采油方法

石油工程概论第六章采油方法

采油方法是指将井底的原油举升到地面所采用的方法.依靠油层本身的能量使油喷到地面,称为自喷采油法;借助外界补充能量将油采到地面,称为人工举升或机械采油方法,用于油层压力低而不能自喷的油井。

内容提要自喷采油气举采油泵抽法采油方法

第一节自喷采油一.概念

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：中东地区油井基本上为自喷井，而我国自喷井小于20%）。特点：设备简单、管理方便、生产成本低、产能高、经济效益好。

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/方）

二、采油树（Christmastree)、井口装置1、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。3、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。（下工具或仪表）

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5、油嘴：控制和调节油井产量。6、计量站：管理井、资料记录。43215自喷采油三、自喷井的四个流动过程地面回压四个流动过程的总压降：井口油压地层压力减去计量站压力

1、地层渗流

井底流压大于饱和压力时为单相流动。井底流压小于饱和压力时地层压力为多相流动。井底流压能量消耗占总压降的10~50%自喷采油

2、垂直管流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。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。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30~80%。

流动形态：垂直管中气、液的分布状态。分为;（1）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。

自喷采油

（3）段塞流：液体为连续相，小气泡为分散相。

气体活塞式举液。（4）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。滑脱现象：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。(1)(2)(3)(4)(5)流动形态图

自喷采油

3.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5~30%。油嘴的作用：（1）控制油井产量（2）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。Pt——井口流压（油压）PB——地面回压当PB=Pt时，即PB/Pt=1时，Q=0

自喷采油

ab段：PB/Pt上升Q上升b点：PB/Pt=常数Q达最大bc段：PB/Pt下降Q不变

临界压力比：达到最大流量时的压力比。根据热力学计算，气体的Qab临界压力比大都在0.5左右。当PB/Pt<0.5，即Pt>2PB时，可达到临界流动。

PtPBPB/Pt

PB/PtPt

自喷采油自喷采油

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5~10%。（四）油井分析1、井筒内的压力关系

Pwf>Pc>Pt>PBPwf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

采油方法

第二节气举采油

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，增加自喷能力的采油方法。

优点：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，适用范围广，尤适用于海上采油、深井、斜井、含腐蚀性气体或含砂多，不适宜机械采油的井。缺点：地面设备复杂，投资大。需要气源。连续气举气举的两种方法间歇气举而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），适用于连续气举。气举装置类型2、半闭式装置（管柱带封隔器），适用于连续气举和间歇气举。3、闭式装置（管柱带封隔器，并在油管底部加单流凡尔），用于间歇气举。

气举采油1、气举的启动压力与工作压力

当环空中液面下降到管鞋时，压风机达到最大压力，称为启动压力。喷出前，井底流压大于地层压力。

当井底流压小于地层压力时，液体则

P

从地层流入井底。致Pe使压风机压力复而上Po升，稳定后，压风机的压力称为工作压力。

t

气举采油

2、气举凡尔

目的：降低启动压力原理：(1)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，降低了管内压力。到一定程度后，凡尔能自动关闭，将孔眼堵死。(2)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。(3)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，第一孔眼必须关闭。

气举采油注入气工作凡尔启动凡尔启动凡尔

气举采油采油方法

第三节泵抽法

泵抽法是应用最广的一种采油方法（80%以上的井为抽油井）。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。

气举杆式泵机械采油方法深井泵有杆泵

管式泵水力活塞泵无杆泵电动潜油离心泵

泵抽法井下水力泵（Bottom-HoleHydraulicPumping）以动力液带动深井泵工作。电动潜油泵（ElectricSubmergedPumping）用电缆给井下深井泵传递动力。泵抽法目前应用最广的是游梁式抽油机—深井泵装置，其结构简单，维修方便。

一、抽油装置

1、抽油机：有杆泵采油的主要地面设备

2、抽油杆：传递动力。

3、抽油泵：（SuckerRodPumping）有杆泵采油的井下设备。组成：工作筒、空心柱塞、衬套、固定凡尔及游动凡尔。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。管式泵：用于下泵深度不大、产量较高的油井。泵抽法二、泵的工作原理

1、泵的抽汲过程

冲程——驴头带动抽油杆上下运动一次称一个冲程。

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、油管缩短。

泵吸入条件：泵内压力<沉没压力

下冲程：固定凡尔关闭、游动凡尔打开、泵排出液体、井口出液（光杆体积）、抽油杆缩短、油管伸长。

泵排出条件：泵内压力>活塞以上的液柱压力游动凡尔活塞泵筒衬套固定凡尔泵抽法泵抽法

2、泵的理论排量

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。上冲程排液：（fp-fr）S下冲程排液：：frS一个冲程排液：（fp-fr）S+frS=fpSfp——活塞截面积，平方米。

fr——光杆截面积，平方米。S—光杆冲程，米。n—冲次，次/分。日排量Qt=1440fpSnQt—泵的理论排量,方/天。泵抽法三、抽油机悬点承受的载荷

1、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，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，是在液体中的重量。

2、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，液柱不作用在悬点上。3、惯性载荷4、摩擦载荷泵抽法四、泵效及其影响因素

泵效——实际排量与理论排量之比值。影响因素：1、油管和抽油杆弹性变形（1）静载荷（2）动载荷2、气体

充满系数——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。表示泵在工作过程中